最新单片机原理及应用精品课件.ppt

《最新单片机原理及应用精品课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新单片机原理及应用精品课件.ppt（158页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着

2、，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

3、已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过

4、了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组 输入输入/ /输出接口是输出接口是CPUCPU外设间信息的桥梁，它可以制外设间信息的桥梁，它可以制成一块单独的大规模集成电路，也可以和成一块单独的大规模集成电路，也可以和CPUCPU集成在同集成在同一块芯片上，单片机中就是后一种结构。一块芯片上，单片机中就是后一种结构。I/OI/O接口有接口有并并行接口和串行接口行接口和串行接口两种。两种。5.1.1 MCS51内部并行内部并行I/O端口端口 8031有四个

5、并行端口，分别命名为有四个并行端口，分别命名为P0、P1 、P2 和和P3 。这四个并行。这四个并行I/O端口的内部位结构如图端口的内部位结构如图5 1所示，所示，每个端口皆有八位。由图每个端口皆有八位。由图5 1可见，可见，每个位结构都有一每个位结构都有一个输出锁存器和一个输入缓冲器个输出锁存器和一个输入缓冲器。输出锁存器，用于存。输出锁存器，用于存放需要输出的数据。放需要输出的数据。5.1 MCS-51的并行接口及其应用的并行接口及其应用第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及

6、应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 这类操作的特点是：这类操作的特点是：先读口，随之可对读入的先读口，随之可对读入的数据进行修改，然后再写到端口上。数据进行修改，然后再写到端口上。例如执行指令例如执行指令ORL P0，A时，则先把时，则先把P0上的内容读入上的内容读入CPU，然后，然后与与A累加器内容按位进行逻辑累加器内容按位进行逻辑“或或”操作，最后把操作，最后把“或或”的结果送回的结果送回P0口。能使单片机产生这种口

7、。能使单片机产生这种读读-修修改改-写操作写操作的指令，其目的操作数一般为某的指令，其目的操作数一般为某I/O口或口或口的某一位，这些指令是：口的某一位，这些指令是：ANL，ORL，XRL，JBC，CPL，INC，DEC，DJNZ，MOV PXY，C，CLR PXY和和SETB PXY等，它们的含义详见指令等，它们的含义详见指令系统一章的说明。系统一章的说明。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 综上所述，综上所述，P0口既可作地址口既可作地址/数据总线口，这时它数据总线口，这时它是真正的双向口是真正的双向口，也可作通用也可作通用I/O口

8、口，但只是一个，但只是一个准双准双向口。向口。一般情况下，一般情况下，P0口已当作地址口已当作地址/数据口使用时，就数据口使用时，就不能再作通用不能再作通用I/O口使用口使用。 P2口的位结构如图口的位结构如图5-1(b)所示，它与所示，它与P0口基本相口基本相同，只有输出部分略有不同，在输出同，只有输出部分略有不同，在输出FET的漏极接有的漏极接有上拉电阻，这种结构上拉电阻，这种结构不必外接上拉电阻就可驱动任何不必外接上拉电阻就可驱动任何MOS输入电路输入电路，且，且能驱动四个能驱动四个LSTTL输入输入。P2口常口常用作外部存储器的高八位地址口用作外部存储器的高八位地址口。当不用作地址口时

9、，。当不用作地址口时，P2口亦可作通用口亦可作通用I/O口，这时它也是一个准双向口，这时它也是一个准双向I/O口。口。 二、二、P2口口湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 vccP2X地址地址（b）p2口电路逻辑口电路逻辑MUX锁存器锁存器D QCP Q读锁存器读锁存器内部总线内部总线写入写入读引脚读引脚控制控制湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源三、三、P1口口（c）p1口电路逻辑口电路逻辑锁存器锁存器D QCP Q读锁存器读锁存器内部总线内部总线写入写入读引脚读引脚vccP1X

10、 P1口的位结构如图口的位结构如图5-1(c)所示，它与所示，它与P2口基本相同，口基本相同，只是少了一个转换器（只是少了一个转换器（MUX）和一个反相器，且为使）和一个反相器，且为使逻辑上的一致将锁存器的逻辑上的一致将锁存器的Q与输出与输出FET相连。相连。P1口常用口常用作通用作通用I/O口，口，它是一个标它是一个标准的准双向准的准双向口，即作输口，即作输入口使用时入口使用时必须先给锁必须先给锁存器置存器置1。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 四、四、P P3 3口口 P3口是一个双功能口，第一功能和口是一个双功能口，第一功能和P

11、2口一样可作口一样可作为通用为通用I/O口。口。P3口工作于第二功能时，各位的定义如口工作于第二功能时，各位的定义如下：下： P30 RxD （串行输入通道）（串行输入通道） P31 TxD （串行输出通道）（串行输出通道） P32 INT0 （外中断（外中断0） P33 INT1 （外中断（外中断1） P34 T0 （定时器（定时器0外部输入）外部输入） P35 T1 （定时器（定时器1外部输出）外部输出） P36 WR （外部数据存储器写选通）（外部数据存储器写选通） P3.7 RD （外部数据存储器读选通（外部数据存储器读选通） 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-5

12、1单片机的硬件资源单片机的硬件资源锁存器锁存器D QCP Q读锁存器读锁存器内部总线内部总线写入写入读引脚读引脚第二输出功能第二输出功能（d）p3口电路逻辑口电路逻辑第二输入功能第二输入功能vccP3.x湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 由图由图5-1(d)P35-1(d)P3口位结构可以看出，实现口位结构可以看出，实现第一功第一功能能作通用作通用I/OI/O输出口时，输出口时，选择输出功能端应保持高选择输出功能端应保持高电平电平，使与非门对锁存器，使与非门对锁存器Q Q端是畅通的。同理，实端是畅通的。同理，实现现第二功能做专用信号输

13、出时第二功能做专用信号输出时，则，则该位的锁存器应该位的锁存器应置置1 1，使与非门对选择输出功能端是畅通的。，使与非门对选择输出功能端是畅通的。对输对输入而言入而言，无论该位是作通用输入口还是作第二功能，无论该位是作通用输入口还是作第二功能输入口，其输出输入口，其输出锁存器和选择输出功能端都应置锁存器和选择输出功能端都应置1 1，即使即使FET FET 截止。截止。 由于所有口锁存器在上电复位时均置为由于所有口锁存器在上电复位时均置为1 1，自然，自然满足了上述条件，所以满足了上述条件，所以用户不必做任何工作，就可用户不必做任何工作，就可以直接使用以直接使用P3P3口的第二功能口的第二功能。

14、至于第一功能，应在。至于第一功能，应在确信某一引脚第二功能提供的信号不用时，该引脚确信某一引脚第二功能提供的信号不用时，该引脚才可作才可作I/OI/O线使用，使用方法同与一般准双向口相同。线使用，使用方法同与一般准双向口相同。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源5.1.2 MCS5.1.2 MCS 5151内部并行内部并行I/OI/O口的应用口的应用 MCSMCS 5151四个四个I/OI/O端口共有三种操作方式：端口共有三种操作方式：输出输出数据数据方式，方式，读端口数据读端口数据方式和方式和读端口引脚读端口引脚方式。方式。 在在数据

15、输出数据输出方式下，方式下，CPUCPU通过一条通过一条数据操作指数据操作指令令就可以把输出数据就可以把输出数据写入写入P P0 0 P P3 3的端口锁存器的端口锁存器，然后，然后通过输出驱动器送到端口引脚。因此，通过输出驱动器送到端口引脚。因此，凡是端口操凡是端口操作指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的作指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的，例，例如如下指令均可在如如下指令均可在P P0 0口输出数据：口输出数据： MOV PMOV P0 0，A A ；累加器；累加器A A中的内容送中的内容送P P0 0口口ANL PANL P0 0，A A ；P P0 0口的内容和口的内容和A A中

16、的内容相与后送中的内容相与后送P P0 0口口湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 读端口数据方式读端口数据方式是一种仅对端口锁存器中数据是一种仅对端口锁存器中数据进行读入的操作方式进行读入的操作方式，CPUCPU读入的这个数据并非端读入的这个数据并非端口引脚的数据。因此，口引脚的数据。因此，CPUCPU只要用一条传送指令就只要用一条传送指令就可把端口锁存器中的数据读入累加器可把端口锁存器中的数据读入累加器A A或内部或内部RAMRAM中中来。来。例如，如下指令可以从例如，如下指令可以从P1P1口输入数据：口输入数据： MOV A MO

17、V A， P P1 1 ；P P1 1锁存器中数据送锁存器中数据送A A MOV 20H MOV 20H， P P1 1 ； P P1 1锁存器数据送内部锁存器数据送内部20H20H单元单元 读引脚方式读引脚方式可从端口引脚上读入信息可从端口引脚上读入信息。在这种。在这种方式下，方式下，CPUCPU首先必须使欲读端口引脚所对应的锁存首先必须使欲读端口引脚所对应的锁存器置器置1 1，以便驱动器中的，以便驱动器中的T T2 2管截止，然后打开输入三管截止，然后打开输入三态缓冲器，使相应端口引脚上信号输入态缓冲器，使相应端口引脚上信号输入CPUCPU内部数据内部数据总线。因此，总线。因此，在读引脚时

18、必须连续使用两条指令在读引脚时必须连续使用两条指令。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源例如读例如读P P1 1口低四位引脚上的信号的程序为：口低四位引脚上的信号的程序为：MOV PMOV P1 1,#0FH ,#0FH ；使；使P P1 1口低口低4 4位锁存器置位锁存器置1 1MOV AMOV A，P P1 1 ；读；读P P1 1口低口低4 4位引脚信号位引脚信号I/OI/O端口的应用举例：端口的应用举例：一、一、I/OI/O口直接用于输入口直接用于输入/ /输出输出 在在I/OI/O口直接用作输入口直接用作输入/ /输出时，既

19、可以把它输出时，既可以把它们看作们看作数据口数据口也可以看作也可以看作状态口状态口, ,这由用户根据实这由用户根据实际情况决定。际情况决定。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 例例5.1 5.1 试编出模拟图试编出模拟图5-2(a)5-2(a)中电路的中电路的程序。程序。 P1.0P1.1P1.3P1.28031FK0K1K2RL(b)8031的接线对电路进行模拟是对电路进行模拟是指指模拟它的输出状模拟它的输出状态如何随输入状态态如何随输入状态的变化而变化的变化而变化。 FDEG（a）被模拟电路图中，图中，K0K0和和K1 K1 用于

20、设置用于设置被模拟电路中变量被模拟电路中变量D D和和E E；P1.2P1.2作为电路的输出端作为电路的输出端F F，并用一个发光二极管来并用一个发光二极管来显示输出；显示输出；P1.3P1.3用来为用来为80318031传送一个控制状态。传送一个控制状态。当当80318031检测到它为低电检测到它为低电平时就开始模拟一组变平时就开始模拟一组变量（量（D D和和E E）的输入，并）的输入，并通过通过LEDLED显示输出结果显示输出结果。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源相应程序为：相应程序为： ORG 0500H D BIT 00H

21、 E BIT 01H G BIT 02HLOOP1：ORL P1，#08H ；准备；准备P1.3输入输入LOOP2：MOV C，P1.3 ；检测；检测K2状态状态 JC LOOP2 ；若未准备好（；若未准备好（K2断开），则转断开），则转 ; LOOP2 ORL P1，#03H ；若准备好了，则输入；若准备好了，则输入K0和和K1状态状态 MOV C，P1.0 ；K0状态送入状态送入D MOV D，C MOV C，P1.1 ；K1状态送入状态送入E MOV E，C ANL C, D ；D与与E送送G湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源

22、MOV G，C MOV C，E ；D或或E送送C MOV C, D ORL C, E ANL C，/G ；（；（DE）（DE）送）送C MOV P1.2 ，C ；输出结果；输出结果 SJMP LOOP1 ；准备下次模拟；准备下次模拟 END湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 二、二、 I/OI/O口对外部锁存器的接口口对外部锁存器的接口6Q INT0 P2.7 RDP0.0 P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7G1Q2Q3Q4Q5Q7Q8QE1D2D3D4D5D6D7D8DSTBIN0IN76Q803174LS37

23、3输入输入湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 当输入设备在当输入设备在IN0-IN7IN0-IN7上输出数据的同时还使端上输出数据的同时还使端变为低电平，该低电平一方面使变为低电平，该低电平一方面使74LS37374LS373锁存锁存1D-8D1D-8D上输入数据，另一方面向上输入数据，另一方面向80318031的的 INTINT0 0上上发出中断请求。发出中断请求。80318031响应该中断请求后，在中响应该中断请求后，在中断服务程序中也可通过如下指令读取输入数据：断服务程序中也可通过如下指令读取输入数据： MOV DPTR, #7

24、FFFH ；DPTR指向指向74LS373端口端口MOVX A， DPTR ；输入数据输入数据应当注意：应当注意：80318031也可以通过外部锁存器输出也可以通过外部锁存器输出数据，但由于数据，但由于80318031内部每个内部每个I/OI/O端口都带有端口都带有8 8位锁存器，因此只有扩展位锁存器，因此只有扩展I/OI/O端口时才需要利端口时才需要利用外部锁存器来输出数据。用外部锁存器来输出数据。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源5.2 MCS-51中断系统中断系统5.2.15.2.1中断概述中断概述一、中断和中断系统一、中断和

25、中断系统 CPU CPU正在处理某件事的正在处理某件事的时候，外部发生了另一事件，时候，外部发生了另一事件，请求请求CPUCPU迅速处理，迅速处理，CPUCPU暂时暂时停止当时的工作停止当时的工作，转入处理，转入处理所发生的事件，处理结束后，所发生的事件，处理结束后，再回到原来的地方，继续原再回到原来的地方，继续原来的工作，这样的过程称为来的工作，这样的过程称为中断，如图中断，如图5-45-4所示。所示。 RETI主主程程序序中中断断服服务务中中断断请请求求图图5-4 中断过程示中断过程示意图意图湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源中断

26、系统中断系统实现中断功能的部件实现中断功能的部件中断源中断源产生中断请求的源产生中断请求的源二、中断优先级二、中断优先级 一般计算机系统允许有多个中断源。当几个中断一般计算机系统允许有多个中断源。当几个中断源同时向源同时向CPUCPU请求中断，要求服务时，就存在请求中断，要求服务时，就存在CPUCPU优先优先响应哪一个中断请求的问题响应哪一个中断请求的问题。为此系统根据中断源的。为此系统根据中断源的轻重缓急进行排队，规定每个中断源都有一个中断优轻重缓急进行排队，规定每个中断源都有一个中断优先级别，优先处理最紧急事件的中断请求。先级别，优先处理最紧急事件的中断请求。湘 潭 大 学单片机原理及应用

27、编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源三、中断嵌套三、中断嵌套 中断嵌套中断嵌套是指是指CPUCPU正正在处理一个中断源请求的在处理一个中断源请求的时候，又发生了另一个优时候，又发生了另一个优先级比它高的中断源请求，先级比它高的中断源请求，如果如果CPUCPU能够暂时中止执能够暂时中止执行原来的处理程序，转而行原来的处理程序，转而去处理优先级更高的中断去处理优先级更高的中断请求，处理结束后，再继请求，处理结束后，再继续执行原来的低级中断处续执行原来的低级中断处理程序的过程。理程序的过程。 图图5-5 二级中断嵌二级中断嵌套过程示意图套过程示意图主程序主程序低级中断低级

28、中断高级中断高级中断湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源四、中断过程四、中断过程 对于不同的计算机，中断过程可能不尽相同，对于不同的计算机，中断过程可能不尽相同，但是一般应包括但是一般应包括中断请求、中断响应、中断处理中断请求、中断响应、中断处理和中断返回和中断返回等四个步骤。等四个步骤。1.1.中断请求中断请求 中断过程是由中断源向中断过程是由中断源向CPUCPU发出中断请求而发出中断请求而开始的。有效中断请求信号应该一直保持到开始的。有效中断请求信号应该一直保持到CPUCPU作出响应为止。作出响应为止。2.2.中断响应中断响应 CP

29、UCPU检测到中断请求信号后，在满足一定条检测到中断请求信号后，在满足一定条件的情况下进行响应。其件的情况下进行响应。其主要条件是主要条件是：中断标志：中断标志是否开放，是否高级中断，是否执行完一条指令是否开放，是否高级中断，是否执行完一条指令等等。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源3.3.中断处理中断处理 中断处理或称为中断服务，就是执行中断中断处理或称为中断服务，就是执行中断源所要求的中断服务程序。在中断服务程序中源所要求的中断服务程序。在中断服务程序中需要完成的主要工作是：需要完成的主要工作是：保护现场保护现场根据需要把断点处

30、有关存储器根据需要把断点处有关存储器的内容压入堆栈，以保护主程序运行的结果。的内容压入堆栈，以保护主程序运行的结果。 开开/ /关中断标志关中断标志根据根据CPUCPU响应中断后开响应中断后开/ /关中断情况，适当处理中断标志，以确保保护关中断情况，适当处理中断标志，以确保保护/ /恢复现场的正确进行，确保所需中断嵌套的恢复现场的正确进行，确保所需中断嵌套的实现。实现。 中断处理中断处理根据中断源的要求，完成相根据中断源的要求，完成相应的任务，这是中断服务的核心。应的任务，这是中断服务的核心。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 恢复

31、现场恢复现场在完成中断服务之后，返回被中在完成中断服务之后，返回被中断的主程序之前，恢复堆栈中保护的各有关寄存断的主程序之前，恢复堆栈中保护的各有关寄存器的内容。器的内容。4.4.中断返回中断返回 在 中 断 服 务 程 序 后 ， 用 一 条 中 断 返 回 指 令在 中 断 服 务 程 序 后 ， 用 一 条 中 断 返 回 指 令（RETIRETI），保证返回主程序继续执行被中断的程序。），保证返回主程序继续执行被中断的程序。 5.2.2 MCS-515.2.2 MCS-51中断系统与控制中断系统与控制 MCS MCS 5151的的5151子系列子系列（80318031、80518051

32、、87518751等）等）有有5 5个中断源，个中断源，5252子系列子系列（80328032、80528052等）有等）有6 6个个中断源，它们均有两个优先级，通过中断源，它们均有两个优先级，通过4 4个中断控个中断控制器（制器（IEIE、IPIP、TCONTCON、SCONSCON）进行中断管理，其）进行中断管理，其结构原理如图结构原理如图5-65-6所示。所示。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 PT0 1 0 PX1 1 0 PT1 ITN1 INT0矢 量矢 量地址地址 T0T1IE1 PX0 1 0 ET0PS 1 0 E

33、S EA ET1 EX1 EX0 RI IE IP矢量地矢量地址址高级中断高级中断PC低级中断低级中断PC TX RX TI SCON中断标志中断标志 源源允许允许 总允许总允许 优优先级先级硬件查询硬件查询TF1IE0TF0 TCON图图5-6中断系统结构中断系统结构10湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源一、中断源一、中断源80518051单片机的单片机的5 5个中断源分为两种类型：个中断源分为两种类型：一类一类是外部中断源，是外部中断源，包括包括INTINT0 0和和INTINT1 1；另一类是内另一类是内部中断源部中断源，包括两

34、个定时器，包括两个定时器/ /计数器（计数器（T T0 0和和T T1 1）的溢出中断和串行口的发送的溢出中断和串行口的发送/ /接收中断。接收中断。 外部中断外部中断INTINT0 0和和INTINT1 1，它们的中断，它们的中断请求信号有效方式分为请求信号有效方式分为电平触发和脉冲触电平触发和脉冲触发发两种。电平方式是两种。电平方式是低电平有效低电平有效；脉冲方；脉冲方式则为式则为负边沿有效负边沿有效。 CPUCPU在每个机器周期的在每个机器周期的S5P2S5P2检测上的信号。检测上的信号。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 对

35、于对于电平方式，电平方式，只要检测到低电平信号即为有效只要检测到低电平信号即为有效申请；对于申请；对于脉冲方式脉冲方式，则需要比较两次检测到的，则需要比较两次检测到的信号，才能确定中断请求信号是否有效，并且信号，才能确定中断请求信号是否有效，并且中中断请求信号高低电平的状态都应至少维持一个机断请求信号高低电平的状态都应至少维持一个机器周期器周期，以确保电平变化能被单片机检测到，以确保电平变化能被单片机检测到。思考：思考：脉冲触发方式下，外部中断脉冲的最脉冲触发方式下，外部中断脉冲的最高触发频率为系统振荡频率的多少倍？高触发频率为系统振荡频率的多少倍？ 内部中断内部中断除外部中断源外，内部还有除

36、外部中断源外，内部还有TFTF0 0、TFTF1 1、TITI、RIRI分别为定时器分别为定时器/ /计数器中断和发送计数器中断和发送/ /接收中断的中断源。接收中断的中断源。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源二、中断控制二、中断控制 MCS-51 MCS-51单片机设置了单片机设置了4 4个专用寄存器用于中个专用寄存器用于中断控制断控制 ，用户通过设置其状态来管理中断系统。，用户通过设置其状态来管理中断系统。1.1.定时器控制寄存器（定时器控制寄存器（TCONTCON） TCONTCON的格式如下：的格式如下： TCON D7 D6

37、 D5 D4 D3 D2 D1 D0（88H） TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 如前所述，寄存器中如前所述，寄存器中TRTR1 1（TRTR0 0）用于定时器）用于定时器/ /计数器的启动控制，其余计数器的启动控制，其余6 6位用于中断控制，位用于中断控制，其作用如下：其作用如下： 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 IT IT0 0为外部中断为外部中断0 0请求信号方式控制位。请求信号方式控制位。ITIT0 0 = 1 = 1，脉冲方式（负跳变有效）；脉冲方式（负跳变有效）；ITIT0 0 = 0 =

38、 0，电平方式，电平方式（低电平有效）。（低电平有效）。 IEIE0 0为外部中断为外部中断0 0请求标志位，当请求标志位，当CPUCPU检测到检测到INTINT0 0 （P P3.23.2）端有中断请求信号时，由硬件置位，使）端有中断请求信号时，由硬件置位，使IEIE0 0 = 1= 1请求中断，中断响应后转向中断服务程序时，请求中断，中断响应后转向中断服务程序时，由由硬件自动清零硬件自动清零。 IT IT1 1为外部中断为外部中断1 1请求信号方式控制位，其作请求信号方式控制位，其作用同用同ITIT0 0。 IE IE1 1为外部中断为外部中断1 1请求标志位，其作用同请求标志位，其作用同

39、IE0IE0。 TF TF0 0（TFTF1 1）为定时器）为定时器/ /计数器溢出标志位，此标计数器溢出标志位，此标志作用将在定时器志作用将在定时器/ /计数器一节说明。计数器一节说明。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 2.2.串行口控制寄存器（串行口控制寄存器（SCONSCON） SCONSCON格式如下格式如下：SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0（98H）SM0SM1SM2REN TB8RB8TIRI串行口控制寄存器格式及各位功能将在串行接串行口控制寄存器格式及各位功能将在串行接口一节介绍，其中高口一节

40、介绍，其中高6 6位用于串行口控制，低位用于串行口控制，低2 2位（位（RIRI、TITI）用于中断控制，其作用如下：）用于中断控制，其作用如下： TITI为串行口发送中断请求标志位，发送完一帧为串行口发送中断请求标志位，发送完一帧串行数据后，由串行数据后，由硬件置硬件置1 1，其，其清零须由软件完清零须由软件完成成。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 RI RI为串行口接收中断请求标志位，接完一帧为串行口接收中断请求标志位，接完一帧串行数据后，由串行数据后，由硬件置硬件置1 1，其清零由软件完成，其清零由软件完成。 在在MCS-5

41、1MCS-51单片机串行口中，单片机串行口中，TITI和和RIRI的逻辑的逻辑“或或”作为一个内部中断源，二者之一置位都可以产生作为一个内部中断源，二者之一置位都可以产生串行口中断请求，然后在中断服务程序中测试这串行口中断请求，然后在中断服务程序中测试这两个标志位，以决定是发送中断还是接收中断。两个标志位，以决定是发送中断还是接收中断。 3.3.中断允许控制寄存器（中断允许控制寄存器（IEIE） 中断允许寄存器格式如下：中断允许寄存器格式如下： IE D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 （A8H）EA/ESET1EX1ET0EX0湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组第五章第五章 M

42、CS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 ES ES为为串行口中断允许位串行口中断允许位，ES=1ES=1时，允许串行口时，允许串行口中断；中断；ES=0ES=0时，禁止串行口中断。时，禁止串行口中断。 寄存器中用于控制中断的共寄存器中用于控制中断的共6 6位，实现中断的管位，实现中断的管理，其作用如下：理，其作用如下： EX EX1 1为外部中断为外部中断1 1允许控制位，允许控制位，EXEX1 1=1=1允许外部允许外部中中 断断1 1中断，中断，EXEX1 1=0=0，禁止外部中断，禁止外部中断1 1中断。中断。 ET ET1 1为为定时器定时器/ /计数器计数器1 1（T T1 1）

43、中断允许控制位）中断允许控制位，ETET1 1=1=1时，允许时，允许T1T1中断；中断；ETET1 1=0=0时，禁止时，禁止T T1 1中断。中断。 ET0 ET0为为定时器定时器/ /计数器计数器0 0（T0T0）中断允许控制位）中断允许控制位，其控制功能同其控制功能同ET1ET1。 EX0 EX0为为外部中断外部中断0 0允许控制位允许控制位，其控制功能同，其控制功能同EX1EX1。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组 MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 MCSMCS 5151单片机中断系统的管理是由中断允单片机中断系统的管理是由中断允许许总控制位总控制位EAEA和各中断源

44、的和各中断源的中断控制位中断控制位联合作用联合作用实现的实现的，缺一不可。，缺一不可。4.4.中断优先级控制寄存器（中断优先级控制寄存器（IPIP） 中断优先级控制寄存器的格式如下：中断优先级控制寄存器的格式如下： IP D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0(B8H)/PSPT1PX1PT0PX0 MCS-51单片机规定了两级中断优先级：高单片机规定了两级中断优先级：高级中断和低级中断，用中断优先级寄存器（级中断和低级中断，用中断优先级寄存器（IP）的的5位状态管理位状态管理5个中断源的优先级别。相应位个中断源的优先级别。相应位是是“0”的中断源为低级中断，相应位是的中断源为低级中断

45、，相应位是“1”的的中断源为高级中断。中断源为高级中断。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源各状态位的作用如下：各状态位的作用如下： PSPS为串行口中断优先控制位，为串行口中断优先控制位，PS = 1PS = 1，串行，串行口为高优先级中断；口为高优先级中断；PS = 0PS = 0，串行口为低优先，串行口为低优先级中断。级中断。 PTPT1 1为定时器为定时器/ /计数器计数器1 1（T T1 1）中断优先控制位，）中断优先控制位，PTPT1 1 = 1 = 1，T T1 1为高优先级中断，为高优先级中断，PTPT1 1 = 0 = 0，T T1

46、 1为低为低优先级中断。优先级中断。 PTPT0 0为定时器为定时器/ /计数器优先控制位，计数器优先控制位，PTPT0 0 = 1 = 1，T T0 0为高优先级中断；为高优先级中断；PTPT0 0 = 0 = 0，T T0 0为低优先级中断。为低优先级中断。 PXPX0 0为外部中断为外部中断0 0中断优先控制位，中断优先控制位，PXPX0 0 = 1 = 1，外部中断外部中断0 0为高优先级中断；为高优先级中断；PXPX0 0 = 0 = 0，外部中，外部中断断0 0为低优先级中断为低优先级中断 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 PX0PX

47、0为外部中断为外部中断0 0中断优先控制位，中断优先控制位，PX0 = 1PX0 = 1，外部中断外部中断0 0为高优先级中断；为高优先级中断；PX0 = 0PX0 = 0，外部中断，外部中断0 0为低优先级中断。为低优先级中断。 MCSMCS 5151单片机优先级的控制原则是：单片机优先级的控制原则是： 为了实现中断嵌套，高优先级中断请求可以为了实现中断嵌套，高优先级中断请求可以中断低优先级的中断服务；反之则不允许。中断低优先级的中断服务；反之则不允许。 同等优先级中断源之间不能中断对方的中断同等优先级中断源之间不能中断对方的中断服务过程。服务过程。 多个同级中断源同时产生中断请求时，则按查

48、多个同级中断源同时产生中断请求时，则按查询顺序确定哪个中断请求先被响应。询顺序确定哪个中断请求先被响应。MCSMCS 5151单片机单片机规定的规定的查询顺序查询顺序是：是：外部中断外部中断0 0、定时器、定时器/ /计数器计数器0 0、外部中断外部中断1 1、定时器、定时器/ /计数器计数器1 1和串行口中断。和串行口中断。湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源 5.2.3 5.2.3 中断响应中断响应一、中断响应过程一、中断响应过程 MCSMCS 5151单片机在每个机器周期的单片机在每个机器周期的S6S6状态按优状态按优先级顺序查询中断标志，如果

49、查询到某个标志位先级顺序查询中断标志，如果查询到某个标志位为为“1”1”，则表明有中断请求发生，以下一个机器，则表明有中断请求发生，以下一个机器周期的周期的S1S1状态开始响应中断。但是，出现下列情状态开始响应中断。但是，出现下列情况之一时，中断不能进行：况之一时，中断不能进行： CPU CPU正在为正在为高级或同级的中断服务高级或同级的中断服务； 查询中断请求的机器周期查询中断请求的机器周期不是当前指令的最不是当前指令的最后一个机器周期后一个机器周期（以确保当前指令的完整执行）；（以确保当前指令的完整执行）； 正在执行的指令是正在执行的指令是RETIRETI或是或是访问访问IEIE或或IPI

50、P的指令的指令（这时，必须再执行一条指令后才能响应中断）。（这时，必须再执行一条指令后才能响应中断）。 湘 潭 大 学单片机原理及应用编著组MCS-51单片机的硬件资源单片机的硬件资源以上三种情况，通常称为以上三种情况，通常称为中断受阻中断受阻。 在响应中断请求时，在响应中断请求时，MCSMCS 5151的中断系统的中断系统先把先把该中断请求存在各自的中断标志位中，然后在下该中断请求存在各自的中断标志位中，然后在下一个机器周期内按照一个机器周期内按照IPIP和固定的中断优先级顺序和固定的中断优先级顺序查询中断标志位状态，并完成中断优先级排队查询中断标志位状态，并完成中断优先级排队。在下一个机器