單片微機原理及應用 丁元杰版

單片微機原理及應用機械工程系機電一體化實驗室授課教師：梁蔓安電話論單片機的概念：

發(fā)展：三類單片機實物微芯公司的3類單片機玩具小車的單片機系統(tǒng)直流伺服電機的單片機控制第1章基本概念電子計算機廣泛應用的原因（1）高速度（2）具有記憶功能（3）具有邏輯判斷功能（4）高精度，高可靠性計算機基本結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)如圖P5圖1-1，四部分：（1）CPU（2）存儲器（3）外圍設備（4）接口2、概念：主機，外圍設備，CPU，字長微型計算機硬件結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)如圖P5圖1-2，由以下組成：微處理芯片存儲器芯片

I/O接口電路2、芯片之間用總線連接微處理器由以下組成：

算術(shù)邏輯部件，工作寄存器，控制部件。存儲器有許多存儲單元組成，如圖P6圖1-3。

在訪問（讀或?qū)懀┐鎯ζ鲿r，為明確所要訪問的存儲器單元，需要給每個存儲器單元一個編號，即為地址。輸入輸出（I/O）接口電路

接口的作用：P6總線概念；P6

圖1-4

總線沖突；三態(tài)門緩沖器圖1-5，1-6

地址，數(shù)據(jù)，控制總線微型計算機軟件計算機要實現(xiàn)自動控制，除了硬件外，還需將控制想法、邏輯、算法，以軟件的形式送入微型計算機。軟件由各種程序組成，而程序是由一條條指令組成。指令、程序的概念語言：一種操作人員與計算機交流的方式。機器語言、匯編語言、高級語言8952單片機的C程序程序地址機器語言匯編程序計算機中的數(shù)（1）進制、各進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（2）代符號的數(shù)的表示（3）定點數(shù)、浮點數(shù)（4）ASCII碼參考P365附錄ABCD碼BCD碼(BinaryCodedDecimal)二進制代碼表示的十進制數(shù)。例：求十進制數(shù)876的BCD碼[876]BCD=100001110110運算器由ALU、A、TR、F組成參考P22

圖1-14其中ALU、A是主要部件，各自作用是……控制器工作寄存器程序計數(shù)器PC

（ProgramCounter）概念：復位//單片機復位后，PC=0。程序計數(shù)器作用：記錄下一條將要執(zhí)行的程序指令的地址，起著管理程序執(zhí)行次序的作用。程序的兩種執(zhí)行方式：順序、跳轉(zhuǎn)。程序計數(shù)器（PC）的復位、計數(shù)、直接置數(shù)計算機指令執(zhí)行過程

復位取指令PC+1執(zhí)行指令存儲器只有將所需要的程序和數(shù)據(jù)存入存儲器，計算機才能夠脫離人的直接干預自動工作。存儲器的分類：ROM程序存儲器

RAM

數(shù)據(jù)存儲器存儲器的讀和寫（訪問）P26圖1-16，1-18單片機程序燒寫器（編程器）堆棧（1）概念（2）作用（3）概念：斷點地址、現(xiàn)場、現(xiàn)場保護和恢復（4）入棧、出棧、堆棧指針輸入輸出接口（1）作用：1、2、3、4、5、6（2）分組后的I/O接口稱為端口（PORT）（3）端口的地址（4）數(shù)據(jù)傳送的方式：1）無條件傳送2）查詢傳送3）中斷傳送（5）中斷系統(tǒng)

1）用途：數(shù)據(jù)傳送、故障緊急處理、人機交互

2）特點：

3）中斷的過程

4）中斷的優(yōu)先級5）CPU對中斷的響應后的自動執(zhí)行工作第2章MCS-51硬件結(jié)構(gòu)MCS-51的主要功能（1）主要功能參考P39

（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖參考P40外部引腳說明（1）工作電源：VCC、VSS（2）復位信號/后備電源輸入端：RST/VPD

輸入10ms以上高電平脈沖，單片機復位。

VPD使用后備電源，可實現(xiàn)掉電保護。復位方法： 1）上電復位 2）外部信號復位單片機RSTK+5V200Ω1K30μF（3）外接晶體振蕩器：XTAL1，XTAL2

晶體振蕩器頻率范圍要求在1.2MHz～12MHz之間。（4）I/O端口功能：4個8位并行I/O端口P0～P3

XTAL1

單片機

XTAL2（5）控制線：

ALE：訪問外部存儲器時，地址鎖存允許信號端

PSEN：外部程序存儲器讀選通信號端

EA/VPP：程序存儲器選擇信號端/編程電源輸入端微處理器（1）運算器

ALU（算術(shù)邏輯單元）

A（累加器）

PSW（程序狀態(tài)字或狀態(tài)寄存器F）B（B寄存器）（2）控制器（3）振蕩器（頻率中：K=103，M=106）（4）CPU時序(參見P45圖2-5)

時鐘周期（振蕩器2分頻）

機器周期（6個時鐘周期）指令周期（一條指令所需的機器周期數(shù)）

X字節(jié)Y周期指令：表示這個指令占用ROM的長度是X字節(jié)；所耗執(zhí)行時間是Y個機器周期。

1s=103ms=106us=109ns存儲器MCS-51的程序與數(shù)據(jù)分為兩個獨立存儲器邏輯空間，分開編址。（稱為哈佛結(jié)構(gòu)）51子系列和52子系列的存儲器容量區(qū)別：51子系列：4K的ROM

128字節(jié)的用戶RAM+128字節(jié)的SFR（特殊功能寄存器）52子系列：8K的ROM

256字節(jié)的用戶RAM+128字節(jié)的SFR（特殊功能寄存器）

用戶RAM：其存放內(nèi)容的意義可由用戶自己定義。SFR（特殊功能寄存器）：存放內(nèi)容有特殊意義，參見P50表2-7。程序存儲器1、片內(nèi)程序存儲器4K或8K。2、程序存儲器擴展后最大的尋址空間：64K。（因為PC是16位的計數(shù)器，最大可指向的地址是216=64K）3、外部電路讓EA引角為高電平時，復位后先執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序。地址超過0FFFH

或1FFFH后才去自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM的程序。（參考P46圖2-6）外部電路讓EA引角為低電平時，不管有無片內(nèi)ROM，復位后都只執(zhí)行片外的ROM內(nèi)的程序。（參考P46圖2-6）4、7個特殊地址單元地址：0000H：復位后PC=0000H，即：計算機系統(tǒng)復位后將從地址0000H處開始執(zhí)行程序。

6個中斷入口地址（或稱：中斷向量）參見P47

表2-45、ROM除了可以存放程序，還可以用來存儲程序中用到的常量或常量表格。數(shù)據(jù)存儲器1、51子系列的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器具有

128字節(jié)的用戶RAM+128字節(jié)的SFR

它們的地址不重疊。（參見P46圖2-6）2、52子系列的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器具有

256字節(jié)的用戶RAM+128字節(jié)的SFR

它們的部分地址重疊。（參見P47圖2-7）對重疊部分地址的訪問由于使用的指令不同，不會引起混亂。對SFR的訪問使用直接尋址：例如：MOVA，80H（P0）

將地址為80H的P0端口內(nèi)容送入A。對與SFR地址重疊的用戶RAM的訪問使用間接尋址的方式：例如：MOVR1，#80H

MOVA，@R1

將地址為80H的用戶RAM的內(nèi)容送入A。3、數(shù)據(jù)存儲器擴展后最大的尋址空間：64K。（因為數(shù)據(jù)指針積存器DPTR是16位，最大可指向的地址是216=64K）

訪問片內(nèi)的RAM使用MOV指令；訪問片外的RAM使用MOVX指令；

訪問ROM中的常量和常量表格使用MOVC指令。4、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（1）工作寄存器地址：00H~1FH，32個字節(jié)。分為4組，每組8個字節(jié)，分別為：R0,……,R7。

任一時刻只有一組工作寄存器工作，可通過PSW

中的RS0、RS1選擇當前工作的寄存器組。（2）位尋址區(qū)地址：20H~2FH，16個字節(jié)。其中每一位都有各自的“位地址”，如圖2-8。在位尋址指令中使用。如：

SETB07H；

將RAM20H單元的D7位置1，而該單元其它位不變。常用于存放邏輯型變量。（3）數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址：30H~7FH，80個字節(jié)。其用途完全有編程人員決定。由于工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)統(tǒng)一編址，因此工作寄存器、位尋址單元也可以當成數(shù)據(jù)緩沖單元一樣使用。例如：MOVA，30H；；將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)30H單元的內(nèi)容放入A。MOVA，20H；

；將位尋址區(qū)20H單元的內(nèi)容放入A。MOVA，00H；

；將工作寄存器區(qū)00H單元的內(nèi)容放入A。（4）堆棧存放用戶RAM中有一部分區(qū)域可用做堆棧。但堆棧的棧底地址和大小并不固定。SFR中的SP用于存放棧頂?shù)牡刂贰７Q為棧頂指針。單片機復位后，SP默認為07H，將從08H單元開始存放堆棧信息。復位后初始化程序中可以將SP設置為2FH之后，以避免和工作寄存器沖突。（5）特殊功能寄存器SFR專門用于控制并行、串行I/O，定時器/計數(shù)器，中斷等功能模塊，不能移做它用。與用戶RAM統(tǒng)一編址，既可以直接尋址，也可位尋址。

MOV8AH，A；將A的內(nèi)容放入TL0中。

SETB8CH；將TR0置1。單片機能夠控制外部設備（電機的開關、速度等；電磁閥、液壓閥），或者將外界的信息（速度，壓力）采集單片機內(nèi)。這些功能除了需要有I/O接口電路，還依賴于單片機內(nèi)部的一些功能模塊。例如：使用并行I/O口顯示兩位BCD編碼的數(shù)字；

串行口完成與其它設備之間的通訊；定時器/計數(shù)器對風扇、洗衣機的定時；中斷響應緊急事故。端口P0RXD（10）TXD（11）并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷功能的使用實際上就是在程序中使用各種指令對各自對應的SFR進行操作。例如：

MOVP0，#01101000B；讓上圖中的數(shù)碼管顯示“68”；

MOVSBUF，A；將A中的內(nèi)容通過串口向外發(fā)送；

MOVTL0，#55HMOVTH0，#0AAH；設定定時器0的時長

SETBTR0；定時器0開始計時外部設備可以通過并行I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷等功能由SFR來控制；用戶RAM可以由編程人員決定存放用戶自己的變量；控制程序?qū)嶋H上就是如何運用各種指令操作各種SFR和用戶RAM以實現(xiàn)各種控制功能。第3章指令系統(tǒng)尋址方式1、立即尋址以常數(shù)（立即數(shù)）作為操作數(shù)直接跟在操作碼的后邊，不需要存儲器存取。如：MOVA，#30H；直接將數(shù)30H放入A中。注意：在指令中為區(qū)別地址和立即數(shù)，應在立即數(shù)前用“#”標出。2、寄存器尋址尋址某個工作寄存器，從該寄存器中讀取或存放操作數(shù)，以完成指令規(guī)定的操作。例如：ADDA，R2；從R2中讀取操作數(shù)，和A相加后將結(jié)果存入A3、寄存器間接尋址定義：參見P80例如：MOV40H，#20H;將數(shù)20H放入RAM的40H單元

MOVR1，#40H

;將數(shù)40H放入R1

MOVA，@R1

;以R1存放的數(shù)40H為地址，將40H地址單元中的數(shù)20H放入A。注意：只有R0和R1可以間接尋址；且MOV用于訪問片內(nèi)RAM，MOVX訪問片外RAM。4、直接尋址指令中直接給出操作數(shù)所在的存儲單元地址，以供尋址取數(shù)或存放。對于51子系列，片內(nèi)的128字節(jié)的用戶RAM+128字節(jié)的SFR都是可以直接尋址的。對于52子系列，片內(nèi)的前128字節(jié)的用戶RAM（00H~7FH）+128字節(jié)的SFR都是可以直接尋址的。后128字節(jié)的用戶RAM（80H~0FFH）只有寄存器間接尋址才可訪問。5、基址寄存器+變址寄存器間接尋址以PC指針或DPTR作為基地址寄存器，累加器A作為變址寄存器，把它們的內(nèi)容之和作為程序存儲器的地址，對這個地址訪問。這種尋址方式用于訪問程序存儲器?？煞奖愕挠糜诹斜淼牟樵?。

例如若訪問程序存儲器單元0403H地址中的內(nèi)容：

MOVDPL，#00H；MOVDPH，#04H；MOVA，#03H;MOVCA,@A+DPTR6、相對尋址專門用于程序轉(zhuǎn)移指令中。用法請參見“程序轉(zhuǎn)移指令”章節(jié)數(shù)據(jù)傳送類指令這類指令用于在存儲單元間傳送數(shù)據(jù)，有29條。是數(shù)量最多，也是使用最頻繁的一類指令。

（1）以累加器為一方（2）不以累加器為一方（3）用立即數(shù)置數(shù)（4）訪問片外RAM（5）基址寄存器+變址寄存器間接尋址（6）交換指令（7）進出棧指令各指令所占用的ROM空間和指令周期參見P87表3-1算術(shù)操作指令進行算術(shù)運算操作，共24條。需要注意這累指令與PSW中各標志位之間的相互影響。C位：判斷兩操作數(shù)做無符加/減法運算時是存在進位/借位（即結(jié)果溢出>256或<0）。OV位：判斷兩操作數(shù)做有符加/減法運算時是存在結(jié)果溢出>127或<-128邏輯操作指令程序轉(zhuǎn)移類指令位操作類指令匯編程序的格式和偽指令格式：標號：操作碼操作數(shù)1，操作數(shù)2；注解偽指令：

ORGENDDBDWDSbit第2章并行輸入輸出口（I/O）MCS-51有32根輸入/輸出線，組成4個8位并行輸入輸出接口，分別稱為P0，P1，P2，P3。既可以并行8位輸入輸出，也可按位使用，即：每根線都可以獨立做輸入/輸出1、P1口（1）結(jié)構(gòu)如圖P59圖2-15（2）功能只能作為通用輸入/輸出口輸入、輸出、端口操作3種工作方式。例如：MOVP1，#data;輸出方式

MOVA，P1；輸入方式

ANLP1，A；端口操作

先讀后寫注意：用做輸入前，必須先用輸出指令置Q=1，使V1截止。所以P1口稱為準雙向接口。單片機復位后，P1口狀態(tài)為高電平，可直接用于輸入。端口操作時，讀的是端口鎖存器Q端的數(shù)據(jù)，而非直接讀端口。（3）負載能力做輸出時，可以驅(qū)動4個TTL負載，做輸入時，由于有內(nèi)部上拉電阻，所以無須外部接上拉電阻P1.1,P1.0具有第二功能：計數(shù)/定時器T2的脈沖輸入端。2、P2口用途：通用I/O接口時，使用和P1口相同。高8位地址總線。高8位地址總線：在訪問片外ROM或RAM時，提供高8位地址。即：片外RAM時，DPTR的高字節(jié)；片外ROM時，PC的高字節(jié)。

P0口提供低8位地址。3、P3口用途：通用I/O接口時，使用和P1口相同。

第二功能引腳：RXD，TXD，INT等時，信號直接進入芯片內(nèi)部。4、P0口（1）結(jié)構(gòu)如圖P61圖2-18沒有內(nèi)部上拉電阻（2）功能作為通用輸入/輸出口，需要外接上拉電阻。

在訪問片外ROM或RAM時，作為地址/數(shù)據(jù)分時復用總線。

注意：

（1）作為地址/數(shù)據(jù)分時復用總線時，信號經(jīng)V1，V2送到引腳。

V1導通、V2截止為低電平；

V1截止、V2導通為高電平。（2）通用輸入/輸出口時，V2一直截止，由于沒有內(nèi)部上拉電阻，所以必須外加上拉電阻。定時器/計數(shù)器51子系列有2個定時器（T）/計數(shù)器（C）；52子系列有3個定時器（T）/計數(shù)器（C）；分別編號稱為T0、T1、T2。做定時器時，對內(nèi)部機器周期脈沖計數(shù)；做計數(shù)器時，分別對P3.4(T0)、P3.5(T1)、P1.0(T2)引腳上外部輸入的脈沖進行計數(shù)。+1計數(shù)器溢出中斷脈沖控制開關控制寄存器（控制字）TMOD(地址：89H)T1T01）功能選擇位C/T：=0，定時功能，計數(shù)內(nèi)部機器周期脈沖；=1，計數(shù)功能，計數(shù)引腳T0(T1)輸入的負脈沖。2）方式選擇位M1、M0：3）門控方式選擇位GATE

計數(shù)器T0（T1）是否工作受引腳INT0（INT1）控制。

確定定時器工作方式指令：

MOVTMOD，#方式字例：設T0用方式2非門控定時，T1用方式1門控計數(shù)。

MOVTMOD，#0D2H；11010010B方式0：13位定時/計數(shù)器。THx8位和TLx低5位組成13位的加1計數(shù)器。方式1：16位定時/計數(shù)器。THx的8位和TLx的8位組成16位加1計數(shù)器。最大計數(shù)脈沖個數(shù)：1～65536(216)定時時長范圍：(晶振12MHz即T=1s)：1s～65536s=65.54ms方式2：自動重載，8位加1定時器/計數(shù)器；用于需要重復定時和計數(shù)的場合。

THx存放自動重載的8位；TLx為8位加1計數(shù)器，最大計數(shù)脈沖個數(shù)：256(28)定時時長范圍：(晶振12MHz時T=1s)：256s

方式3：

T0分成2個獨立的8位定時器：

TL0定時器/計數(shù)器和TH0定時器

TL0占用T0控制位：C/T，TR0，GATE，TF0；TH0占用T1控制位：TR1，TF1。

此時，T1不能使用方式3工作；并且由于TR1和TF1被TH0定時器占用，所以不能申請溢出中斷，只能用于串口的波特率發(fā)生器?？刂萍拇嫫鳎刂谱郑㏕CON(地址：89H)TRx:TRx=0時停止計數(shù)器/定時器工作；

TRx=1時計數(shù)器/定時器工作；由軟件（程序）置1或清0。TFx:計數(shù)器/定時器溢出時由硬件自動置1；若中斷允許，申請Tx的溢出中斷，中斷響應后硬件自動將TFx清0。若中斷不允許，TFx可以用軟件查詢，也可用軟件清0

計數(shù)功能時：

X=2n-計數(shù)值n：8/13/16

定時功能：

X=2n-t/T=2n–t*晶振頻率/12t：定時時長（秒）T：機器周期 ＝12/晶振頻率如：晶振為12MHz時，T＝12/12MHz＝12/（12×106）計數(shù)器THx,TLx初始值X的確定：例：由P1.0輸出方波信號，周期為2ms，

設晶振頻率為12MHz。2ms解：每隔1ms改變一次P1.0的輸出狀態(tài)，即形成方波，用T0非門控方式1定時。

計數(shù)器初始值：X=216-t/T=216–(1/1000)/10-6=65536-1000=64536=FC18H

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH

；T0中斷硬件入口地址

AJMP PT0INT

；跳到中斷服務程序

ORG 0030H

MAIN： MOV TMOD，#01H；中斷方式

MOV TL0，#18H；計數(shù)初值

MOV TH0，#0FCH SETB EA；開放總中斷

SETB ET0

；開放T0中斷

SETB TR0；啟動定時器

HERE： SJMP HERE；等待中斷，相當于執(zhí)行；其它任務

PT0INT：MOV TL0，#18H

；中斷服務程序；置初值

MOV TH0，#0FCH CPL P1.0

；取反，產(chǎn)生方波

RETI；中斷返回例

P1.7驅(qū)動LED亮1秒滅1秒地閃爍，設時鐘頻率為12MHz。

長定時方法：增加一個軟件計數(shù)器（如R7)，記錄中斷次數(shù)，計滿n個中斷為1秒。ORG 0000H AJMP MAINORG 001BH

AJMP T1INTORG 0030HMAIN：MOVR7,#00H

MOVTMOD，#10H MOVTL1，#0F0H MOVTH1，#0D8HSETB EA SETB ET1 SETB TR1HERE：SJMPHERET1INT:MOVTL1，#0F0H MOVTH1，#0D8H INCR7CJNER7,#10,PENDMOVR7,#00HCPLP1.7PEND:RETI中斷系統(tǒng)1、中斷概念日常生活中的中斷與計算機中斷的比較：

某人看書 執(zhí)行主程序 日常事務電話鈴響 中斷信號如INT=0

中斷請求暫停看書

暫停執(zhí)行主程序中斷響應書中作記號當前PC入棧 保護斷點電話談話 執(zhí)行中斷程序 中斷服務繼續(xù)看書 返回主程序 中斷返回日常事務程序中斷服務程序2、中斷的定義所謂“中斷”，是指CPU執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)特殊請求，CPU暫時中止當前的程序，轉(zhuǎn)去處理更緊急的事件，處理完畢后，CPU返回原程序的過程。3、與子程序的區(qū)別子程序是在預先安排好執(zhí)行順序中調(diào)用。；中斷是在隨機發(fā)生緊急的事件時調(diào)用。中斷申請標志位：

TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI

用于標示各中斷源當前是否請求中斷=1，有中斷請求；=0，無中斷請求。CPU響應中斷后,該中斷標志自動清零。TI，RI標志必須軟件清零。

外部中斷觸發(fā)方式選擇位：

TCON中：IT0、IT1位

=1：負邊沿觸發(fā)中斷請求；=0：低電平觸發(fā)中斷請求。中斷允許寄存器：IE（地址：0A8H）=1；允許中斷；=0；不允許中斷。例：允許CPU響應INT0的中斷請求

SETBEX0 SETBEA 中斷優(yōu)先寄存器：IP（地址：0B8H）MCS51只有2級優(yōu)先級：=1為高優(yōu)先級；=0為低優(yōu)先級。同一優(yōu)先級別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級：高INT0、T0、INT1、T1、S、T2

低。MCS-51中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)各中斷源中斷服務程序的入口地址某個中斷請求被響應后，硬件將執(zhí)行下列操作：（1）保存斷點，即：PC入棧（2）清相應的中斷申請標志（3）相應的中斷入口地址送入PC現(xiàn)場保護工作應該在各中斷程序中完成。中斷程序的退出

必須使用RETI指令退出中斷程序。對于串口中斷，RI、TI必須在中斷程序中清零。退出中斷前要進行現(xiàn)場恢復。對于電平觸發(fā)的外部中斷，由于CPU沒有對

INT0，INT1引腳的控制功能，為了防止重復進入外部中斷程序，需要外部電路撤消外部中斷請求。（例如：P73圖2-29）要求每次按動按鍵，使外接發(fā)光二極管LED改變一次亮滅狀態(tài)。解：INT0輸入按鍵信號，P1.0輸出改變LED狀態(tài)。跳變觸發(fā)：每次跳變引起一次中斷請求

ORG 0000H AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口

AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序

MAIN：SETB EA ；開總允許開關

SETB EX0 ；開INT0中斷

SETB IT0；負跳變觸發(fā)

Here：SJMP Here；自身循環(huán)

ORG 0200H ；中斷服務程序

PINT0：CPLP1.0 ；改變LED RETI ；返回主程序單片機INT0P1.01+5V1．軟件等待按鍵釋放。2．硬件清除中斷信號。電平觸發(fā)：避免一次按鍵引起多次中斷響應。單片機INT0P1.01+5V

ORG 0000H AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口

AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序

MAIN：SETB EA ；開總允許開關

SETB EX0 ；開INT0中斷

CLR IT0；負跳變觸發(fā)

Here：SJMP Here；自身循環(huán)

ORG 0200H ；中斷服務程序

PINT0：CPLP1.0 ；改變LED

WAIT：JNBP3.2，WAIT；等按鍵釋放

RETI ；返回主程序串行輸入/輸出接口基本概念：并行通信/串行通信串行通信中的：單工，雙工，半雙工串行通信中的：異步通訊方式，參見P63圖2-20同步通訊方式，參見P63圖2-21

波特率（BaudRate）異步通訊雙方的兩項約定（1）字符格式規(guī)定(一幀)：起始位、數(shù)據(jù)位，校驗位、停止位。（2）波特率(位/秒)對傳送速率的規(guī)定例：要求每秒傳送120個字符，每幀為10位解：Baud=120*10=1200bps

MCS-51串行I/O接口的功能：具有1個全雙工串行接口，可同時進行發(fā)送和接收。串行接口輸入/輸出引腳：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)。

4種工作方式：參見P64表2-11方式0：移位寄存器工作方式用于并行I/O的擴展。方式1：8位通用異步接受/發(fā)送器用于雙機通訊。方式2、3：9位通用異步接受/發(fā)送器用于多機通訊。串行接口控制1、數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

發(fā)送SBUF和接收SBUF共用一個地址99H。

（1）發(fā)送SBUF存放待發(fā)送的8位數(shù)據(jù)，寫入SBUF即自動啟動發(fā)送。 發(fā)送指令： MOV SBUF，A（2）接收SBUF存放已接收成功的8位數(shù)據(jù)，供CPU讀取。讀。接收指令：MOVA，SBUF2、串行口控制/狀態(tài)寄存器SCON(98H)SM0，SM1：選擇串行口4種工作方式。SM2：多機控制位，用于多機通訊。REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收。TB8：發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，可用作校驗位和地址/數(shù)據(jù)標識位RB8：接收的第9位數(shù)據(jù)位或停止位TI：

發(fā)送中斷標志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零RI：

接收中斷標志，接收一幀結(jié)束，RI=1，必須軟件清零3、節(jié)電控制寄存器PCONSMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。

SMOD=1，波特率加倍，

SMOD=0，則不加倍。1、方式0：同步移位寄存器方式。用于擴展并行I/O接口。（1）一幀8位，無起始位和停止位。（2）RXD：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。

TXD：同步脈沖輸出端，每個脈沖對應一個數(shù)據(jù)位。（3）固定波特率B=fosc/12

如：fosc=12MHz時，

Baud=1MHz，每位數(shù)據(jù)占1s。

(4)發(fā)送過程：寫入SBUF，啟動發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收過程：REN=1且RI=0，啟動接收，一幀接收完畢，RI=1。串行接口的工作方式

發(fā)送時序?qū)懭隨BUFRXD輸出TXDTID0D1D2D3D4D5D6D7寫REN=1RI=0RXD輸入RI接收時序(a)(b)數(shù)據(jù)從RXD（P3.0）引腳串行輸出，低位在先，高位在后；TXD（P3.1）引腳輸出移位脈沖，其頻率為foc/12；發(fā)送完畢后，中斷標志位TI為1。如要發(fā)送數(shù)據(jù)，如下所示：

MOVSCON,#00H；串行口方式0

MOVSBUF,A；將數(shù)據(jù)送出

JNBTI,$；等待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢移位寄存器方式舉例2、方式1：8位數(shù)據(jù)異步通訊方式。（1）一幀10位：1個起始位(0)、8位數(shù)據(jù)位、1個停止位(1)。（2）RXD：接收數(shù)據(jù)端。TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。（3）波特率：用T1作為波特率發(fā)生器，

B=(2SMOD/32)×T1溢出率。（4）發(fā)送：寫入SBUF后立即自動啟動發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，硬件將TI=1。

接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，若RI=0，將接收數(shù)據(jù)裝入SBUF，

并使RI=1；

否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位RI。一幀為11位：9位數(shù)據(jù)位，1個起始位(0)，1個停止位(1)。第9位數(shù)據(jù)位在TB8/RB8中，常用作校驗位和多機通訊標識位。(2)RXD：接收數(shù)據(jù)端，TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。(3)波特率：方式2：B=(2SMOD/64)×fosc。

方式3：B=(2SMOD/32)×T1溢出率。2、方式1：9位數(shù)據(jù)異步通訊方式。（4）發(fā)送：先裝入TB8，寫入SBUF并啟動發(fā)送，發(fā)送結(jié)束，硬件自動將TI=1。（5）接收：若REN=1，則允許接收。接收完一幀，若RI=0且第9位為1，將接收數(shù)據(jù)裝入接收SBUF，第9位裝入RB8，使

RI=1；若RI=1則丟棄接收數(shù)據(jù)?？勺儾ㄌ芈蕰r，用T1作波特率發(fā)生器。 波特率B=(2SMOD/32)×T1溢出率溢出時間：t=(2n-X)T=(2n-X)×12/fosc

溢出率=1/t=fosc/[12×(2n-X)] T:機器周期；X：定時器/計數(shù)器存儲器初始值。

波特率B=(2SMOD/32)×fosc/[12×(28-X)]

T1做波特率發(fā)生器時，一般選擇工作方式2（自動重載的8位定時器）。T1選方式1用于低波特率，需考慮T1重裝時間對溢出時間的影響。串行口初始化編程格式：

MOVSCON，#控制狀態(tài)字；寫方式字且TI=RI=0(MOVPCON，#80H) ；波特率加倍(

MOVTMOD，#20H) ；T1作波特率發(fā)生器(

MOVTH1，#X)；選定波特率(

MOVTL1，#X)(SETBTR1)

；T1開始計時(SETBEA)

；開串行口中斷(

SETBES)發(fā)送程序（查詢方式）：；待發(fā)送的數(shù)據(jù)起始地址存放在R0中。SEND： MOVA，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送一個字符WAIT： JBC TI，NEXT ；等待發(fā)送結(jié)束

SJMP WAITNEXT： INC R0 ；準備下一次發(fā)送

SJMP SEND

ORG 0023H

；串行口中斷入口

AJMPSINTMAIN：

；初始化編程……TRAM： MOV A，@R0

；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A

；發(fā)送第一個字符……；執(zhí)行其它任務

SINT：CLRTI ；中斷服務程序

INC R0 MOV A，@R0 ；取數(shù)據(jù)

MOV SBUF，A ；發(fā)送下一個字符

RETI發(fā)送程序中斷方式：REN=1、RI=0等待接收，當RI=1，從SBUF讀取數(shù)據(jù)。查詢方式：

WAIT： JBC RI，NEXT ；查詢等待

SJMP WAITNEXT： MOV A，SBUF ；讀取接收數(shù)據(jù)

MOV @R0，A ；保存數(shù)據(jù)

INC R0 ；準備下一次接收

SJMP WAIT接收程序：異步通訊程序舉例

1.發(fā)送程序：將片內(nèi)RAM50H起始單元的16個數(shù)由串

行口發(fā)送。要求發(fā)送波特率為系統(tǒng)時鐘

的32分頻，并進行奇偶校驗。MAIN：MOV SCON，#80H；串行口初始化

MOV PCON，#80H；波特率

SETB EA SETB ES ；開串行口中斷

MOV R0，#50H ；設數(shù)據(jù)指針

MOV R7，#10H ；數(shù)據(jù)長度LOOP： MOV A，@R0 ；取一個字符

MOV C，P ；加奇偶校驗

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；啟動一次發(fā)送HERE： SJMP HERE ；CPU執(zhí)行其它任務

ORG 0023H ；串行口中斷入口 AJMP TRANI

TRANI： PUSH A ；保護現(xiàn)場

PUSH PSW CLR TI ；清發(fā)送結(jié)束標志

DJNZ R7，NEXT ；是否發(fā)送完？

CLR ES ；發(fā)送完，關閉串行口中斷 SJMP TEND NEXT： INC R0 ；未發(fā)送完，修改指針

MOV A，@R0 ；取下一個字符

MOV C，P ；加奇偶校驗

MOV TB8，C MOV SBUF，A ；發(fā)送一個字符

POP PSW ；恢復現(xiàn)場

POP A TEND： RETI ；中斷返回2.接收程序：串行輸入16個字符，存入片內(nèi)RAM的50H起

始單元，串行口波特率為2400(設晶振為11.0592MHz)。RECS： MOV SCON，#50H；串行口方式1允許接收 MOV TMOD，#20H；T1方式2定時 MOV TL1，#0F4H ；寫入T1時間常數(shù) MOV TH1，#0F4H SETBTR1 ；啟動T1 MOV R0，#50H ；設數(shù)據(jù)指針 MOV R7，#10H ；接收數(shù)據(jù)長度 WAIT: JBC RI，NEXT ；等待串行口接收 SJMPWAIT NEXT: MOV A，SBUF ；讀取接收字符 MOV @R0，A ；保存一個字符