單片機(jī)的功能部件

1、第六章單片機(jī)的功能部件教學(xué)內(nèi)容：1、定時(shí)計(jì)數(shù)器 2、單片機(jī)中斷系統(tǒng) 3、單片機(jī)串行通信本章重點(diǎn)：1、單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通信的結(jié)構(gòu)與工作原理 2、單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷、串行通信初始化設(shè)置教學(xué)要求：1、要求掌握單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷、串行通信的結(jié)構(gòu)與工作原理 2、能熟練進(jìn)行單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷、串行通信初始化設(shè)置 3、能應(yīng)用單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷、串行通信解決實(shí)際問題教 案：第一節(jié) 定時(shí)計(jì)數(shù)器1、 結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，簡稱為定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。定時(shí)器計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示： 圖180C51單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)TMOD

2、-方式控制寄存器,用于設(shè)定定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式TCON-定時(shí)器控制寄存器,用于啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器IE-中斷允許控制寄存器：定時(shí)計(jì)數(shù)器是微機(jī)的中斷源2、工作原理80C51系列單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作原理可用圖2來說明。定時(shí)/計(jì)數(shù)功能選擇：當(dāng)CT0時(shí)，為定時(shí)器功能，此時(shí)，C與A相連（計(jì)數(shù)脈沖為機(jī)器周期）；當(dāng)CT1時(shí)，為計(jì)數(shù)功能，此時(shí)，C與B相連（計(jì)數(shù)脈沖從P3.4 或P3.5口輸入）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置：定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)置由工作方式控制寄存器（TMOD）、定時(shí)控制寄存器（TCON）以及中斷允許寄存器（IE）共同完成。3、控制寄存器1）、方式控制寄存器TMOD方式控制寄存器（TMOD）是一個(gè)SFR寄存器，字

3、節(jié)地址為89H，CPU可以通過字節(jié)傳送指令來設(shè)定TMOD中各位的狀態(tài)，但不能位尋址。GATE-門控制位當(dāng)GATE=0時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器由定時(shí)控制寄存器中的TR0（或TR1）啟動(dòng)。當(dāng)GATE=1時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器由外部中斷請求信號(hào)INT0（或INT1）與TRX共同啟動(dòng)。C/T-定時(shí)、計(jì)數(shù)功能選擇位當(dāng)C/T=0時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)工作方式當(dāng)C/T= 1時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)方式M1M2-方式控制位，如圖3所示。圖3 方式控制寄存器當(dāng)M1M000時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在方式0當(dāng)M1M001時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在方式1當(dāng)M1M010時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在方式2當(dāng)M1M011時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在方式3例：設(shè)定時(shí)計(jì)

4、數(shù)器T0用作定時(shí)器使用，且工作在方式3，與外部INT0無關(guān)，定時(shí)計(jì)數(shù)器T1用作計(jì)數(shù)器且工作在方式2，與外部INT1有關(guān)，試寫出控制寄存器TMOD的值。解：依題意知，TMOD11100011B=E3H MOVTMOD，0E3H -2）、定時(shí)器控制寄存器TCON定時(shí)器控制寄存器TCON的格式如圖4所示，定時(shí)控制寄存器TCON也是SFR，字節(jié)地址為88H，可位尋址，位地址為88H8FH,用于控制定時(shí)器的操作與中斷。TR0TR1用于啟停定時(shí)計(jì)數(shù)器：當(dāng)TRX1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，用SETBTRX實(shí)現(xiàn)；當(dāng)TRX0時(shí)，停止定時(shí)計(jì)數(shù)器，用CLRTRX實(shí)現(xiàn)；TF0TF1為定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷標(biāo)志：當(dāng)TFX1，表示定時(shí)

5、計(jì)數(shù)有溢出，可用查詢或中斷來處理；當(dāng)TFX0，表示定時(shí)計(jì)數(shù)無溢出，可用查詢或中斷來處理；IE0IE1為外中斷標(biāo)志：圖4定時(shí)器控制寄存器TCON 當(dāng)IEX1，表示外部有中斷發(fā)生（與ITX配合使用）；當(dāng)IEX0，表示外部無中斷發(fā)生（與ITX配合使用）；IT0IT1為外中斷觸發(fā)方式選擇位：置ITX1，則外中斷在脈沖下降沿觸發(fā)，置1T1=0，則外中斷在低電平觸發(fā)方式，例：定時(shí)器計(jì)數(shù)器T0作定時(shí)器使用，工作在方式1，T1作計(jì)數(shù)器使用，工作在方式2，當(dāng)T0定時(shí)到，先關(guān)閉定時(shí)，后開啟計(jì)數(shù)器T1，計(jì)數(shù)到，先關(guān)閉計(jì)數(shù)，后開啟定時(shí)器T0，如些往復(fù)，試編寫實(shí)現(xiàn)上述過程的程序。分析：先確定方式寄存器的值：由題意知：T

6、MOD01100001BA1H判別定時(shí)計(jì)數(shù)溢出：用LP:JNBTFX，LP語句；采用查詢方式程序設(shè)計(jì)： ORG1000HSTART：MOVTMOD，0A1H；設(shè)置TMOD工作方式 SETBTR0 ；開啟定時(shí)器T0 LP：JNBTF0，LP；定時(shí)器無溢出等待 CLRTR0；定時(shí)溢出關(guān)定時(shí)器T0 SETBTR1 ；開計(jì)數(shù)器T1 LJ：JNBTF1，LJ ；計(jì)數(shù)器無溢出等待 CLRTR1 LJMPSTART END3）、中斷允許寄存器IE中斷允許寄存器也是一個(gè)SFR，地址為A8H，可以位尋址,如圖5所示：圖5中斷允許控制寄存器IE通過向IE寫入中斷控制字，實(shí)現(xiàn)CPU對中斷的開放和屏蔽。4、工作方式8

7、0C51單片機(jī)共有四種工作方式，定時(shí)器計(jì)數(shù)器的功能與其工作方式有關(guān)：1）、方式0工作在方式0時(shí)，內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制邏輯圖如圖6所示，計(jì)數(shù)值由THX（8位）和TLX（低5位）組成13位計(jì)數(shù)器。定時(shí)計(jì)數(shù)值的確定：最大定時(shí)計(jì)數(shù)值最大定時(shí)計(jì)數(shù)值213*機(jī)器周期； 此時(shí)，TH00HTL00H定時(shí)計(jì)數(shù)值的確定定時(shí)值計(jì)數(shù)值（213-X）*機(jī)器周期；式中X為THTL的設(shè)置值注意：在實(shí)際運(yùn)算過程中，由于TL的高3位未用，一般應(yīng)填寫O，因此對實(shí)際的計(jì)算結(jié)果要進(jìn)行調(diào)整。如：實(shí)際計(jì)算定時(shí)值，調(diào)整后圖6內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器控制邏輯例：選擇T1工作在方式0用于定時(shí)，晶振fosc6MHZ,要求在P1.1輸出1ms方波。分析：由

8、題意得定時(shí)器T1的定時(shí)時(shí)間為：1ms2500us機(jī)器同期：T=12fosc1261062 us設(shè)定時(shí)器的初始值為X，則：（213X）2500 考慮到TL的高三位未用，用0或1來補(bǔ)上，則調(diào)整后的X值為：結(jié)果：TH1F8H；TL106H程序設(shè)計(jì)： ORG2000HSTART：MOVTMOD，00HMOVTL1，06H MOVTH1，0F8H SETBTR1LP1：JBCTF1，LP2AJMPLP1LP2：MOVTL1，06H MOVTH1，0F8H AJMP LP1 END2）、方式1方式1在結(jié)構(gòu)與操作上幾乎與方式0相同，不同點(diǎn)有二：一是工作方式設(shè)置，二是方式1是一個(gè)由高THX（8位）和低TLX（

9、8位）共同組成的16位定時(shí)計(jì)數(shù)器。定時(shí)計(jì)數(shù)值（216X）機(jī)器周期3）、方式2方式2是能重置初值的8位定時(shí)器計(jì)數(shù)器，其結(jié)構(gòu)如圖7所示：圖7 定時(shí)計(jì)數(shù)器工作在方式2的結(jié)構(gòu)THX中放復(fù)置值，TLX放定時(shí)計(jì)數(shù)值，通常將兩者取同樣大的數(shù)值用定時(shí)器T1作計(jì)數(shù)器，工作在方式2，要求每計(jì)滿100次，將P1.0端取反,試編制應(yīng)用程序。分析：外部計(jì)數(shù)脈沖從P3.5輸入,每跳變一次計(jì)數(shù)器加1程序采用查詢方式確定工作方式值：TMOD=60H確定計(jì)數(shù)器初值：X=28-100=156D=9CH TH1=9CH；TL1=9CH程序設(shè)計(jì)： ORG 1000H START：MOV TMOD, #60H MOV TH1,#9CH

10、 MOV TL1,#9CH SETB TR1 DEL：JBC TF1, REP AJMP DEL AJMP DEL END4）、方式3方式3只適用于定時(shí)器T0。定時(shí)器在方式3下被拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0，如圖8所示。TL0占居了T0口的所有資源，TH0只能作簡單的內(nèi)部定時(shí)器使用，它占用T1口的TR1和TF1。圖8 T0方式3結(jié)構(gòu)在定時(shí)器T0用做方式3時(shí)，T1仍可設(shè)置為方式02，如圖9所示：（1）T0口在方式3下的控制TL0的控制開啟停止：TR0溢出：TF0TH0的控制開啟停止：TR1溢出：TF1圖9 TO在方式3下T1口結(jié)構(gòu)（2）T0在方式3下的T1口控制T1工作在方式0或方式1

11、下：啟動(dòng)：只要設(shè)置好工作方式，T1自動(dòng)啟動(dòng)停止：送入一個(gè)設(shè)置定時(shí)器T1為方式3的方式字輸出：定時(shí)計(jì)數(shù)器輸出送串行口T1工作在方式2下：啟動(dòng)停止方法與T1工作在方式0或方式1下相同。它的輸出也直接送串行口，通常把定時(shí)器T1設(shè)置為方式2作波特率發(fā)生器。5、初始化由于定時(shí)器計(jì)數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，因此在使用定時(shí)計(jì)數(shù)器前要對其進(jìn)行初始化，使其按設(shè)定的功能工作。1）、定時(shí)器計(jì)數(shù)器初始化內(nèi)容定時(shí)計(jì)數(shù)器的工作方式：依據(jù)要求定出TMOD的值預(yù)置定時(shí)計(jì)數(shù)器初值：給TH1TL1或TH0TL0賦值根據(jù)要求開放定時(shí)計(jì)數(shù)器的中斷：對IE賦值啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器2）、實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練例：晶振頻率為6MHZ，使用T0作定時(shí)器，試

12、編寫在P1.3口輸出秒脈沖方波程序。分析: A、確定TMOD的值：TMOD=01HB求TH0和TL0的值：取定時(shí)時(shí)間為125000S，則8個(gè)定時(shí)時(shí)間等于1秒，計(jì)算定時(shí)器初值：機(jī)器周期T=12×1/6×10-6=2S（ 216-X）×T=25000 X=6070=17B6HTH017HTLB6HC確定IE的值：由題意知IE00HD啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器：用SETBTR0來啟動(dòng)定時(shí)器。E程序設(shè)計(jì)：程序流程圖如右所示，程序如下： ORG 4100HSTART：MOV TMOD，#01H MOV TH0，#17H MOV TL0，#0B6H SETB TR0 MOV R0，#08

13、H LOOP1：JNB TF0，LOOP1 MOV TH0，#17H MOV TL0，#0B6H DJNZ R0， LOOP1 LJMP LOOP0 END6、應(yīng)用定時(shí)器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要部件,是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中不可缺少的部分,靈活應(yīng)用其不同的工作方式可提高編程技巧,減輕CPU負(fù)擔(dān),簡化外圍電路,下面介紹定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用:1）、在多任務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)中用來定時(shí)計(jì)數(shù)單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器常用來作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用，對于一個(gè)采用單片機(jī)作為控制核心的系統(tǒng)來說，采用定時(shí)器來定時(shí)計(jì)數(shù)，既不要增加硬件投入，又具有定時(shí)準(zhǔn)確等特點(diǎn)，同時(shí)不占用CPU資源。2）、用來測量脈沖寬度利用方式控制寄存器TMOD門控位GATE

14、1時(shí)，允許外部輸入電平控制啟停定時(shí)器這個(gè)特性，用定時(shí)器來測量外部輸入脈沖的寬度。實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練：分析如何測量圖10所示的方波頻率。B單片機(jī)復(fù)位時(shí)，P3.21，當(dāng)檢 圖10外部脈沖測到P3.20時(shí)，開啟TR0，等一個(gè)P3.21到來時(shí)開啟定時(shí)器T0，P3.20時(shí)關(guān)閉定時(shí)器T0。C根據(jù)定時(shí)器的定時(shí)值，計(jì)算方波的頻率。3）、在串行通信中作波特率發(fā)生器當(dāng)T0工作在方式3時(shí)，T1口工作在方式012下，T1定時(shí)計(jì)數(shù)溢出直接送串行口的特點(diǎn)，定時(shí)器T1可以用來作串行通信的波特率發(fā)生器。第二節(jié) 單片機(jī)中斷系統(tǒng)1、中斷1)、與中斷相關(guān)的幾個(gè)概念中斷程序在運(yùn)行過程中，由于外界的原因，CPU暫停當(dāng)前的處理轉(zhuǎn)去執(zhí)行緊急事件，待

15、緊急事件執(zhí)行完畢后再轉(zhuǎn)回執(zhí)行原程序。中斷源引起中斷的原因或觸發(fā)中斷請求的來源。中斷服務(wù)中斷之后執(zhí)行的處理叫中斷服務(wù)，對應(yīng)的處理程序叫中斷服務(wù)程序，原程序叫主程序。中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中斷功能而設(shè)置的各種硬件和軟件。注意：正確區(qū)分中斷服務(wù)和調(diào)用子程序。2)、引進(jìn)中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、分時(shí)操作有了中斷功能就能解決快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾，可以使CPU和外設(shè)同時(shí)工作。、實(shí)時(shí)處理在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場的各個(gè)參數(shù)信息是隨時(shí)間和現(xiàn)場情況不斷變化的。有了中斷功能，外界的這些變化量可根據(jù)要求隨時(shí)向CPU發(fā)出中斷請求，要求CPU及時(shí)處理，CPU可以馬上響應(yīng)加以處理。、故障處理計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)一些事先無法預(yù)料的故障是

16、難免的，例如電源突變存儲(chǔ)出錯(cuò)運(yùn)算溢出等，有了中斷功能，計(jì)算機(jī)就能自行處理，而不必停機(jī)處理。3)、中斷源、外部中斷：INT0、INT1單片機(jī)外部中斷源有INT0、 INT1，每個(gè)中斷源有兩種觸發(fā)方式，一種是電平觸發(fā)，另一種是脈沖觸發(fā)方式。具體的觸發(fā)過程如下：電平方式：當(dāng)INT0、INT1對應(yīng)管腳出現(xiàn)低電平時(shí)有效。脈沖方式：在兩個(gè)相鄰機(jī)器周期中，檢測到引腳由高電平到低電平時(shí)，表示有中斷發(fā)生。特別注意：電平方式與脈沖方式的區(qū)別：在電平觸發(fā)方式，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期都將INT0（或INT1）的信號(hào)讀入IE0（或IE1）中，如果送入8051的中斷信號(hào)，未能及時(shí)檢測到，就會(huì)漏掉中斷要求。脈沖方式不存在這個(gè)

17、問題，但脈沖方式必須采用軟件清除IE0（或IE1）。、定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷：T1，T2單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，當(dāng)啟用中斷時(shí)，如果計(jì)數(shù)器有溢出，溢出信號(hào)去置位TF0（或TF1）標(biāo)志位，作為單片機(jī)接受中斷請求的標(biāo)志。、串行中斷： 當(dāng)串行口發(fā)送和接收一組串行數(shù)據(jù)時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)中斷請求。、中斷優(yōu)先權(quán)：按中斷的級(jí)別將中斷分成不同的等級(jí)，并按優(yōu)先權(quán)原則執(zhí)行中斷處理，CPU響應(yīng)中斷的順序：a、不同級(jí)別的中斷源同時(shí)申請時(shí)按中斷優(yōu)先權(quán)執(zhí)行；b、同級(jí)別的中斷源同時(shí)申請時(shí)按事先安排的程序執(zhí)行；c、在處理中斷過程中，又有中斷申請時(shí)，視其級(jí)別的高低，如果申請的級(jí)別高程序轉(zhuǎn)向申請的中斷，如果申請的級(jí)別低程序繼續(xù)執(zhí)行，直到結(jié)

18、束再轉(zhuǎn)向中斷。對80C51單片機(jī)來說，同一級(jí)別的中斷按下順序執(zhí)行：外部中斷0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0 T1外部中斷1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 串行口2、單片機(jī)中斷系統(tǒng)1)、單片機(jī)中斷系統(tǒng)單片機(jī)中斷系統(tǒng)如圖11所示：圖11 80C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)2）、單片機(jī)中斷入口地址當(dāng)有中斷發(fā)生并且系統(tǒng)開放中斷時(shí)，單片機(jī)將自動(dòng)轉(zhuǎn)入固定的入口地址，單片機(jī)的中斷入口地址如表1所示：表1 80C51單片機(jī)中斷入口地址中斷源入口地址中斷源入口地址外部中斷00003HT1溢出001BHT0溢出中斷000BH串行口接收0023H外部中斷10013H串行口發(fā)送0023H3）、單片機(jī)中斷控制單片機(jī)的中斷設(shè)置由下面的四個(gè)控制寄存器確定。中斷

19、充許寄存器IE中斷允許寄存器是一個(gè)SFR，地址為A8H，可以位尋址。通過向IE寫入中斷控制字，實(shí)現(xiàn)CPU對中斷的開放和屏蔽。如圖12所示：EA：中斷允話控制位；ES：串行口中斷；ET1：定時(shí)計(jì)數(shù)器T1；EX1：外部中斷1ET0：定時(shí)計(jì)數(shù)器0；圖12 中斷允許數(shù)寄存器EX0：外部中斷0；定時(shí)控制寄存器TCON定時(shí)控制寄存器TCON也是SFR，字節(jié)地址為88H，可位尋址，位地址為88H8FH,用于控制定時(shí)器的操作與中斷。如圖13所示：圖13 定時(shí)控制寄存器注意：IT11T0：是專門用來設(shè)置外部中斷1和0的觸發(fā)方式的，對于外部中斷INT1INT0來說，用不同的觸發(fā)方式，中斷過程是不一樣的：1T10：

20、為低電平觸發(fā)方式。處于這種觸發(fā)方式時(shí)，CPU響應(yīng)中斷后不能自動(dòng)清除IE1標(biāo)志，也不能由軟件清除，因此在中斷返回前發(fā)須撤消INT1引腳上的低電平，否則將再次響應(yīng)中斷。IT01：為脈沖觸發(fā)方式。處于這種觸發(fā)方式時(shí)，CPU響應(yīng)中斷后自動(dòng)清除IE1。對于IE0來說觸發(fā)方式與IE1的觸發(fā)方式一樣。串行控制寄存器SCONSCON是一個(gè)可位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制，單元地址為：98H，位地址與位功能如表2所示：表2 位地址與位功能表位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98位符號(hào) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI中斷優(yōu)級(jí)控制寄存器IP* * * PS P

21、T1 PX1 PT0 PX0IP：PX0-外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位PT0-定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位PX1-外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位PT1-定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位PS-串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位3、中斷處理過程單片機(jī)在每一指令的S5P2期間，CPU采樣各中斷源，并設(shè)置相應(yīng)的中斷標(biāo)志位。CPU在下一個(gè)周期S6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢各中斷標(biāo)志，如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，將在下一個(gè)機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。中斷處理過程分成三個(gè)階段，即中斷響應(yīng)中斷處理和中斷返回，如圖14所示：1）、中斷響應(yīng)（1)、中斷請求標(biāo)志IE0（外部中斷0）中斷處理時(shí)，由硬件復(fù)位。中斷請求中斷響應(yīng)中斷處

22、理中斷返回 TF0（T0）中斷處理時(shí)，由硬件復(fù)位 IE1（外部中斷0）中斷處理時(shí)，由硬件復(fù)位 TF1（T1）中斷處理時(shí)，由硬件復(fù)位 T1（發(fā)送標(biāo)志）中斷處理時(shí)，由軟件復(fù)位R1（接收標(biāo)志）中斷處理時(shí)，由軟件復(fù)位（2）、中斷響應(yīng) CPU響應(yīng)中斷的條件有中斷源發(fā)出中斷申請對應(yīng)的中斷開放 圖14 中斷處理CPU不是運(yùn)行在中斷服務(wù)程序；也不是處于執(zhí)行RET1或者讀寫IE或IP指令期間，正在執(zhí)行的指令要執(zhí)行完成。（3）、中斷響應(yīng)過程CPU響應(yīng)中斷請求后，自動(dòng)將當(dāng)前的PC值壓入椎棧然后程序轉(zhuǎn)入約定的入口地址，開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。2）、中斷處理中斷處理又叫中斷服務(wù)，程序從入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令RET

23、I為止，這個(gè)過程稱之為中斷處理。中斷服務(wù)過程包含兩部分內(nèi)容：一是保護(hù)現(xiàn)場，二是處理中斷源的請求。中斷處理過程如圖15所示：保護(hù)現(xiàn)場 將中斷處理程序所用到的如累加器、通用寄存器等參數(shù)；入棧保護(hù)。注意在入棧時(shí)應(yīng)關(guān)中斷，入棧完成后再開中斷。圖15 中斷處理中斷服務(wù) 處理中斷事件，它是事先按中斷要求編制的服務(wù)程序?；謴?fù)現(xiàn)場；中斷服務(wù)結(jié)束后，應(yīng)立即關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場結(jié)束后應(yīng)立即開中斷。注意：中斷請求的撤除：CPU響應(yīng)中斷請求后，在中斷返回前，應(yīng)撤消中斷請求，否則會(huì)引起另一次中斷對于定時(shí)器T0T1以及外部中斷0或1工作在脈沖觸發(fā)方式時(shí)，CPU響應(yīng)中斷后，會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志位；對于串行通信中斷請求只

24、能用軟件清除；外部中斷0或外部中斷1工作在低電平觸發(fā)方式時(shí)，只有改變觸發(fā)電平，再配以軟件才能清除中斷請求。中斷響應(yīng)的時(shí)間：CPU不是在任何時(shí)候都能響應(yīng)中斷的，因此CPU響應(yīng)中斷的時(shí)間也不一樣。3）、中斷返回在中斷處理完成后用RETI返回主程序指令。4、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展1)、利用定時(shí)器擴(kuò)展外部中斷讓定時(shí)計(jì)數(shù)器作計(jì)數(shù)器用，工作在方式2，定時(shí)器的定時(shí)值為0FFH當(dāng)外部來一個(gè)脈沖，定時(shí)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出，用定時(shí)計(jì)數(shù)器的溢出作為中斷請求標(biāo)志，這樣就可以增加兩個(gè)外部中斷源。例如：將定時(shí)器T0作為外部中斷源的程序如下：MOVTMOD，06HMOVTL0，0FFHMOVTH0，0FFHSETBTR0SETBEASET

25、BET02)、利用中斷和查詢結(jié)合法擴(kuò)展外部中斷如圖16所示，有多個(gè)外部中斷，只用一個(gè)外部中斷源，采用中斷和查詢相結(jié)合的方法解決外部多中斷請求的問題：解決問題的思路：將外部信號(hào)通過非門后接在一起，作為外部中斷信號(hào)，當(dāng)CPU響應(yīng)外部中斷后，查詢外部中斷信號(hào)，根據(jù)外部中斷信號(hào)轉(zhuǎn)到相應(yīng)服務(wù)程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了用一個(gè)外部中斷源解決多個(gè)外部中斷的問題。中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)：中斷服務(wù)程序：CLREAJBP1.0, X10JB P1.1, X11JB P1.2, X12JB P1.3, X13ZDFH：RETI圖16 中斷擴(kuò)展 X10：AJMPZDFHX11：AJMPZDFHX12：AJMPZDFHX13：AJMP

26、ZDFH5、中斷系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例例1：利用定時(shí)器T0定時(shí)，在P1.0端輸出一方波，方波周期為20ms。已知晶振頻率為12MHZ。解：定時(shí)器T0工作在方式1，經(jīng)計(jì)算定時(shí)器的初值為：D8F0H程序設(shè)計(jì)：ORG0000HLJMP 1000HORG 000BHLJMP 2000HORG 1000H1000H：MOVTMOD，01H MOVTL0，0F0H MOVTH0，0D8H MOVIE，82H SETBTR0LOOP：SJMPLOOP-ORG2000HMOVTL0，0F0HMOVTH0，0D8HRETIEND例2：單片機(jī)P1口的輸出通過與非門接發(fā)光二極管，正常情況發(fā)光二極管從左到右點(diǎn)亮，現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)中斷

27、INT0，當(dāng)有中斷發(fā)生時(shí)，燈間隙閃爍16次。試編制相關(guān)程序。解：系統(tǒng)采用軟件定時(shí)，定時(shí)時(shí)間為1S，開發(fā)外部中斷INT0。程序設(shè)計(jì)：主程序：ORG0000HLJMP1000HORG 0003HLJMP2000HORG1000H1000H：SETBEA SETBEX0 SETBIT0 MOVA，80HLOOP：MOVP1，A LCALL1SMIN RLA LJMPLOOP子程序：1SMIN：MOVR0，0FALOOP1：MOVR1，88HLOOP2：DJNZR1，LOOP2DJNZR0，LOOP1RET中斷服務(wù)程序：ORG2000HMOVR2，10HLOOP3：MOVP1，55HLCALL1SMI

28、NMOVP1，0AAHLCALL1SMINDJNZR2，LOOP3RETIEND第三節(jié) 單片機(jī)串行接口、串行通信1)、計(jì)算機(jī)通信計(jì)算機(jī)通信分并行通信和串行通信兩種。并行通信的各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，每一位數(shù)據(jù)需一條傳輸線，傳送速度快，傳送距離近，適應(yīng)于計(jì)算機(jī)與周圍設(shè)備之間通信，如打印機(jī)，接口電路如圖17 所示。串行通信的數(shù)據(jù)傳送是按位的順序（低位在前，高位在后）和一定的格式傳送。近程串行通信只要將串行口直接相連；遠(yuǎn)程串行通信，計(jì)算機(jī)先將數(shù)字信號(hào)通過MODEM轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)（通?！?”調(diào)制成“1270HZ或2225HZ”；“0”調(diào)制成“1070HZ或2025HZ”），借助于通信電纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，在接

29、收端通過MODEM將摸擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，串行通信接口示意圖如圖18所示。串行通信是計(jì)算機(jī)的主要通信形式，下面將介紹串行通信：串行通信是計(jì)算機(jī)的主要通信形式，下面將介紹串行通信：2)、串行通信方式串行通信有兩種方式：同步串行通信和異步串行通信。、同步串行通信在同步通信中，數(shù)據(jù)或字符開始處是用一同步字符來指示（一般約定為1-2個(gè)字符），以實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，一旦檢測到約定同步字符，下面就連續(xù)按順序接收圖19同步通信的格式數(shù)據(jù)。同步傳送格式如圖19所示： 因?yàn)橥酵ㄐ艛?shù)據(jù)塊傳送時(shí)去掉了字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，因此其速度高于異步傳送，但這種方式對硬件結(jié)構(gòu)要求較高。、異步串行通信ASYNC異步串行

30、通信的字符格式：異步串行通信以字符為單位進(jìn)行傳送，圖20是11位串行通信幀格式：圖20 串行通信格式異步串行通信的速率： 數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾视貌ㄌ芈时硎?。波特?傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)/每秒注意：a、波特率不等于有效數(shù)據(jù)位的傳輸速率；b、波特率不等于時(shí)鐘頻率；3)、串行通信的制式、行通信的制式 串行通信的制式如圖21所示，分半雙工制式和 圖21 串行通信制式全雙工制式。 、串行通信信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)近程傳送：近程串行數(shù)據(jù)傳送是直接進(jìn)行的，不需要進(jìn)行電平變換和技術(shù)處理，只要接口符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 遠(yuǎn)程傳送：遠(yuǎn)程串行數(shù)據(jù)傳送，在發(fā)送端先將數(shù)據(jù)進(jìn)調(diào)制，在接收端要進(jìn)行解調(diào)，如圖184)、通信協(xié)議通信協(xié)議是指在計(jì)算

31、機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳時(shí)的一些約定，包括通信方式、波特率、命令碼的約定。在計(jì)算機(jī)通信前要設(shè)置通信協(xié)議。2、單片機(jī)串行接口1)、單片機(jī)串行接口單片機(jī)的串行接口是一個(gè)可編程的全雙工通信接口，通過軟件編程它既可用作通用異步接收和發(fā)送器使用，也可作同步移位寄存器使用。、單片機(jī)串行接口單片機(jī)的串行接口如圖22所示，它主要由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF和一個(gè)輸入移位寄存器，以及一個(gè)串行控制寄存器SCON組成。定時(shí)器T1常用做其波特率發(fā)生器。、串行接口工作原理發(fā)送數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)送入發(fā)送SBUF，在移位時(shí)鐘控制下，數(shù)據(jù)一位一位發(fā)送，當(dāng)發(fā)送完一幀時(shí)，在TI產(chǎn)生中斷請求信號(hào)（人工清0）。接收數(shù)據(jù)：SCON的REN位處于允許接

32、收狀態(tài)，（REN=1），串行口采樣RXD端，當(dāng)采樣到從1變0時(shí)，就認(rèn)定收到起始位。在移位時(shí)鐘的控制下將數(shù)據(jù)送入移寄存器，接收完后將中斷標(biāo)志RI置1。 、幀格式： 圖22 串行口結(jié)構(gòu)單片機(jī)有三種幀格式：a、方式0，以8位數(shù)據(jù)為一幀，無起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位：b、方式1以10位為一幀傳輸，設(shè)有1個(gè)起始位“0”、8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位“1”c、方式2和3以11位為一幀，設(shè)有1個(gè)起始位“0”、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)可編程位（第九數(shù)據(jù)西半球）D8和1個(gè)停止位“1”：其幀格式如下，可編程位D8由軟件置“1”或清“0”，該位可作檢驗(yàn)位，也可作其它用。2）、串行口控制串行口控制與串行口控制寄存器SCON

33、、電源控制寄存器PCON以及中斷允許寄存器IE有關(guān)。（1）、串行控制寄存器SCONSCON是一個(gè)可位尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)通信的控制，單元地址為：98H，位地址與位功能如下：位地址 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98位符號(hào) SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0、SM1串行口方式選擇位 表3 串行口工作方式SM0SM1工作方式000011102113SM2多機(jī)通信控制位串行口的工作方式如表3所示。在方式2、3下：如果SM2=1；則接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為1時(shí)，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入，產(chǎn)生中斷請求（RI=1），否則丟失8位數(shù)據(jù)；如果SM2=

34、0；則不論RB8為0還是1，都將接收到的8位數(shù)據(jù)裝入，并產(chǎn)生中斷（RI=1）；在方式1下： 如果SM2=1；則只有接收到有效的停止位時(shí)，才啟動(dòng)RI，如果SM2=0；接收一幀數(shù)據(jù)，停止位進(jìn)處RB8，數(shù)據(jù)進(jìn)入SBUF，才啟動(dòng)RI，在方式0下；SM2=0REN允許接收位：REN=1：允許接收，由軟件置位；REN=0：禁止接收，由軟件復(fù)位；TB8發(fā)送數(shù)據(jù)位在方式2、3下，將要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)放在TB8中在多機(jī)通信中，TB8=0表示主機(jī)發(fā)送的是數(shù)據(jù)；TB8=1表示主機(jī)發(fā)送的是地址；RB8-接收數(shù)據(jù)位：方式0不使用這位：方式1下，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位：在方式2、3下，存放接收到的第9位數(shù)

35、據(jù)：在多機(jī)通信中，如果接收到的RB8=1表示主機(jī)正在查詢地址，接下的地址信號(hào)可以接收TI發(fā)送中斷標(biāo)志：發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)TI=1，該位必須用軟件復(fù)位RI接收中斷標(biāo)志：接收完一幀數(shù)據(jù)RI=1；該位必須由軟件復(fù)位（2）、電源控制寄存器PCONPCON是專為CHMOS型單片機(jī)而設(shè)置的專用寄存器，單元地址為87H，不能位尋址：在串行通信中，設(shè)SMOD=1，串行口波特率加倍，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，SMOD=0。位 序D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SMOD/GF1GF0PDIDL（3）、中斷控制寄存器IE位地址AFAEADACABAAA9A8位符號(hào)EA/ESET1EX1ET0EX0EA中斷允許總控制位：EA=1

36、，中斷允許：EA=0，中斷禁止：EX0（EX1）外部中斷允許控制位：EX0（EX1）=1，允許外中斷：EX0（EX1）=0，禁止外中斷：ET0（ET1）定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷允許控制位：ET0（ET1）=0，禁止定時(shí)（或計(jì)數(shù)）中斷；ET0（ET1）=1，允許定時(shí)（或計(jì)數(shù)）中斷ES串行中斷允許控制位： ES=1，允許串行中斷；ES=0，禁止串行中斷；（4）、串口通信波特率方式0和方式2的波特率：方式0的波特率：在方式0中，每一個(gè)機(jī)器周期發(fā)送或接收一位數(shù)據(jù)，與SMOD無關(guān)。波特率112fosc方式2的波特率：方式2的波特率與PCON中的SMOD有關(guān)：當(dāng)SMOD0時(shí)，波特率164fosc當(dāng)SMOD1時(shí)，波特

37、率132fosc在方式2的波特率可用：波特率2SMOD64fosc方式1和方式3的波特率：方式1和方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率與SMOD的值決定：波特率2SMOD/32T1溢出率當(dāng)定時(shí)器T0工作在方式3時(shí)，定時(shí)計(jì)數(shù)器T1可以工作在方式012三種方式，此時(shí)，T1的溢出直接送串行口。其中：SMOD為PCON寄存器最高位的值； 選用定時(shí)器1方式2工作。3）、串口工作方式串行口共有四種工作方式（1）方式0 在方式0下，串行口作同步移位寄存器，以8位數(shù)據(jù)為一幀，先發(fā)送或接收最低位，波特率fosc12，串行口數(shù)據(jù)從RXD（P3.0）輸入或輸出，同步移位脈沖由TXD（P3.1）端送出，這種方式常用來擴(kuò)

38、展IO口。數(shù)據(jù)格式：數(shù)據(jù)發(fā)送：8051 RXD TXD P1014 P/S并行輸入當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF，串行口即把8位數(shù)據(jù)從低位到高位以fosc12的波特率從RXD端輸出，發(fā)送完置中斷標(biāo)志TI為1，如圖23所示，CD4094是串入并出接口芯片。STB1，輸入端關(guān)閉，但允許8位數(shù)據(jù)并行輸出；當(dāng)STB0時(shí)，8位并行數(shù)據(jù)輸出端關(guān)閉，但允許串行數(shù)據(jù)從DATAL輸入。8051 RXD TXD P10并行輸出圖23 串行轉(zhuǎn)并行電路 圖24 并轉(zhuǎn)串電路 數(shù)據(jù)接收：當(dāng)REN1時(shí)，串行口處于接收狀態(tài)，RXD以波特率為fosc12輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)SUBF接收到8位數(shù)據(jù)，RI置1，如圖24所示，CD4014

39、是并入串出接口芯片。PS1，允許并行輸入，串行輸出關(guān)閉；當(dāng)P/S=0，關(guān)閉并行輸入，允許串行輸出。串行口在方式0的設(shè)置：波特率：fosc12串行口控制寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)：SCON00H接收數(shù)據(jù)：SCON10H中斷允許寄存器：開中斷：IE90H關(guān)中斷：IE00H例1：CD4094的輸出端接發(fā)光二極管，請編出發(fā)光二極管自左至右以一定的速度輪流顯示的程序。分析：硬件接線如圖所示，CD4094的工作要是：STB1，輸入關(guān)閉，允許8位數(shù)據(jù)并行輸出； STB0，8位并行數(shù)據(jù)輸出端關(guān)閉，允許串行數(shù)據(jù)從DATAL輸入。程序設(shè)計(jì)：ORG2000H START：MOVSCON，00H CLRP1.0 ；禁止并行輸出

40、 MOV A,#80H ；起始顯示碼 LOOP：MOV SBUF, #A LOOP1：JNB TI,LOOP1 CLR TI RR A LJMP DS01 LJMP LOOP DS01：例2：如圖所示，并行輸入端接開關(guān)，試編制讀開關(guān)狀態(tài)的程序，開關(guān)狀態(tài)放在累加器A中。分析：4014的工作要求是：當(dāng)PS1，允許并行輸入，串行輸出關(guān)閉；當(dāng)P/S=0，關(guān)閉并行輸入，允許串行輸出。程序設(shè)計(jì)：ORG2000HSTART：SETBPSMOVSCON，10HCLRPSLOOP：JNBRILOOP MOVA，SBUF END（2）、方式1幀格式：在方式1下，串行口為10位通用異步接口，數(shù)據(jù)格式如下： 數(shù)據(jù)發(fā)送

41、：數(shù)據(jù)寫入緩沖器SUBF，發(fā)送器自動(dòng)啟動(dòng)，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，把TI標(biāo)志置1，申請中斷，通知CPU發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù)。注意，TI只能由軟件復(fù)位。數(shù)據(jù)接收：當(dāng)REN1時(shí)，串行口采樣引腳RXD（P3.0）。當(dāng)采樣到引腳從1變至0，并得到確認(rèn)后，就開始接收數(shù)據(jù)。當(dāng)停止位到來后，把停止位送入RB8位，中斷標(biāo)志位RI變成1，申請中斷，通知CPU從SBUF中取走數(shù)據(jù)。串行口在方式1的設(shè)置：SCON的設(shè)置：SM0SM101；SM2應(yīng)設(shè)置為0。若在接收時(shí)SM21，則只有收到有效的停止位后，RI才置1。TB8RB8不使用。IE的設(shè)置：開放中斷用EA和ES。波特率的設(shè)置：波特率的設(shè)置與PCON中的SMOD位和定時(shí)器T1

42、的定時(shí)值有關(guān)，例：單片機(jī)晶振頻率為：6MHZ，A、B兩機(jī)以方式1進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，波特率為1200。A機(jī)發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)首地址在外部RAM4000H單元，擬定發(fā)送數(shù)據(jù)總數(shù)放在R0中。B機(jī)接收，接收數(shù)據(jù)送外部以RAM5000H為首地址單元中。解：置SMOD=0，設(shè)T0工作在方式3，T1工作在方式2，串行口工作在方式1，則定時(shí)器計(jì)數(shù)初值：發(fā)送接收均采用采用查詢方式：-發(fā)送機(jī)程序-ORG 0000H LJMP START START：MOV TMOD，#23H ；T1工作方式2，T0工作在方式3 MOV TL1，#F2H ；設(shè)計(jì)數(shù)器初值 MOV TH1，#F2H ；計(jì)數(shù)重裝值 MOV PCON，#00

43、H ；波特率不信增 MOV R0，#xd ；置R0初值 MOV DPTR，#4000HSETB TR1 LOOP0：MOVX A，DPTR MOV SBUF, A LOOP1：JNB TI, LOOP1 CLR TI INC DPTR DJNZ R0, LOOP0 END-接收機(jī)程序-主程序：ORG 0000HLJMP STARTSTART：MOV TMOD，#23H MOV TL1， #F2H MOV TH1，#F2H MOV PCON，#00H SETB TR1 MOV SCON，#50H ；設(shè)置串行口方式1，REN=1 MOV DPTR，#5000H MOV R0，#XDLOOP0：JNBRI，LO