單片機(jī)原理及應(yīng)用復(fù)習(xí)資料

單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。1.1.2CPUCPU是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。1.運(yùn)算器 運(yùn)算器的功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除、加1、減1、比較、BCD碼十進(jìn)制調(diào)整等 邏輯運(yùn)算：與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作 位操作：內(nèi)部有布爾處理器，它以進(jìn)位標(biāo)志位C為位累加器，用來處理位操作?？蓪?duì)位置“1”、對(duì)位清零、位判斷等。 操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存PSW。2.程序計(jì)數(shù)器PC

程序計(jì)數(shù)器PC是16位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的指令地址，可對(duì)64KB程序存儲(chǔ)器直接尋址。執(zhí)行指令時(shí)，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。

3.指令寄存器

指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí)，由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，完成指令功能。

1.2存儲(chǔ)器MCS-51的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)與常見的微型計(jì)算機(jī)的配置方法不同,它將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開,各有自己的尋址方式、控制信號(hào)和功能。程序存儲(chǔ)器用來存放程序和始終要保留的常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存放程序運(yùn)行中所需要的常數(shù)和變量。從物理空間看,MCS-51有四個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器MCS-51存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)見下圖所示：引腳EA的接法決定了程序儲(chǔ)存器的0000～0FFFH4KB地址范圍是在單片機(jī)片內(nèi)還是片外。1.2.1程序儲(chǔ)存器程序存儲(chǔ)器用來存放編制好的始終保留的固定程序和表格常數(shù)。程序儲(chǔ)存器以程序計(jì)數(shù)器PC作為地址指針，通過16位地址總線，可尋址的地址空間為64KB。在8051/8751/89C51片內(nèi)，分別內(nèi)置最低地址空間的4KBROM/EPROM程序儲(chǔ)存器（內(nèi)部程序儲(chǔ)存器），而在8031片內(nèi)，則無內(nèi)部程序儲(chǔ)存器，必須外部擴(kuò)展EPROM。MCS-51單片機(jī)中64KB內(nèi)、外程序儲(chǔ)存器的地址是統(tǒng)一編排的。8031單片機(jī)無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，地址從0000H～FFFFH都是外部程序存儲(chǔ)空間。應(yīng)始終接地，對(duì)于內(nèi)部有ROM的單片機(jī)（51、52系列），引腳接高電平，使程序從內(nèi)部ROM開始執(zhí)行。當(dāng)PC值超出內(nèi)部ROM的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地址空間為1000H～FFFFH。訪問程序存儲(chǔ)器使用MOVC指令。程序存儲(chǔ)器中的幾個(gè)特殊地址的使用：地址用途0000H復(fù)位操作后的程序入口0003H外部中斷0服務(wù)程序入口000BH定時(shí)器0中斷服務(wù)程序入口0013H外部中斷1服務(wù)程序入口001BH定時(shí)器1中斷服務(wù)程序入口0023H串行口中斷服務(wù)程序入口由于兩入口地址之間的存儲(chǔ)空間有限，因此在編程時(shí)，通常在這些入口地址開始的兩三個(gè)地址單元中，放入一條轉(zhuǎn)移類指令，已使相應(yīng)的程序轉(zhuǎn)到指定的程序存儲(chǔ)器區(qū)域中執(zhí)行。1.2.2外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 用于存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)。 外部I/O口地址影像區(qū)。MCS-51單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O口實(shí)行統(tǒng)一編址，并使用相同的作選通控制信號(hào)，均使用MOVX指令訪問。 MCS-51單片機(jī)最多可擴(kuò)展64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1.2.3內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是使用最多的地址空間，存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù) 通用寄存器區(qū)堆棧區(qū)運(yùn)算操作數(shù)存放區(qū)指令（算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作運(yùn)算等）的操作數(shù)只能在此地址空間或功能寄存器地址空間。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址分配51系列單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址范圍為00～7FH。各區(qū)域地址見下表。（1）地址0～1FH的前32個(gè)單元稱為寄存器區(qū)用途：①作通用寄存器R0～R7。②R0與R1可作間址寄存器使用。使用時(shí)應(yīng)注意：32個(gè)單元的寄存器區(qū)分為四組，使用時(shí)只能選其中一組寄存器。寄存器的選組由程序狀態(tài)字PSW的RS1和RS0位定。RS1RS0選寄存器組000組011組102組113組初始化時(shí)或復(fù)位時(shí)，自動(dòng)選中0組。一旦選中一組，其它三組只能作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用，而不能作為寄存器使用。設(shè)置多組寄存器可以方便保護(hù)現(xiàn)場。（2）20H～2FH為位地址區(qū)共16個(gè)單元，每單元有八個(gè)位，每位有一個(gè)位地址，共128位，位地址范圍為00H～7FH，該區(qū)既可位尋址，又可字節(jié)尋址。如MOV20H，C(這里C是Cy進(jìn)位標(biāo)志位），該指令是將Cy內(nèi)容送20H位,如果Cy＝1，位20H值為“1”。（3）除選中的寄存組以外的存儲(chǔ)器均可以作為通用RAM區(qū)。（4）堆棧區(qū)8XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM區(qū)，深度不大于128字節(jié)，初始化時(shí)SP指向07H。 注：對(duì)51基本型單片機(jī)只有00H-7FH單元128字節(jié)的RAM區(qū)。對(duì)52增強(qiáng)型的單片機(jī)還有80H-FFH組成的高128字節(jié)RAM區(qū)（共256字節(jié)RAM）。1.3特殊功能寄存器MCS-51單片機(jī)共有21個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器用英文縮寫SFR（SpecialFuctionRegister）表示。1.用途： A累加器、狀態(tài)標(biāo)志寄存器 單片機(jī)內(nèi)部各部件專用的控制、狀態(tài)寄存器 并行口、串行口影射寄存器2.地址空間： 21個(gè)特殊功能器不連續(xù)的分布在80H～FFH128個(gè)字節(jié)地址空間，見表1-2。地址為X0H和X8H是可位尋址的寄存器，表1-2中用“*”表示。表1-2中還標(biāo)注了各SFR的名稱、字節(jié)地址、可尋址位的位地址和位名稱。21個(gè)特殊功能寄存器的名稱及主要功能介紹如下，詳細(xì)的用法見后面各節(jié)的內(nèi)容。A—累加器，自帶有全零標(biāo)志Z，A=0則Z=1；A≠0則Z=0。該標(biāo)志常用于程序分支轉(zhuǎn)移的判斷條件。B—寄存器，常用于乘除法運(yùn)算（見第2章）。PSW—程序狀態(tài)字。主要起著標(biāo)志寄存器的作用，其8位定義見表1-3。其中CY：進(jìn)/借位標(biāo)志反映最高位的進(jìn)位借位情況，加法為進(jìn)位、減法為借位。CY=1，有進(jìn)/借位；CY=0，無進(jìn)/借位。AC：輔助進(jìn)/借位標(biāo)志反映高半字節(jié)與低半字節(jié)之間的進(jìn)/借位，AC=1有進(jìn)/借位；AC=0無進(jìn)/借位。FO：用戶標(biāo)志位?？捎捎脩粼O(shè)定其含義。RS1，RS0：工作寄存器組選擇位。OV：溢出標(biāo)志反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無溢出有溢出OV=1，無溢出OV=0。-：無效位。P：奇偶標(biāo)志運(yùn)算結(jié)果有奇?zhèn)€“1”，P=1；運(yùn)算結(jié)果有偶個(gè)“1”，P=0。影響標(biāo)志位的指令及其影響方式見第2章。SP—堆棧指針。8XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)在片內(nèi)RAM，對(duì)堆棧的操作包括壓入（PUSH）和彈出（POP）兩種方式，并且遵循后進(jìn)先出的原則，但在堆棧生成的方向上，與8086正好相反8XX51單片機(jī)的堆棧操作遵循先加后壓，先彈后減的順序，按字節(jié)進(jìn)行操作。此外還有如下寄存器，它們將在后面章節(jié)介紹：IP——中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器。IE——中斷允許控制寄存器。TMOD——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器。TCON——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器。TH0，TL0——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0。TH1，TH1——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。SCON——串行端口控制寄存器。SBUF——串行數(shù)據(jù)緩沖器。PCON——電源控制寄存器。注：在52子系列中，高128字節(jié)RAM和SFR的地址是重疊的，究竟訪問哪一塊可通過不同的尋址方式加以區(qū)分，訪問高128字節(jié)RAM采用寄存器間址，訪問SFR則只能采用直接尋址，訪問低128字節(jié)RAM時(shí)，兩種尋址均可采用。1.4時(shí)鐘電路與復(fù)位電路

內(nèi)部振蕩方式：在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）如圖1-3所示。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。1.4.2基本時(shí)序單位單片機(jī)的時(shí)序單位有：。狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時(shí)鐘周期。因此，一個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)振蕩周期。機(jī)器周期（MC）：1個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期及12個(gè)振蕩周期組成。是計(jì)算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時(shí)間單位。4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其他時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。例：單片機(jī)外接晶振頻率12MHZ時(shí)的各種時(shí)序單位：振蕩周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us機(jī)器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us指令周期=(1～4)機(jī)器周期=1～4us上電后，由于電容充電，使RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行過程中時(shí)，按下復(fù)位鍵也能使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇C=10f,R=10K單片機(jī)的復(fù)位操作是使SFR寄存器進(jìn)入初始化，不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容。幾個(gè)主要特殊功能寄存器復(fù)位狀態(tài)歸納如下：PC=0000H程序計(jì)數(shù)器為零表明單片機(jī)復(fù)位后程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。A=00H表明累加器已被清零。PSW=00H表明選寄存器0組為工作寄存器組。SP=07H表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM07H單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的數(shù)據(jù)被寫入08H單元中。P0～P3=FFH表明已向各端口線寫入１，各端口既可用于輸入又可用于輸出。記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于熟悉單片機(jī)操作，減短應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。其它的特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見教材表1-4。1.5引腳功能各個(gè)引腳的功能說明如下：Vss:接地端。Vcc:電源端，接+5V。XTAL1，XTAL2:接外部晶體或外部時(shí)鐘。RST/VPD：①復(fù)位信號(hào)輸入。②接備用電源，當(dāng)VCC掉電后，在低功耗條件下保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。ALE/PROG：①ALE地址鎖存允許。ALE輸出脈沖的頻率為振蕩頻率的1/6。②PROG對(duì)8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由該引腳引入。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/VPP：①EA=0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。EA=1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。②在8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程期間，此引腳引入21V編程電源VPP。在增強(qiáng)型的52系列單片機(jī)中，P1.0、P1.1除為端口線外，還為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部引腳T2和T2EX。P0.0～P0.7：P0口，數(shù)據(jù)/低八位地址復(fù)用總線端口。P1.0～P1.7：P1口，靜態(tài)通用端口。P2.0～P2.7：P2口，高八位地址總線端口。P3.0～P3.7：P3口，雙功能靜態(tài)端口。1.6小單片機(jī)是集CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口于一體的大規(guī)模集成電路芯片。MCS-51系列單片機(jī)是目前市場上應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)機(jī)型。本章重點(diǎn)是單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)51系列單片機(jī)內(nèi)部包含：一個(gè)8位的CPU。4KB程序存儲(chǔ)器ROM（視不同產(chǎn)品型號(hào)不同：8031內(nèi)部無ROM；8051內(nèi)部為掩模式ROM；8751為EPROM；89C51內(nèi)部為FLASHEEPROM）。128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？蓪ぶ?4KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路。32條可編程的I/O線（四個(gè)8位并行I/O端口）。一個(gè)可編程全雙工串行口。具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)的五個(gè)中斷源?！镎莆?1系列單片機(jī)各存儲(chǔ)空間的地址分配，使用特點(diǎn)及數(shù)據(jù)操作方法?，F(xiàn)將此內(nèi)容歸納于教材表1-5中，此表是編程和硬件擴(kuò)展的基礎(chǔ)，相當(dāng)重要，務(wù)必要熟記和掌握。MCS-51單片機(jī)的編程語言可以是匯編語言也可以是高級(jí)語言（如C語言），高級(jí)語言編程快捷，但程序長，占用存儲(chǔ)空間大，執(zhí)行慢；匯編語言產(chǎn)生的目標(biāo)程序簡短，占用存儲(chǔ)空間小，執(zhí)行快，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的硬件功能。無論是高級(jí)語言還是匯編語言，源程序都要轉(zhuǎn)換成目標(biāo)程序（機(jī)器語言）單片機(jī)才能執(zhí)行。

目前很多公司將編輯器、匯編器、編譯器、連接/定位器、符號(hào)轉(zhuǎn)換程序做成集成軟件包，用戶進(jìn)入該集成環(huán)境，編輯好程序后，只需點(diǎn)擊相應(yīng)菜單就可以完成上述的各步，如WAVE、KEIL，WAVE集成軟件的使用見附錄。匯編的方法：匯編的方法有兩種1.手工匯編：人工查指令表，查出程序中每條指令對(duì)應(yīng)的機(jī)器代碼。早期的計(jì)算機(jī)使用。2.機(jī)器匯編：用計(jì)算機(jī)中的匯編程序?qū)τ脩粼闯绦蜻M(jìn)行匯編。用機(jī)器匯編要提供給匯編一些信息，遵循匯編程序的一些約定。這些由偽指令指定。1)確定程序中每條匯編語言指令的指令機(jī)器碼2)確定每條指令在存儲(chǔ)器中的存放地址3)提供錯(cuò)誤信息 4)提供目標(biāo)執(zhí)行文件(*.OBJ/*.HEX)和列表文件(*.LST)二．偽指令常用偽指令及功能：1.起始指令ORGnn功能：定義程序或數(shù)據(jù)塊的起始地址。指示此語句后面的程序或數(shù)據(jù)塊以nn為起始地址，連續(xù)存放在程序存儲(chǔ)器中。指令地址機(jī)器碼 源程序 ORG 2000H 2000H7830 MAIN： MOVR0，#30H2002HE6 MOVA，@R0 …3.字定義標(biāo)號(hào)：DW（字常數(shù)或表達(dá)式）作用：指示在程序存儲(chǔ)器中以標(biāo)號(hào)為起始地址的單元里存放的數(shù)為字?jǐn)?shù)據(jù)（即16位的二進(jìn)制數(shù)），例如：GH：DW1234H，5678H，085.等值指令標(biāo)號(hào)EQU（數(shù)值表達(dá)式）

表示EQU兩邊的量等值，用于為標(biāo)號(hào)或標(biāo)識(shí)符賦值。

例如：X1 EQU2000H

X2 EQU0FH

…

MAIN:MOVDPTR，#X1;DPTR=2000H ADDA，#X2;A=A+0FH6.位定義標(biāo)號(hào)BIT[位地址]作用：同EQU指令，不過定義的是位操作地址。例如AICBITP1.1。匯編語言程序設(shè)計(jì)步驟一.確定方案和計(jì)算方法二.了解應(yīng)用系統(tǒng)的硬件配置、性能指標(biāo)三.建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，確定控制算法和操作步驟四.合理分配存儲(chǔ)器單元和了解I/O接口地址常用程序結(jié)構(gòu)

順序程序、分支程序、

循環(huán)程序、子程序順序程序設(shè)計(jì)例3-1編程將外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的000EH和000FH單元的內(nèi)容相換。ORG0000HMOVP2,#0H;送地址高八位至P2口MOVR0,#0EH;R0=0EHMOVR1,#0FH;R1=OFHMOVXA,@R0;A=(000EH)MOV20H,A;(20H)=(000EH)MOVXA,@R1;A=(000FH)XCHA,20H;A=(000EH),(20H)=(000FH)MOVX@R1,AMOVA,20HMOVX@R0,A;交換后的數(shù)送各單元SJMP$END3.3順序程序設(shè)計(jì)順序程序(簡單程序)，程序走向只有一條路徑例3-3分解壓縮式BCD碼,使其成為非壓縮式BCD碼。ORG0000HMOV R0，#40H ；設(shè)指針MOV A，@R0 ；取一個(gè)字節(jié)MOV R2，A ；暫存ANL A，#0FH ；清0高半字節(jié)INC R0MOV @R0，A ；保存數(shù)據(jù)個(gè)位例2用單片機(jī)加重力傳感器作磅秤，秤出重量后算出行李運(yùn)費(fèi)價(jià)格，其秤出的重量以10kg為1個(gè)計(jì)價(jià)單位G,G已存入40H單元。計(jì)價(jià)方法

為50kg以內(nèi)按3元,50kg以上

分段計(jì)價(jià):50kg按3元計(jì)價(jià)

，超過部分按2元計(jì)價(jià)。

由此列出算式：1.利用轉(zhuǎn)移地址表實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移例3-7根據(jù)R3的內(nèi)容轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的程序，R3的內(nèi)容為0～n,處理程序的入口符號(hào)地址分別為PR0～PRn(n<128)。分析：將PR0—PRn入口地址列在表格中，每一項(xiàng)占兩個(gè)單元，PRn在表中的偏移量為2n，因此將R3的內(nèi)容乘2即得PRn在表中的偏移地址，從偏移地址2n和2n+1兩個(gè)單元分別取出PRn的高八位地址和低八位地址送DPTR寄存器，用JMP@A+DPTR指令（A先清零）即轉(zhuǎn)移到PRn入口執(zhí)行。ORG0000HMOVA,R3;R3→AADDA,ACC;A*2MOVDPTR,#TABPUSHACCMOVCA,@A+DPTR;取地址表中高字節(jié)MOVB,A;暫存于BINCDPLPOPACCMOVCA,@A+DPTR;取地址表中低字節(jié)MOVDPL,AMOVDPH,B;DPTR為表中地址CLRA;A=0JMP@A+DPTR;轉(zhuǎn)移TAB：DWPR0,PR1,PR2,…..,PRn;轉(zhuǎn)移地址表END2.利用轉(zhuǎn)移指令表實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移例3-8設(shè)有五個(gè)按鍵0、1、2、3、4其編碼分別為3AH、47H、65H、70H、8BH，要求根據(jù)按下的鍵轉(zhuǎn)向不同的處理程序，分別為PR0、PR1//PR2、PR3、PR4，設(shè)按鍵的編碼已在B寄存器中，編出程序。AJMPPR0的機(jī)器碼為2110H，PR1入口地址為0220HAJMPPR1的機(jī)器碼為4120H,轉(zhuǎn)移指令表JPT的內(nèi)容如下所示。設(shè)B=65H,鍵值為2:ORG0000HMOVDPTR,#TAB;置鍵碼表首址MOVA,#0;表的起始位的偏移量為0NEXT:PUSHACCMOVCA,@A+DPTR;A=鍵碼表的編碼CJNEA,B,AGAN;將B中值和鍵碼表的值比較POPACCRLA;如相等,序號(hào)乘2得分支表內(nèi)偏移量MOVDPTR,#JPT;置分支表首址JMP@A+DPTRAGAN:POPACC;不相等比較下一個(gè)INCA;序號(hào)加1CJNEA,#5,NEXTSJMP$;鍵碼查完還沒有B中按鍵編碼程序結(jié)束JPT:AJMPPR0;分支轉(zhuǎn)移表AJMPPR1AJMPPR2AJMPPR3AJMPPR4TAB:DB3AH,47H,65H,70H,8BH;鍵碼表END例3-9設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)10ms的延時(shí)子程序，已知單片機(jī)使用的晶振為6MHz。分析：延時(shí)時(shí)間與兩個(gè)因素有關(guān):晶振頻率和循環(huán)次數(shù)。由于晶振采用6MHz，一個(gè)機(jī)器周期是2μs，用單循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)1ms延時(shí)，外循環(huán)10次即可達(dá)10ms延時(shí)。內(nèi)循環(huán)如何實(shí)現(xiàn)1ms延時(shí)呢，程序中可先以未知數(shù)MT代替，從附錄A查每條指令機(jī)器周期計(jì)算程序的執(zhí)行時(shí)間。ORG0020HMOVR0，#0AH；外循環(huán)10次DL2：MOVR1，#MT；內(nèi)循環(huán)MT次DL1：NOPNOP；空操作指令DJNZR1，DL1DJNZR0，DL2

RET例3-10編寫多字節(jié)數(shù)×10程序。

內(nèi)部RAM以20H為首址的一片單元中存放著一個(gè)多字節(jié)符號(hào)數(shù)，字節(jié)數(shù)存放在R7中，存放方式為低位字節(jié)在低地址，高位字節(jié)在高地址，要求乘10后的積仍存放在這一片單元中。

分析用R1作該多字節(jié)的

地址指針，部分積的低位仍

存放于本單元，部分積的高

位存放于R2，以便和下一

位的部分積的低位相加。

以R7作字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)。

編程如下：

ORG0000HCLRC；清進(jìn)位位CMOVR1，#20H；R1指示地址MOVR2，#00H；存積的高八位寄存器R2清0S10：MOVA,＠R1；取一字節(jié)送AMOVB，#0AH；10送BPUSHPSWMULAB；字節(jié)乘10POPPSWADDCA，R2；上次積高八位加本次積低八位MOV@R1，A；送原存儲(chǔ)單元MOVR2，B；積的高八位送R2INCR1；指向下一字節(jié)DJNZR7，S10；未乘完去SH10，否則向下執(zhí)行MOV@R1，B；存最高字節(jié)積的高位SJMP$例如1223650989比較大小MCS-51單片機(jī)有著優(yōu)異的位邏輯功能,可以方便的實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯運(yùn)算.這種用軟件替代硬件的方法,可以大大簡化甚至完全不用硬件,但比硬件要多花運(yùn)算時(shí)間。例3-17編寫一程序,以實(shí)現(xiàn)圖3-4中的邏輯運(yùn)算電路.程序如下：START:MOVC,P2.2ORLC,TF0ANLC,P1.1MOVF0,CMOVC,IE1ORLC,/25HANLC,F0ANLC,/26HMOVP1.3,CSJMP$例3-18設(shè)累加器A的各位ACC.0～ACC.7分別記為X0～X7，編制程序用軟件實(shí)現(xiàn)下式:

Y=X0X1X2+X0X1X2+X0X1X2X3+X4X5X6X7X0BITACC.0X1BITACC.1X2BITACC.2X3BITACC.3X4BITACC.4X5BITACC.5X6BITACC.6X7BITACC.7ORG0000HMOVC,X0ANLC,X1ANLC,X2MOV00H,C;X0X1X2MOVC,X0ANLC,/X1MOV01H,C;X0X1ANLC,/X2ORLC,00HMOV00H,CMOVC,X2ANLC,01HANLC,X3;X0X1X2X3ORLC,/00HMOV00H,CMOVC,X7ANLC,/X6ANLC,/X5ANLC,/X4;X4X5X6X7ORLC,00H;最終結(jié)果Y→CSJMP$子程序是構(gòu)成單片機(jī)應(yīng)用程序必不可少的部分，通過ACALL和LCALL兩條子程序調(diào)用指令，可以十分方便地用來調(diào)用任何地址處的子程序。子程序節(jié)省占用的存儲(chǔ)單元，使程序簡短、清晰，善于靈活的使用子程序，是程序設(shè)計(jì)的重要技巧之一。子程序必須以RET指令結(jié)尾.在調(diào)用子程序時(shí)，有以下幾點(diǎn)應(yīng)注意：1）保護(hù)現(xiàn)場。如果在調(diào)用前主程序已經(jīng)使用了某些存儲(chǔ)單元或寄存器，在調(diào)用時(shí)，這些寄存器和存儲(chǔ)單元又有其他用途，就應(yīng)先把這些單元或寄存器中的內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)，調(diào)用完后再從堆棧中彈出以便加以恢復(fù)。如果有較多的寄存器要保護(hù)，應(yīng)使主、子程序使用不同的寄存器組。2）設(shè)置入口參數(shù)和出口參數(shù)。用之前主程序要按子程序的要求設(shè)置好地址單元或存儲(chǔ)器（稱為入口參數(shù)），以便子程序從指定的地址單元或存儲(chǔ)器獲得輸入數(shù)據(jù)；子程序經(jīng)運(yùn)算或處理后的結(jié)果存放到指定的地址單元或寄存器（稱為出口參數(shù)），主程序調(diào)用后從指定的地址單元或寄存器讀取運(yùn)算或處理后的結(jié)果，只有這樣，才能完成子程序和主程序間的數(shù)據(jù)的正確傳遞。3）子程序中可包括對(duì)另外子程序的調(diào)用，稱為子程序嵌套。主程序：ORG0000HMOVSP，#3FHMOVA，31H；取aLCALLSQR;求a方MOVR1，AMOVA，32H；取bLCALLSQR;求b方ADDA，R1;求和DAA；調(diào)整MOV33H，AMOVA，#0ADDCA，＃0MOV34H，ASJMP$子程序：ORG0030HSQR：INCAMOVCA，@A+PCRETTAB：DB00H,01H,04HDB09H16H,25H,DB36H,49H64H,81HEND3.8小結(jié)1、程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于指令熟悉和算法(思路)正確、清晰，對(duì)復(fù)雜的程序應(yīng)先畫出流程圖。只有多做練習(xí)多上機(jī)調(diào)試，熟能生巧，才能編出高質(zhì)量的程序。2、偽指令是非執(zhí)行指令，提供匯編程序以匯編信息，應(yīng)正確使用。3、本章應(yīng)掌握順序程序、分支程序、循環(huán)程序、子程序等各類程序的設(shè)計(jì)方法，并能熟練應(yīng)用查表技術(shù)簡化程序的設(shè)計(jì)。PO口—1.作為輸入/輸出口。2.作為地址/數(shù)據(jù)總線,接外圍芯片時(shí)PO口分時(shí)輸出低8位地址與數(shù)據(jù)信號(hào)。P1口—1.作為輸入/輸出口。2.在增強(qiáng)型(52系列)和ISP型(在系統(tǒng)編程型)中有如下功能:4.1.1.2端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)四個(gè)端口的一位結(jié)構(gòu)見圖5.1，同一個(gè)端口的各位具有相同的結(jié)構(gòu)。由圖可見，四個(gè)端口的結(jié)構(gòu)有相同之處：PO作I/O口使用CPU發(fā)控制電平“0”封鎖與門，使T1管截止，同時(shí)使MUX開關(guān)同下面的觸點(diǎn)接通，使鎖存器的Q與T2柵極接通。當(dāng)CPU向端口輸出數(shù)據(jù)時(shí)，寫脈沖加在鎖存器的CL上、內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)經(jīng)反相，再經(jīng)T2管反相，PO口的這一位引腳上出現(xiàn)正好和內(nèi)部總線同相的數(shù)據(jù)。由于輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)是漏極開路電路(因T1截止)，在作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻。當(dāng)輸入操作時(shí)，端口中兩個(gè)三態(tài)緩沖器用于讀操作。緩沖器2用于讀端口引腳的數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行端口讀指令時(shí)，讀引腳脈沖打開三態(tài)緩沖器2，于是端口引腳數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)緩沖器2送到內(nèi)部總線。緩沖器1用于讀取鎖存器Q端的數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行“讀-修改-寫”指令(即讀端口信息，在片內(nèi)加以運(yùn)算修改后，再輸出到該端口的某些指令如：ANLPO，A指令)，即是讀的鎖存器Q的數(shù)據(jù)。這是為了避免錯(cuò)讀引腳的電平信號(hào)，例如用一根口線去驅(qū)動(dòng)一個(gè)晶體管基極，當(dāng)向口線寫“1”，晶體管導(dǎo)通，導(dǎo)通的PN結(jié)會(huì)把引腳的電平拉低，如讀引腳數(shù)據(jù)，則會(huì)讀為0，而實(shí)際上原口線的數(shù)據(jù)為1。因而采用讀鎖存器Q的值而避免了錯(cuò)讀。究竟是讀引腳還是讀鎖存器，CPU內(nèi)部會(huì)自行判斷是發(fā)讀引腳脈沖還是讀鎖存器脈沖，讀者不必在意。應(yīng)注意，當(dāng)作輸入端口使用時(shí)，應(yīng)先對(duì)該口寫入“1”使場效應(yīng)管T2截止，再進(jìn)行讀入操作，以防場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，使引腳箝位到零，而引起誤讀。當(dāng)PO口作地址/數(shù)據(jù)線使用時(shí)，CPU及內(nèi)部控制信號(hào)為“1”，轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX打向上面的觸點(diǎn)，使反相器的輸出端和T2管柵極接通，輸出的地址或數(shù)據(jù)信號(hào)通過與門驅(qū)動(dòng)T1管，同時(shí)通過反相器驅(qū)動(dòng)T2管完成信息傳送，數(shù)據(jù)輸入時(shí)，通過緩沖器進(jìn)入內(nèi)部總線。當(dāng)擴(kuò)展片外存貯器時(shí)，MUX開關(guān)打向右，P2口作高八位地址線輸出高八位地址信號(hào)。其MUX的的倒向是受CPU內(nèi)部控制的。應(yīng)當(dāng)注意：當(dāng)P2口的幾位作地址線使用時(shí)，剩下的P2口線不能作I/O口線使用。歸納四個(gè)并行口使用的注意事項(xiàng)如下：1.如果單片機(jī)內(nèi)部有程序存貯器，不需要擴(kuò)展外部存貯器和I/O接口，單片機(jī)的四個(gè)口均可作I/O口使用。2.四個(gè)口在作輸入口使用時(shí)，均應(yīng)先對(duì)其寫“1”3.P0口作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻，其它口則可不必。4.P2可某幾根線作地址使用時(shí)，剩下的線不能作I/O口線使用。5.P3口的某些口線作第二功能時(shí)，剩下的口線可以單獨(dú)作I/O口線使用。4.1.2編程舉例下面舉例說明端口的輸入、輸出功能，其他功能的應(yīng)用實(shí)例在后面章節(jié)說明。例4-1.設(shè)計(jì)一電路，監(jiān)視某開關(guān)K，用發(fā)光二極管LED顯示開關(guān)狀態(tài)，如果開關(guān)合上，LED亮、開關(guān)打開，LED熄滅。分析：設(shè)計(jì)電路如圖5.2如示。開關(guān)接在P1.1口線，LED接P1.0口線，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，P1.1為+5V，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為“1”，開關(guān)合上時(shí)P1.1電平為0V，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為“0”，這樣就可以用JB指令對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。編程如下：CLRP1.0；使發(fā)光二極管滅AGA:SETBP1.1；先對(duì)P1口寫入“1”JBP1.1，LIG；開關(guān)開，轉(zhuǎn)LIGSETBP1.0；開關(guān)合上，二極管亮SJMPAGALIG:CLRP1.0；開關(guān)開，二極管滅SJMPAGA例4-2.在下圖中P1.4～P1.7接四個(gè)發(fā)光二極管LED,P1.0～P1.3接四個(gè)開關(guān)，編程將開關(guān)的狀態(tài)反映到發(fā)光二極管上。上述程序中每次讀開關(guān)之前，輸入位都先置“1”，保證了開關(guān)狀態(tài)的正確讀入。編程如下：ORG0000HABC:MOVP1,#0FFH;高四位滅，低四位送“1MOVA,P1;讀P1口引腳開關(guān)狀態(tài)至ASWAPA;低四位開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高四位ANLA,#0F0H;保留高四位MOVP1,A;從P1口輸出SJMPABC;循環(huán)例3.用P1.0輸出1KHz和500Hz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，作報(bào)警信號(hào)，要求1KHz信號(hào)響100ms，500Hz信號(hào)響200ms，交替進(jìn)行，P1.7接一開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)開關(guān)合上響報(bào)警信號(hào)，當(dāng)開關(guān)斷開告警信號(hào)停止，編出程序。分析：500Hz信號(hào)周期為2ms，信號(hào)電平為每1ms變反1次。1KHz的信號(hào)周期為1ms，信號(hào)電平每500μS變反1次，編一個(gè)延時(shí)500μS子程序，延時(shí)1ms只需調(diào)用2次。用R2控制音響時(shí)間長短，A作音響頻率的交換控制的標(biāo)志。A=FF時(shí)產(chǎn)生1KHz信號(hào)，A=0時(shí)產(chǎn)生500Hz信號(hào)。ORG0000HCLRA；A作1KHz，500Hz轉(zhuǎn)換控制BEG:JBP1.7,＄；檢測(cè)P1.7的開關(guān)狀態(tài)MOVR2,#200；開關(guān)閉合報(bào)警，R2控制音響時(shí)間DV：CPLP1.0CJNEA,#0FFH,N1；A≠FFH，延時(shí)500μSACALLD500；A=FFH;延時(shí)1msP1.0變反N1：ACALLD500DJNZR2，DVCPLASJMPBEGD500:MOVR7,#250；延時(shí)500μS子程序DJNZR7,＄RETEND4.1.3用并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示器和鍵盤電路鍵盤和顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸入輸出裝置。LED數(shù)碼顯示器是常用的顯示器之一，下面介紹用單片機(jī)并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示電路和鍵盤電路的方法。4.1.3.1用并行口設(shè)計(jì)LED顯示電路1.LED顯示器及其原理LED有著顯示亮度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，最常用的是七段式LED顯示器，又稱數(shù)碼管。七段LED顯示器內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見LED的管腳排列見圖4(a)。其中COM為公共點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式，可分成共陰極型圖4(b)和共陽極型圖4(c)。LED數(shù)碼管的g～a七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不能發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，顯然共陽極和共陰極的字形碼是不同的，其字形碼見下表。LED數(shù)碼管每段需10～20ma的驅(qū)動(dòng)電流，可用TTL或CMOS器件驅(qū)動(dòng)。字形碼的控制輸出可采用硬件譯碼方式，如采用BCD7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48、74LS49、CD4511(共陰極)或74LS46、74LS47、CD4513(其陽極)也可用軟件查表方式輸出。2.LED數(shù)碼管的接口數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動(dòng)態(tài)接口。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)據(jù)管，數(shù)碼管的公共端按共陰或共陽分別接地或Vcc。這種接法占用接口多，如果PO口和P2口要用作數(shù)據(jù)線和地址線，僅用單片機(jī)的并行口就只能接二個(gè)數(shù)碼管。也可以用串行接口的方法接多個(gè)數(shù)碼管，使之靜態(tài)顯示.動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形碼的輸出(字形選擇)，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮(數(shù)位選擇)。例如圖5是接有五個(gè)共陰極數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示接口電路，用74LS373接成直通的方式作驅(qū)動(dòng)電路，陰極用非門74LS04反相門驅(qū)動(dòng)，字形選擇由P1口提供，位選擇由P3口控制。當(dāng)P3.0～P3.4輪流輸出1時(shí)，五個(gè)數(shù)碼管輪流顯示。P1.7接開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打向位置“1”時(shí)，顯示“12345”字樣，當(dāng)開關(guān)打向“2”時(shí)，顯示“HELLO”字樣，程序清單如下：用匯編語言編程ORG0000HMOVP3，#0；清顯示TEST:SETBP1.7JBP1.7，DIR1；檢測(cè)開關(guān)MOVDPTR，#TAB1;開關(guān)置于1，‘12345’SJMPDIRDIR1:MOVDPTR，#TAB2;開關(guān)置于2，“HELLO”字形表頭DIR:MOVR0，#0；R0存字形表偏移量MOVR1，#01；R1置數(shù)碼表位選代碼NEXT:MOVA，R0MOVCA，@A+DPTR;查字形碼表1MOVP1，A；送P1口輸出MOVA，R1MOVP3，A；輸出位選碼ACALLDAY；延時(shí)INCR0；指向下一位字形RLA；指向下一位MOVR1，ACJNER1，#20H，NEXT;五個(gè)數(shù)碼管顯示完?SJMPTESTDAY:MOVR6，#20;延時(shí)20ms子程序DL2:MOVR7，#7DHDL1:NOPNOP4.1.3.2用并行口設(shè)計(jì)鍵盤電路鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備，當(dāng)按鍵少時(shí)可接成線性鍵盤(如圖5.3中的按鍵)，當(dāng)按鍵較多時(shí)，這樣的接法占用口線較多。將按鍵接成矩陣的形式，可以節(jié)省口線，例如兩個(gè)接口可按8*8的形式接64個(gè)按鍵。每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端通過電阻接Vcc(列)、而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是： 確定有無鍵按下； 判哪一個(gè)鍵按下， 鍵的功能是什么； 還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地(稱行掃描)，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)(稱回饋信號(hào)，鍵盤的列值)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵、通過軟件查表，查出該鍵的功能。也可由硬件編碼器完成鍵的編碼。下圖中，用8XX51的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0～P1.3作輸出線，以P1.4～P1.7作輸入線，鍵盤掃描程序的流程如圖5.7所示。對(duì)鍵盤的程序流程圖5.7說明如下：當(dāng)P1.0～P1.3輸出0時(shí)，如無鍵按下，P1.4～P1.7的輸入值均為“1”，如果其中有一個(gè)不是“1”，說明有鍵按下，再使P1.0～P1.3逐個(gè)輸出零(行掃描)，檢查P1.4～P1.7的輸入值有無零，從而查出是哪行哪列的鍵按下。在判按鍵時(shí)，按鍵有抖動(dòng)，可采用延時(shí)后再重讀以跳過抖動(dòng)時(shí)段(也可用R-S觸發(fā)器閂鎖電路硬件消抖，但這樣電路復(fù)雜，在矩陣鍵盤中不采用)。程序清單如下：ORG0000HTEST:MOVP1,#0F0H；P1.0～P1.3輸出0,P1.4～P1.7輸出1,作輸入位MOVA,P1；讀鍵盤，檢測(cè)有無鍵按下ANLA,#0F0H；屏蔽P1.0～P1.3，檢測(cè)P1.4～P1.是否全為1CJNEA,#0F0H,HAVE；P1.4～P1.7不全為1，有鍵按下SJMPTEST；P1.4～P1.7全為1，無鍵按下，重檢測(cè)鍵盤HAVE:MOVA,#0FE；有鍵按下，逐行掃描鍵盤，置掃描初值A(chǔ)READ:MOVA,P1；再讀鍵盤ANLA,#0F0H；屏蔽P1.0～P1.3，保留P1.4～P1.7(列碼)MOVR2,A；暫存列碼MOVA,BANLA,#0FH；取行掃描碼ORLA,R2；行碼、列碼合并為鍵編碼YES1:MOVB,A；鍵編碼存于BLJMPSAM38；轉(zhuǎn)鍵分析處理程序（見例3-8）…例如圖5-6中的“a”鍵，當(dāng)行掃描值sccode=feH=11111110B，讀入列值到P1口和f0H相與即保留高四位讀入值，屏蔽了低四位，再和0fh相或得recole=dfH=11011111B.sccode+recode=00100001B，所以“a”鍵的編碼21H，此值是A的鍵碼，同樣可得“5”鍵編碼為01000100B即44H，由此可將每個(gè)按鍵的編碼排出來，通過查表程序轉(zhuǎn)不同的按鍵處理程序。此程序部分請(qǐng)讀者自行編出。該程序同樣可用匯編語言編出。4.1.4并行接口小結(jié)1.四個(gè)并行口均可作為輸入輸出接口使用，但又有各自的特點(diǎn)。因PO口是數(shù)據(jù)線和低八位的地址線，因此不用它作輸入/輸出接口，而是用它傳輸數(shù)據(jù)和低八位的地址信息，除非在不接其他外圍芯片的情況下才作I/O接口使用，此時(shí)由于內(nèi)部漏極開路，需外接上拉電阻。四個(gè)口的使用特點(diǎn)是本章的重點(diǎn)。3.在應(yīng)用設(shè)計(jì)中應(yīng)理解，計(jì)算機(jī)內(nèi)由數(shù)字電路組成只存在兩種TTL電平，高電平3.5～5V和低電平0V，對(duì)應(yīng)著的數(shù)字為“1”和“0” 外設(shè)的狀態(tài)要通過電路轉(zhuǎn)換成高、低電平，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別(如開關(guān)電路)。 計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)“1”即輸出3.5V～5V，輸出數(shù)據(jù)“0”即輸出0V，根據(jù)外設(shè)需要的電平要求輸出“1”或“0”數(shù)據(jù)，這就是程序控制外設(shè)的本質(zhì)。4.2.2.2中斷控制的有關(guān)寄存器(3)中斷優(yōu)先級(jí)管理寄存器IPMCS_51系列單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)如圖所示。4.2.2中斷響應(yīng)過程4.2.3中斷的程序設(shè)計(jì)5.2串行接口★51系列單片機(jī)片內(nèi)有二個(gè)十六位定時(shí)/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)?！飪蓚€(gè)定時(shí)器都有定時(shí)或事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場合★定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)際上是16位加1計(jì)數(shù)器。T0由2個(gè)8位持殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1由2個(gè)8位持殊功能寄存器TH1和TL1構(gòu)成?！锩總€(gè)定時(shí)器都可由軟件設(shè)置為定時(shí)工作方式或計(jì)數(shù)工作方式。★T0和T1受特殊功能寄存器TMOD和TCON控制。1.定時(shí)工作方式★設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)的脈沖是由51單片機(jī)片內(nèi)振蕩器經(jīng)12分頻后產(chǎn)生的?！锩拷?jīng)過一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器(T0或T1)的數(shù)值加1直至計(jì)數(shù)滿產(chǎn)生溢出。如：當(dāng)8051采用12MHz晶體時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期為1μs，計(jì)5個(gè)機(jī)器周期即為5μs，即定時(shí)5μs。2.計(jì)數(shù)工作方式★設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，通過引腳T0(P3．4)和T1(P3．5)對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。★當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)，定時(shí)器的值加1,在每個(gè)機(jī)器周期CPU采樣T0和T1的輸入電平。若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為高，下一個(gè)機(jī)器周期采樣值為低，則計(jì)數(shù)器加1。★由于檢測(cè)一個(gè)1至0的跳變需要二個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的二十四分之一?！镫m然對(duì)輸入信號(hào)的占空比無特殊要求，但為了確保某個(gè)電平在變化之前至少被采樣一次，要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期。★GATE：門控信號(hào)GATE=0，TRx=1時(shí)即可啟動(dòng)定時(shí)器工作；GATE=1，INTx=1才可啟動(dòng)定時(shí)器工作?！顲/T：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器選擇位C/T=1，為計(jì)數(shù)器方式；C/T=0，為定時(shí)器方式?！颩1M0工作模式選擇位M1M0=00工作方式0（13位方式）。M1M0=01工作方式1（16位方式）。M1M0=10工作方式2（8位自動(dòng)再裝入方式）。M1M0=11工作方式3（T0為2個(gè)8位方式）。★TF0：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。TF0=1，T0有溢出中斷請(qǐng)求。TF0=0，T0無溢出中斷請(qǐng)求。★TR0：T0運(yùn)行控制位。TR0=1，啟動(dòng)T0工作。TR0=0，停止T0工作?！锒〞r(shí)、計(jì)數(shù)溢出否可查詢TF0是否置位，如果開中斷則產(chǎn)生溢出中斷。ORG0000HMAIN：CLRP1.7SETBP1.0MOVTMOD，#61HMOVTH1，#0FBHMOVTL1，#0FBHSETBTR1LOOP1:CPLP1.7LOOP2：MOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0HSETBTR0LOOP3:JBCTF0，LOOP4SJMPLOOP3LOOP4：CPLP1.0JBCTF1，LOOP1AJMPLOOP2END方法2：T0每隔100ms中斷一次，利用軟件對(duì)T0的中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，中斷10次即實(shí)現(xiàn)了1秒的定時(shí)。ORG000BH；T0中斷服務(wù)程序入口AJMPIP0ORG0030H；主程序開始MAIN：CLRP1.7；T0定時(shí)100msMOVTMOD，#01HMOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0HSETBET0SETBEAMOVR4，#0AH；中斷10次計(jì)數(shù)SETBTR0SJMP＄；等待中斷IP0：DJNZR4，RET0；MOVR4，#0AHCPLP1.7RET0：MOVTH0，#3CHMOVTL0，#0B0HSETBTR0RETI例5-３有P3.4引腳(T0)輸入一低頻信號(hào)(其小于0.5kHZ),要求P3.4每發(fā)生一次負(fù)跳變時(shí)，P1.0輸出一個(gè)500us同步負(fù)脈沖，同時(shí)P1.1輸出一個(gè)1ms的同步正脈沖。已知晶振頻率為6MHZ。MOVTH0,#06H；重置定時(shí)初值MOVTL0,#06HSETBP1.1;P1.1置1CLRP1.0;P1.0清0SETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器DEL2:JBCTF0,RESP2；檢測(cè)第一次500us到否AJMPDEL2RESP:SETBP1.0；P1.0恢復(fù)1DEL3:JBCTF0,RESP3；檢測(cè)第二次500us到否AJMPDEL3RESP3:CLRP1.1；P1.1復(fù)0CLRTR0AJMPBEGIN5.1.4.4門控位的應(yīng)用門控位GATE為1時(shí)，TRx=1，INTx=1才能啟動(dòng)定時(shí)器。利用這個(gè)特性可以測(cè)量外部輸入脈沖的寬度。例7-4利用T0門控位測(cè)試INT0引腳上出現(xiàn)的正脈沖寬度，已知晶振頻率為12MHz，將所測(cè)得值最高位存入片內(nèi)71H單元，低位存入70H單元。解：設(shè)外部脈沖由(P3.2)輸入，T0工作于定時(shí)方式1(16位計(jì)數(shù))，GATE設(shè)為1。測(cè)試時(shí)，應(yīng)在INT0低電平時(shí)，設(shè)置TR0為1(16位計(jì)數(shù))；當(dāng)INT0變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，就啟動(dòng)計(jì)數(shù)；再次變低時(shí)，停止計(jì)數(shù)。此計(jì)數(shù)值與機(jī)器周期的乘積即為被測(cè)正脈沖的寬度。因fosc=12MHZ，機(jī)器周期為1us，測(cè)試過程如下。源程序如下：MOVTMOD，#09H;設(shè)T0為方式1MOVTL0，#00H；設(shè)計(jì)初值取最大值MOVTH0，#00HMOVR0，#70HJBP3.2,$；等P3.2(INT0)變低SETBTR0；啟動(dòng)T0準(zhǔn)備工作JNBP3.2,$；等待P3.2(INT0)JBP3.2,$;等待P3.2(INT0)CLRTR0;停止計(jì)數(shù)MOV@R0,TL0；存放結(jié)果INCR0MOV@R0,TH0SJMP$讀者不難編出C語言程序。這種方案被測(cè)脈沖的寬度最大為65535個(gè)機(jī)器周期。由于靠軟件啟動(dòng)和停止計(jì)數(shù)，有一定的測(cè)量誤差。其可能的最大誤差與指令的執(zhí)行時(shí)間有關(guān)。此例中，在讀取定時(shí)器的計(jì)數(shù)之前，已把它停住。但在某些情況下，不希望在讀計(jì)數(shù)值時(shí)打斷定時(shí)的過程，由于我們不可能在同一時(shí)刻讀取THX和TLX的內(nèi)容。讀取一個(gè)時(shí)恰好另一個(gè)產(chǎn)生溢出，在這種情況下，讀取的計(jì)數(shù)值有可能是錯(cuò)的。可以解決錯(cuò)讀的方法是：先讀THX后讀TLX，若兩次讀得的THx沒有發(fā)生變化，則可確定讀到的內(nèi)容是正確的。若前后兩次讀到的THx有變化，則再重復(fù)上述過程，重復(fù)讀到的內(nèi)容就應(yīng)該是正確的了。下面是按此?-思路編寫的程序段，讀到的TH0和TL0放在R1和R0內(nèi)： RP：MOVA，TH0；MOVR0，TL0；CJNEA，TH0，RP；MOVR1，A5.1.5小定時(shí)計(jì)數(shù)器應(yīng)用非常廣泛，如定時(shí)采樣、時(shí)間測(cè)量、產(chǎn)生音響、作脈沖源、制作日歷時(shí)鐘、測(cè)量波形的頻率和占空比、檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速等。因此應(yīng)很好掌握。★51系列單片機(jī)既有兩個(gè)16位的定時(shí)計(jì)數(shù)器，有四種不同的工作方式，歸納于下表：5.2.1概述

單片機(jī)應(yīng)用與數(shù)據(jù)采集或工業(yè)控制時(shí)，往往作為前端機(jī)安裝在工業(yè)現(xiàn)場，遠(yuǎn)離主機(jī)，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采用串行通信方式發(fā)往主機(jī)進(jìn)行處理，以降低通信成本，提高通信可靠性。如下圖所示。★串行通信的分類：同步串行通信和異步串行通信

一、異步通信：通信的雙方應(yīng)該有一個(gè)約定，什么時(shí)候開始發(fā)送，什么時(shí)候發(fā)送完畢；接收方收到的信息是否正確等，這就是通信協(xié)議。異步串行通信一幀數(shù)據(jù)格式：一個(gè)起始位“0”,表示字符的開始，然后是5～8位數(shù)據(jù)即該字符的代碼，規(guī)定低位在前，高位在后，接下來是奇偶校驗(yàn)位(可省略)，最后以停止位“1”表示字符的結(jié)束。優(yōu)點(diǎn)：硬件結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：傳輸速度慢。三、單工、半雙工、全雙工通信方式1.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式化

因?yàn)镃PU發(fā)出的數(shù)據(jù)是并行數(shù)據(jù)，接口電路應(yīng)實(shí)現(xiàn)不同串行通信方式下的數(shù)據(jù)格式化任務(wù)，如自動(dòng)生成起止方式的幀數(shù)據(jù)格式(異步方式)或在待傳送的數(shù)據(jù)塊前加上同步字符等。51系列單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)全雙工的異步通信接口，通過對(duì)串行接口寫控制字可以選擇其數(shù)據(jù)格式，同時(shí)內(nèi)部有波特率發(fā)生器，提供可選的波特率，可完成雙機(jī)通信或多機(jī)通信。（一）通信線的連接

通信速率和通信距離這兩個(gè)方面是相互制約的，降低通信速率，可以提高通信距離.

不同的通信距離，串行通信電路有不同的連接方法。（二）串行通信接口總線標(biāo)準(zhǔn)（三）RS－232CMCS—51之間的雙機(jī)通信單片機(jī)串行口的結(jié)構(gòu)與工作原理串行控制寄存器SCON用以存放串行口的控制和狀態(tài)信息。8XX51串行口正是通過對(duì)上述專用寄存器的設(shè)置、檢測(cè)與讀取來管理串行通信的。特殊功能寄存器PCON的最高位SMOD為串行口波特率的倍增控制位。波特率發(fā)生器可以有兩種選擇：1.定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器，改變計(jì)數(shù)初值就可以改變串行通信的速率，稱為可變波特率。2.以內(nèi)部時(shí)鐘的分頻器作波特率發(fā)生器，因內(nèi)部時(shí)鐘頻率一定，稱為固定波特率5.2.5串行口的應(yīng)用編程串行口的波特率有兩種方式：固定波特率可變波特率注意：使用可變波特率時(shí)，先確定TI的計(jì)數(shù)初值，并對(duì)TI進(jìn)行初始化。串行通信的編程方式：查詢方式:查C是否為“1”。中斷方式：如果預(yù)先開了中斷，當(dāng)TI、RI為“1”，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生中斷。注意：兩種方式中當(dāng)發(fā)送或接受數(shù)據(jù)后都要注意清TI或RI。5.2.5.1查詢方式查詢方式發(fā)送流程圖和接收流程圖見下頁5.2.5.2中斷方式中斷方式的初始化編程同查詢方式，不同的是要開中斷，即置位EA和ES，編寫中斷服務(wù)程序。匯編語言編程 MOVTMOD MOVTH1,#0CCH MOVTL1,#0CCH;設(shè)定波特率 SETBTR1 MOVSCON,#50HABC:CLRTIMOVP1,#0FEH;LED滅ACALLDAY;延時(shí) MOVA,#OFFHMOVSBUF,A;發(fā)送數(shù)據(jù)FFH JNBRI,$;RI=1等待MCS51系列單片機(jī)的特點(diǎn)就是體積小，功能全，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，硬件設(shè)計(jì)靈活。對(duì)于簡單的應(yīng)用，最小系統(tǒng)即能滿足要求。所謂最小系統(tǒng)是指在最少的外部電路條件下，形成一個(gè)可獨(dú)立工作的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。一片89C51，或者一片8031外接一片EPROM就構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。在很多復(fù)雜的應(yīng)用情況下，單片機(jī)內(nèi)的RAM，ROM和I/O接口數(shù)量有限，不夠使用，這種情況下就需要進(jìn)行擴(kuò)展。因此單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展主要是指外接數(shù)據(jù)存貯器、程序存貯器或I/O接口等，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要。6.1單片機(jī)系統(tǒng)總線和系統(tǒng)擴(kuò)展方法單片機(jī)是通過地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線與外部交換信息的。MCS-51單片機(jī)的總線接口信號(hào)見圖由圖可見：1）由于Po分時(shí)傳送地址/數(shù)據(jù)信息，在接口電路中，通常配置地址鎖存器，有ALE信號(hào)鎖存低8位地址Ao~A7，以分離地址和數(shù)據(jù)信息。2）P2口傳送高8位地址A8~A15。3)PSEN為程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)，是在取指令碼時(shí)或執(zhí)行MOVC指令時(shí)變?yōu)橛行?。RD、WR為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O口的讀、寫控制信號(hào)。是執(zhí)行MOVX指令時(shí)變?yōu)橛行А?.2程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展6.2.1EPROM的擴(kuò)展根據(jù)以上取指時(shí)序的要求，8XX51單片機(jī)擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器2732的電路圖見圖6.2.2EEPROM的擴(kuò)展6.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在ALE的上升沿，把外部程序存儲(chǔ)器的指令讀入后就開始了對(duì)片外RAM的讀過程。ALE高電平期間，在P0處于高阻三態(tài)后，根據(jù)指令間址提供的地址，P2口輸出外部RAM的高8位地址A15~A8，P0端口輸出低8位地址A7~A0；在ALE下跳沿，P0輸出的低8位地址被鎖存在鎖存器中，隨后P0又進(jìn)入高阻三態(tài)，RD信號(hào)有效后，被選中的RAM的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上，P0處于輸入狀態(tài)，CPU從P0讀入外部RAM的數(shù)據(jù)。7.1并行I/O接口的擴(kuò)展MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位并行I/O口,在外部擴(kuò)展時(shí),P0和P2口做為總線使用,因而提供給用戶的I/O口就只有P1或P3口的部分口線所接的外設(shè)較多時(shí),就必須擴(kuò)展I/O接口。MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展的I/O口和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址、采用相同的控制信號(hào)、相同的尋址方式和相同的指令。擴(kuò)展I/O所用的芯片有通用可編程芯片(如8251,8155,8255等)和TTL,CMOS鎖存器,緩沖器(如273,377,244,245等),用戶可根據(jù)系統(tǒng)對(duì)輸入輸出的要求適當(dāng)選擇芯片。圖9-24為8XX51擴(kuò)展一個(gè)輸入接口244和一個(gè)輸出接口273的電路.

244的選通信號(hào)由RD和P2.0相或產(chǎn)生,當(dāng)執(zhí)行讀該片的指令時(shí),RD和P2.0有效,打開244控制門,從而把數(shù)據(jù)通過244讀入8XX51。273的選通信號(hào)由WR和P2.0相或產(chǎn)生，通過執(zhí)行對(duì)該片的寫指令，WR和P2.0有效,使8XX51的數(shù)據(jù)往273輸出。8XX51內(nèi)部有ROM/EPROM,不用擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)器,所以P0口作為雙向數(shù)據(jù)線連在的數(shù)據(jù)端。273、244有相同的地址FEFFH(實(shí)際上只要保證P2.0=0,其他地址位無關(guān)緊要）,然而由于使用不同的控制信號(hào)RD或WR,它們地址相同卻不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)傳送沖突。00000000000000000000H000001111111111107FFH00110000000000003000H001101111111111137FFH00101000000000002800H00101111111111112FFFH00011000000000001800H00011000000000111803H8255為可編程并行接口芯片,它有3個(gè)8位數(shù)據(jù)口:A口,B口,C口(其中C口可作為兩個(gè)四位口),一個(gè)控制口，口地址由A1,A0決定。圖中8255的三個(gè)數(shù)據(jù)口地址分別為1800H~1802H,控制口地址為1803H。8255有三種工作方式:方式0(基本方式),方式1(選通方式，此