单片机原理及应用第5章优秀PPT.ppt
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1、第第5 5章章 MCS-51 MCS-51系列单片机的片内接口及系列单片机的片内接口及中断中断5.1 5.1 5.1 5.1 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口及其应用接口及其应用接口及其应用接口及其应用5.2 5.2 5.2 5.2 定时器定时器定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用计数器及其应用计数器及其应用5.3 5.3 5.3 5.3 中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用5.4 5.4 5.4 5.4 串行接口及其应用串行接口及其应用串行接口及其应用串行接口及其应用5.1 5.1 5.1 5.1 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口及其
2、应用接口及其应用接口及其应用接口及其应用 5.1.1 5.1.1 5.1.1 5.1.1 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口的功能接口的功能接口的功能接口的功能 5.1.2 5.1.2 5.1.2 5.1.2 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口的结构接口的结构接口的结构接口的结构 5.1.3 5.1.3 5.1.3 5.1.3 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口的应用接口的应用接口的应用接口的应用5.1 5.1 5.1 5.1 并行并行并行并行I/OI/OI/OI/O接口及其应用接口及其应用接口及其应用接口及其应用5.1.1 5.1.1 并行并行I/OI/O接口的
3、功能接口的功能 4个8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3的映像位地址或字节地址如下表所示。接口名映像字节地址映像位地址P080H80H87HP190H90H97HP2A0HA0HA7HP3B0HB0HB7H P0P3口均可作为一般的双向输入/输出口运用,此外P0、P2和P3口具有其次功能。P0口:在系统扩展时作为低8位地址与数据分时复用总线。P2口:在系统须要进行片外扩展时供应系统所需的高8位地址。P3口:当作为其次功能运用时,为串行通信、外部中断、定时器功能供应输入输出信号线。5.1.2 5.1.2 并行并行I/OI/O接口的结构接口的结构(1 1)P1P1口的位结构口的位结构 P1
4、P1口是口是5151系列单片机中惟一的一个单功能端口,其位结构如下图所系列单片机中惟一的一个单功能端口,其位结构如下图所示。输出时向锁存器写示。输出时向锁存器写1 1,输入时该位的锁存器必需置,输入时该位的锁存器必需置“1”“1”。(2)P2口的位结构 P2口既可作为一般输入/输出口运用,也可作为系统扩展时的地址总线口,输出高8位地址A8A15,其位结构如下图所示。其输出驱动电路多一个多路电子开关MUX,用于实现P2口两种功能的切换。(3)P0口的位结构 P0口可作为一般输入/输出口运用,还可在系统扩展时作为地址/数据复用总线口,分时输出低8位地址A0A7与8位数据D0D7,位结构如下图所示。
5、(4)P3口的位结构 P3口的位结构如下图所示,P3口比P1口多一个输入缓冲器和一个与非门,其输出驱动电路与P2口相同。P3口具有其次功能,运用时只须将锁存器置1,在内部硬件限制作用下该位将具有相应的其次功能。5.1.3 5.1.3 并行并行I/OI/O接口的应用接口的应用例:电路结构如下图所示,欲利用发光二极管LED显示开关K的状态,即开关闭合时LED亮,开关K断开时LED熄灭,试编程实现。参考程序如下:CLR P1.0 ;给LED一个初态,熄灭BACK:SETB P1.7 ;对输入位P1.7写“1”JB P1.7,BACK1 ;K断开,转BACK1 SETB P1.0 ;K闭合,LED亮
6、SJMP BACKBACK1:CLR P1.0 ;K断开,LED灭 SJMP BACK例:电路结构如下图所示。要求当图中Ki闭合时与之对应的LEDi亮,Ki断开时LEDi熄灭。试编程实现。参考程序如下:ORG 0000H LJMP MAIN ;跳转到主程序ORG 0100HMAIN:MOV P1,00H;8位LED全灭 MOV P0,#0FFH;P0置1,准备进行输入操作BACK:MOV A,P0 ;读P0口开关状态,并送入累加器A CPL A;对累加器A求反 MOV P1,A ;从P1口输出 SJMP BACK ;循环执行5.2 5.2 5.2 5.2 定时器定时器定时器定时器/计数器及其应
7、用计数器及其应用计数器及其应用计数器及其应用 5.2.1 5.2.1 5.2.1 5.2.1 定时器定时器定时器定时器/计数器的结构和工作原理计数器的结构和工作原理计数器的结构和工作原理计数器的结构和工作原理 5.2.2 5.2.2 5.2.2 5.2.2 定时器定时器定时器定时器/计数器的工作方式计数器的工作方式计数器的工作方式计数器的工作方式 5.2.3 5.2.3 5.2.3 5.2.3 定时器定时器定时器定时器/计数器的编程计数器的编程计数器的编程计数器的编程 5.2.4 5.2.4 5.2.4 5.2.4 定时器定时器定时器定时器/计数器的应用计数器的应用计数器的应用计数器的应用5.
8、2 5.2 5.2 5.2 定时器定时器定时器定时器/计数器及其应用计数器及其应用计数器及其应用计数器及其应用5.2.1 5.2.1 定时器定时器/计数器的结构和工作压力计数器的结构和工作压力(1)定时器/计数器的结构 MCS-51系列单片机的定时器计数器T0、T1的结构完全相同,如下图所示。(2)定时器/计数器的工作原理 MCS-51系列单片机的定时器计数器实质上是一个加1计数器,可以工作于定时方式,也可以工作于计数方式,两者都是对输入脉冲进行计数。定时器/计数器的核心部件是一个加1计数器,它每接收到一个输入脉冲,该加1计数器便在预置计数初值N的基础上加1,当计数器的计数初值N被加为0(即产
9、生进位)时,将使计数器的溢出中断标记TFi置1。通过中断或查询方式可了解TFi是否为1,从而达到了解计数器是否完成本次定时或计数的目的。5.2.2 5.2.2 定时器定时器/计数器的工作方式计数器的工作方式 定时器计数器共有定时器计数器共有4 4种工作方式。种工作方式。(1 1)方式)方式0 0(1313位计数器)位计数器)THi THi供应高供应高8 8位,位,TLiTLi供应低供应低5 5位的计数初值(位的计数初值(TLiTLi的高的高3 3位未用),位未用),最大计数值为最大计数值为213213。C/T=0 C/T=0时,工作于定时方式,计数器对晶体振荡器时,工作于定时方式,计数器对晶体
10、振荡器1212分频后的脉分频后的脉冲进行计数;冲进行计数;C/T=1 C/T=1时,工作于计数方式,计数器对外部脉冲输入端时,工作于计数方式,计数器对外部脉冲输入端TiTi输入的输入的脉冲进行计数。脉冲进行计数。GATE=0 GATE=0时,由时,由TRiTRi位为位为1 1启动计数,为启动计数,为0 0停止计数;停止计数;GATE=1 GATE=1时,只有当时,只有当TRiTRi和和INTiINTi同时为同时为1 1才能启动定时器才能启动定时器/计数器工计数器工作。作。(2)方式1(16位计数器)由THi和TLi寄存器各供应8位计数初值,最大计数值为216。工作过程及启/停方式与方式0完全一
11、样,惟一区分是当由THi、TLi共同构成的16位计数器计满溢出时,置位中断溢出标记TFi,并向CPU发出中断恳求。(3)方式2(8位计数器)方式2是8位的可自动重装计数初值的定时计数方式,最大计数值为28。其工作过程及启/停方式与方式0、1基本相同,但结构上略有不同,具体结构如下图所示。(4)方式3(8位计数器)定时器T0被分成两个独立的计数器TL0和TH0,如下图所示。TL0可做定时器/计数器,占用T0的全部限制位(GATE、C/T、TR0、INT0和TF0);TH0只能做定时器运用,占用T1的TR1和TF1,此时TH0限制着定时器T1的中断。在这种状况下,T1可用做串行口的波特率发生器,但
12、不能运用中断方式。5.2.3 5.2.3 定时器定时器/计数器的编程计数器的编程 MCS-51 MCS-51系列单片机内的定时器系列单片机内的定时器/计数器计数器T0T0、T1T1,均为可编程的功能,均为可编程的功能部件,相关限制寄存器介绍如下。部件,相关限制寄存器介绍如下。(1 1)工作方式寄存器)工作方式寄存器TMODTMOD TMOD TMOD的格式如下图所示。的格式如下图所示。TMOD的高、低4位分别为定时器T1、T0的方式选择限制位,其中,GATE:门限制位。用作启、停操作方式的选择。C/T:定时器/计数器方式选择位。该位置0选定时方式,置1选计数方式。M1、M0:方式选择位,用以选
13、择定时器/计数器的4种不同工作方式。GATEC/TC/TGATEM1M1M0M0T1T0(2)计数初值N 定时器/计数器在定时和计数方式下,计数初值N的计算方法各不相同。定时方式:(2nN)t=tOV其中,t=12/fosc,为机器周期;tOV为所需定时的时间;n为计数器的位数,取值与具体工作方式相关。计数方式:N=2nX其中,X为要求计数的次数;n同上。(3)限制寄存器TCON 限制字TCON的格式如下图所示。TF1TR1IT1IE1TF0IE0TR0IT0 其低4位与中断有关,不在此介绍,高4位为定时器的运行限制位和溢出中断标记,具体定义如下:TF1:定时器T1溢出中断标记;TR1:定时器
14、T1的运行限制位;TF0:定时器T0溢出中断标记;TR0:定时器T0的运行限制位。(4)编程举例例:要求T0为计数工作方式,工作在方式0下,由TR0位干脆限制T0的启停,计数100个脉冲;T1为定时工作方式,工作在方式1下,由TR1位干脆限制T1的启停,定时20ms,请完成相关初始化编程。参考程序段如下:MOV TMOD,#14H MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H MOV TH0,#0FCH MOV TL0,#1CH SETB TR1 SETB TR05.2.4 5.2.4 定时器定时器/计数器的应用计数器的应用例:电路如下图所示,欲使图中例:电路如下图所示,欲使图中LE
15、DLED以以200ms200ms为周期闪烁,其定时时间为周期闪烁,其定时时间由定时器由定时器T0T0完成,设完成,设fosc=6MHzfosc=6MHz,试编程实现。,试编程实现。参考程序如下:ORG 0000H LJMP MAINORG 0100HMAIN:SETB P1.0 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0BACK:JBC TF0,BACK1 SJMP BACKBACK1:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H CPL P1.0 SJMP BACK例:电路如下图所示,欲测量图中INT0(P3.2)引脚上出现的正
16、脉冲宽度N,并将结果存入70H和71H两个单元中,请编程实现(设fosc=12MHz)。INT0P3.2N单单片片机机参考程序如下:ORG 0000H LJMP MAINORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#09H MOV TH0,#00H MOV TL0,#00HBACK1:JB P3.2,BACK1 SETB TR0BACK2:JNB P3.2,BACK2BACK3:JB P3.2,BACK3 CLR TR0 MOV 70H,TL0 MOV 71H,TH0 SJMP$END5.3 5.3 5.3 5.3 中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用 5.3.1
17、 5.3.1 5.3.1 5.3.1 中断系统结构中断系统结构中断系统结构中断系统结构 5.3.2 5.3.2 5.3.2 5.3.2 中断处理过程中断处理过程中断处理过程中断处理过程 5.3.3 5.3.3 5.3.3 5.3.3 中断的应用中断的应用中断的应用中断的应用5.3 5.3 5.3 5.3 中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用中断系统及其应用5.3.1 5.3.1 中断系统结构中断系统结构 MCS-51系列单片机的中断系统结构如下图所示。(1)中断源与中断向量 MCS-51系列单片机有5个中断源,供应两个中断优先级,可实现二级中断嵌套。5个中断源可分为外部中断源、定时
18、中断源、串行口接收/发送中断源。各中断源与各对应中断向量的关系如下:中断源中断向量INT0 0003H T0 000BHINT1 0013H T1 001BH RI或TI 0023H(2)中断的限制 MCS-51对中断的限制主要通过中断优先级限制寄存器IP、中断允许寄存器IE以及中断源寄存器TCON和SCON。中断允许寄存器IE IE寄存器的地址为A8H,各位的定义如下:INT0中断允许/屏蔽位INT1中断允许/屏蔽位T0中断允许/屏蔽位T1中断允许/屏蔽位串行口中断允许/屏蔽位定时器/计数器T2中断允许/屏蔽位增强型(52)系列才有CPU中断允许/屏蔽位EAESET2EX1ET1EX0ET0
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