1、第四章 80C51單片機的功能單元,一、并行I/O接口,80C51共有四個8位的并行雙向口。每位均有鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器組成。它們在結(jié)構(gòu)和功能上均有差異，下面逐一介紹之。,1. P1口,P1口是一個8位口，可以字節(jié)訪問也可以位訪問。其字節(jié)地址為90H，位地址為90H——97H。,P1口結(jié)構(gòu)和工作過程分析,輸出上拉結(jié)構(gòu),,,,,,,,,Q,,,,,,,,,,,,P1口特點,輸出鎖存輸出高電平能力弱，低電平能力強特殊的讀、修

2、改、寫指令，只讀鎖存器的輸出。當目的操作數(shù)是斷口時，下列指令讀鎖存器而不是管腳。ANL、ORL、XRL、JBC、CPL、INCDEC、DJNZ、MOV PX.Y，C、CLR、SETB,p1口舉例,P1口高電平輸出能力差,對HMOS系列只有0.2mA以下,因此,直接驅(qū)動負載時應(yīng)該用低電平驅(qū)動.低電平的拉電流能力強.,,,,,,,,,,,,+5V,P1.X,p1口舉例,輸入時應(yīng)先把I/O口置高,如果置低,可能損壞I/O口.最好硬件電路設(shè)

3、計上有所考慮.,,,,,,,,,,,,+5V,GND,,P1.x,2. P3口,P3口是一個多功能8位口，可以字節(jié)訪問也可以位訪問。其字節(jié)地址為B0H，位地址為B0H—B7H。,P3口結(jié)構(gòu)和工作過程分析,P3口第二功能,P3.0 —RXD，串行口輸入P3.1 —TXD，串行口輸出P3.2 —INT0，外部中斷0P3.3 —INT1，外部中斷1P3.4 —T0，定時/計數(shù)器0P3.5 —T1，定時/計數(shù)器1P3.6 —WR，外

4、部存儲器寫選通P3.7 —RD，外部存儲器讀選通,,,,,3. P2口,P2口是一個多功能8位口，可以字節(jié)訪問也可以位訪問。其字節(jié)地址為A0H，位地址為A0H—A7H。其第二功能是作為外部存儲器的高地址輸出。,P2口結(jié)構(gòu)和工作過程分析,P2.i鎖存器,,,,,,,,,,,,,,,,讀鎖存器,,,,,,,,,,,,Vcc,,P1.i引腳,,,,,,,內(nèi)部總線,寫鎖存器,讀引腳,B,A,內(nèi)部上拉電阻,D,CL,Q,Q,,BUF2,BU

5、F1,Q,,,,,,,,,,,地址,控制,P2口的功能特點,不輸出地址時，作為雙向I/O口使用可以作為高地址輸出能驅(qū)動4個TTL門,4. P0口,P0口是一個多功能8位口，可以字節(jié)訪問也可以位訪問。其字節(jié)地址為80H，位地址為80H—87H。其第二功能是作為外部存儲器的低地址輸出和數(shù)據(jù)輸入輸出。,P0口結(jié)構(gòu)和工作過程分析,P0.i鎖存器,,,,,,,,,,,,,,,讀鎖存器,,,,,,,,,,,Vcc,,P0.i引腳,,,,,,

6、,內(nèi)部總線,寫鎖存器,讀引腳,B,A,D,CL,Q,Q,,BUF2,BUF1,Q,,,,,,,,,,,,,,,0,1,,,,,地址/數(shù)據(jù),控制,,,P0口的特點,P0口作為總線時是地址、數(shù)據(jù)復用。作為I/O口使用時是漏極開路應(yīng)用。P0口能驅(qū)動8個TTL門。,二、定時/計數(shù)器,1、定時/計數(shù)器概述,80C51系列單片機中總是包含T0,T1兩個定時/計數(shù)器，有的型號還有定時/計數(shù)器T2，定時計數(shù)器的核心是一個加一計數(shù)器，其基本功能是加一

7、操作。如果對外部信號加一，就是計數(shù)器。如果對時鐘信號加一，就是定時器。,2、定時/計數(shù)器T0、T1,內(nèi)部結(jié)構(gòu),16位計數(shù)器TH0、TL0和TH1、TL1特殊功能寄存器TMOD、TCON時鐘分頻器輸入引腳T0、T1、INT0、INT1,,,內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,TMOD(89H)不可位尋址,TCON(88H)可位尋址,,,TL1,TH1,TF,TL1,TH1,TF,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,INT1,T1,INT0,

8、T0,CLK/12,CLK/12,TMOD 方式寄存器,GATE,D7,C/T,D6,M1,D5,M0,D4,GATE,D3,C/T,D2,M1,D1,M0,D0,,T1,,T0,M0、M1，選擇定時/計數(shù)器的模式0、1、2、3C/T，選擇定時或計數(shù)功能GATE，選擇脈沖源,TCON 控制寄存器,TFx，計數(shù)溢出時置1，進入中斷程序時硬件清零。如果不允許中斷，需要軟件清零。TRx，控制計數(shù)定時脈沖的輸入。由軟件控制。其它位與中斷

9、控制有關(guān)，以后詳述。,TF1,D7,TR1,D6,TF0,D5,TR0,D4,IE1,D3,IT1,D2,IE0,D1,IT0,D0,,T1,,T0,88H,8FH,,,與中斷控制有關(guān),定時/計數(shù)器T0、T1 方式0,,,,TLx（5位）,THx（8位）,TFx,,,,申請中斷,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,Tx引腳,C/T=0,C/T=1,,,,,+,,,,,,,,,,,TRx,GATE,INTx引腳,,A,B,

10、控制,,x=0，1,M1=0M0=0,定時/計數(shù)器T0、T1 方式1,,,,TLx（8位）,THx（8位）,TFx,,,,申請中斷,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,Tx引腳,C/T=0,C/T=1,,,,,+,,,,,,,,,,,TRx,GATE,INTx引腳,,A,B,控制,,x=0，1,M1=0M0=1,定時/計數(shù)器T0、T1 方式2,,,,TLx（8位）,THx（8位）,TFx,,,,申請中斷,,&

11、#247;12,振蕩器,,,,,,,,,Tx引腳,C/T=0,C/T=1,,,,,+,,,,,,,,,,,TRx,GATE,INTx引腳,,A,B,控制,,x=0，1,M1=1M0=0,重裝載,,,,,,方式3時定時/計數(shù)器T0,,,,TL0（8位）,TF0,,,,申請中斷T0,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,T0引腳,C/T=0,C/T=1,,,,,+,,,,,,,,,,,TR0,GATE,INT0引腳,,A,B,

12、控制,,M1=1M0=1,,,,TH0（8位）,TF1,,,,申請中斷T1,,÷12,振蕩器,,,,,TR1,,T0方式3時T1方式選擇,TL1（5,8）,TH1（8位）,,串行口,÷12,振蕩器,,,,,,,,T1引腳,C/T=0,C/T=1,,串行口,÷12,振蕩器,,,,,,,,T1引腳,C/T=0,C/T=1,,TL1（8位）,TH1（8位）,重裝載,,,,,,,（a）T1方式1或0

13、,（b）T1方式2,定時/計數(shù)器T2,在51系列單片機中，8052子系列除了有定時/計數(shù)器T0、T1外，還具有功能更強的定時/計數(shù)器T2。除了兩個8位計數(shù)器TL2、TH2和控制寄存器T2CON及T2MOD之外，還有捕獲寄存器RCAP2L和RCAP2H。輸入引腳T2（P1.0）是外部計數(shù)脈沖輸入端。輸入引腳T2EX（P1.1）是外部控制信號輸入端。,T2中的特殊功能寄存器,位地址,位功能,0CFH,TF2,0CEH,EXF2,0CDH,

14、RCLK,0CCH,TCLK,0CBH,EXEN2,0CAH,TR2,0C9H,C/T2,0C8H,CP/RL2,,T2CON控制寄存器：,C/T2=0 功能選擇為定時器C/T2=0 功能選擇為計數(shù)器,T2中的特殊功能寄存器,T2MOD是字節(jié)尋址的，字節(jié)地址為0C9H，只有最低位有定義。,D7-D1,--,D0,DCEN,DCEN=1，減計數(shù)；DCEN=0，加計數(shù)；,T2的工作方式,捕獲方式,,,,TL2（8位）,TF2,,,申

15、請中斷,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,T2引腳,C/T=0,C/T=1,,控制,,,,TR2,TH2(8位),,,,,RCAP2L,RCAP2H,,,,,,,控制,,EXF2,,,,,,EXEN2,邊沿檢測,,,,,T2EX引腳,,,,,,,,,,,,,,自動重裝載方式（DCEN=0）,,,,TL2（8位）,TF2,,,申請中斷,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,T2引腳,C/T=0,C/T=1,,控制

16、,,,,TR2,TH2(8位),,,,,RCAP2L,RCAP2H,,,,,,,控制,,EXF2,,,,,,EXEN2,邊沿檢測,,,,,T2EX引腳,,,,,,,,,,,,,,,,,,,重載,自動重裝載方式（DCEN=1）,,,,TL2（8位）,,,申請中斷,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,T2引腳,C/T=0,C/T=1,,控制,,,TR2,TH2(8位),,,,,RCAP2L,RCAP2H,,,,,0FFH,

17、0FFH,,,,,,,,,,,,,,,TF2,,,,,,,T2EX管腳,,EXF2,,,波特率發(fā)生器方式,,,,TL2（8位）,TF2,,,,÷12,振蕩器,,,,,,,,,T2引腳,C/T=0,C/T=1,,控制,,,,TR2,TH2(8位),,,,,RCAP2L,RCAP2H,,,,,,,控制,,EXF2,,,,,,EXEN2,邊沿檢測,,,,,T2EX引腳,÷16,,,,,,,,,,,,重載,,,中斷申

18、請,定時器、計數(shù)器定時常數(shù)計算,由于計數(shù)器是加1計數(shù)的，所以定時常數(shù)應(yīng)該求補碼。t=Tc×(2L-TC)=12/f (2L-TC)t：定時時間；Tc ：機器周期；f：震蕩器頻率；L：計數(shù)器字長；,計算舉例：,要使定時時間為2ms，而晶體震蕩頻率為12MHz ，求定時常數(shù)。,2ms=1us(216-TC)TC=216-2000 =65536-2000 =63536化成兩個字節(jié)： =0

19、f830h,定時/計數(shù)器編程,寫TMOD，只能用字節(jié)尋址（M0，M1，C/T，GATE）。將時間常數(shù)或計數(shù)常數(shù)寫入計數(shù)器寄存器。設(shè)置中斷開放或禁止。啟動計數(shù)器。,例1,使用T0在P1.0腳產(chǎn)生周期為2ms方波，震蕩器頻率為6MHz。,設(shè)計思路是每1ms產(chǎn)生一個中斷，中斷程序中除了重新初始化計數(shù)器外，使P1.0電平反轉(zhuǎn)。選用模式1作為T0的工作模式。即TMOD=01H由于震蕩器頻率為6MHz，即2微妙計數(shù)器計數(shù)一次。計數(shù)500次

20、就是1ms。定時常數(shù)為65536-500=0FE0CH，即TH=0FEH，TL=0CH。主程序先初始化定時計數(shù)器，然后開啟計數(shù)器。,具體程序,主程序段：MOV TMOD,#01HMOV TH0,#0FEHMOV TL0,#0CHSETB ET0SETB EASETB TR0,中斷程序：ORG 000BHMOV TH0,#0F0HMOV TL0,#0CHCPL P1.0RETI,例2,T0用方式3，這時TL0、T

21、H0分別可作為兩個8位計數(shù)器，產(chǎn)生兩個方波。定時常數(shù)為：256-100*(12/11.0592)=147 256-150*(12/11.0592)=93T1用方式2，自動重裝載，定時常數(shù)0F9H。,使用80C51單片機，用T1為串行口提供波特率9600定時，同時希望產(chǎn)生兩個方波，周期為200和300微妙。為產(chǎn)生準確的標準波特率，震蕩器通常選擇頻率為11.0592Mhz。,具體程序,org 0bh ;tl0中斷mov tl

22、0,#147cpl p1.0retiorg 1bh ;th0中斷mov th0,#93cpl p1.1reti,主程序片段如下：......mov tmod,#23hmov tl0,#147mov th0,#93mov tl1,#0f9hmov th1,#0f9hsetb tr0setb tr1setb et0setb et1setb ea......,例3,T0采用方式1，中斷程序中通過判斷

23、p1.0是高電平還是低電平來重新設(shè)置計數(shù)器初始值。計數(shù)器初始值從變量中得出，該變量的值同時由主程序動態(tài)給出，這樣，PWM波的占空比等參數(shù)就由主程序決定了。,產(chǎn)生PWM波形，PWM波形的參數(shù)由主程序動態(tài)設(shè)置，只能使用一個定時器，比如T0。,具體程序,；中斷程序t0int: cpl p1.0 jb p1.0,high mov tl0,low_level_l mov th0,low_level_h retihigh:

24、 mov tl0,high_level_l mov th0,high_level_h reti,;主程序org 0ljmp startorg 0bhljmp t0intorg 100hstart:mov tmod,#1hclr p1.0mov tl0,low_level_lmov th0,low_level_hsetb et0setb easetb tr0;下面可以設(shè)定波形

25、變量的值,3.串行接口,51系列單片機中有一個全雙工異步串行接口，可以用來和其它串行設(shè)備通訊。全雙工意味著它可以同時接收和發(fā)送。,UART串行口結(jié)構(gòu),接收寄存器和發(fā)送寄存器。控制邏輯串行口控制寄存器串行數(shù)據(jù)輸入輸出引腳,結(jié)構(gòu)圖,SCON,串行口控制邏輯,接受SBUF,發(fā)送SBUF,,,,,TX,RX,申請中斷,,,定時器單元,串行口的特殊功能寄存器,狀態(tài)控制寄存器（SCON）：,位地址,位功能,9FH,SM0,9EH,SM1,9

26、DH,SM2,9CH,REN,9BH,TB8,9AH,RB8,99H,TI,98H,RI,功率控制寄存器,D7,SMOD,與串行口無關(guān),PCON只有最高位SMOD與串行口有關(guān)：,串行數(shù)據(jù)寄存器,發(fā)送SBUF,接受SBUF,,,,寫,讀,串行口工作方式,多機通訊,模式0-同步移位寄存器方式,數(shù)據(jù)輸入時，數(shù)據(jù)由RXD引腳輸入，同時TXD引腳給出同步時鐘。數(shù)據(jù)的輸入由REN=1和RI=0啟動。數(shù)據(jù)輸出時，數(shù)據(jù)有TXD引腳輸出，同時TXD引腳

27、給出同步時鐘。輸出由對SBUF的寫操作觸發(fā)。同步脈沖的頻率是FCLK/12。,輸入時序和電路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,,,,,RXD,TXD,CD4014,,,,,,,,,CD4014,,,,,,,,,,,,,Q,,S,Q,CLK,CLK,RXD,TXD,輸出時序和電路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,D0,D1,D2,

28、D3,D4,D5,D6,D7,,,,,RXD,TXD,CD4094,,,,,,,,,CD4094,,,,,,,,,,,,,DATA,,Q,DATA,CLK,CLK,RXD,TXD,方式1：8個數(shù)據(jù)位通訊方式,當SM0=0、SM1=1時，串行口選擇方式1。其波特率由定時計數(shù)器T1或T2的溢出速率決定。它是全雙工模式，輸入由Rx引腳，輸出由Tx引腳。它的一幀數(shù)據(jù)由一個起始位（1）、8個數(shù)據(jù)位和一個停止位（0）組成。,方式1幀格式,,,,,D

29、0,D1,D2,D4,D3,D5,D6,D7,,,起始,停止,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1 1 0 0 1 0 0 1,93H,方式1發(fā)送和接收完成的條件,單片機1,單片機2,,,,,Rx,Tx,Rx,Tx,,,寫SBUF指令后，就觸發(fā)一個發(fā)送過程。發(fā)送完成時，Ti置位表明發(fā)送寄存器空，可以寫入新內(nèi)容。當Ri清除和REN置位后，接受到起始位觸發(fā)一個接受過程。接收完成后

30、，置位Ri并出發(fā)中斷。只有Ri清0后，表明數(shù)據(jù)已被處理，新的數(shù)據(jù)才能接受成功。,方式2、3，9位數(shù)據(jù)方式,當SM0=1、SM1=0時，串行口選擇方式2。當SM0=1、SM1=1時，串行口選擇方式3。發(fā)送和接收一幀信息為11位：一個起始位（1）、9個數(shù)據(jù)位和一個停止位（0）組成。數(shù)據(jù)除了8位要發(fā)送數(shù)據(jù)外，還包含第九位，發(fā)送由TB8組成，接收由RB8組成?？紤]SM2=0的情況，這時第九位常用來作奇偶校驗位。在SM2=0時，接受到完整字

31、符包括第九位時置位Ri，產(chǎn)生中斷。發(fā)送完成時，置位Ti產(chǎn)生中斷。方式2和3的區(qū)別在于方式2的波特率是固定的，為f/32或f/16。而方式3的波特率由定時器的溢出速率決定。,方式2、3的幀格式,,,,,D0,D1,D2,D4,D3,D5,D6,D7,,,起始,停止,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1 1 0 0 1 0 0 1 0,93H+0,D8,,,多機通訊,主機

32、,從機機號1,從機機號2,從機機號3,,,,,,,,,TXD,RXD,RXD,RXD,RXD,TXD,TXD,TXD,多機通訊的設(shè)置,單片機設(shè)有多機通訊位SM2（SCON.5）。當串行口工作于方式2或3時，若設(shè)置SM2=1，只有接收到的第九位（RB8）為1，才置位RI，觸發(fā)中斷，否則，數(shù)據(jù)將會丟失。利用這個特點可以實現(xiàn)多機通訊。每次通訊從主機對從機點名開始。各從機先設(shè)定SM2=1，通訊時主機先發(fā)送某從機的機號，并使第九位為1。這

33、時所有從機接收并產(chǎn)生中斷。從機把接收到的機號和自己的機號比較，如果是自己，就接著進行下面的通訊過程。否則結(jié)束通訊，并繼續(xù)保持SM2=1。接下來主機和被點名的從機繼續(xù)通訊，但這時都設(shè)置SM2=0，并且發(fā)送的數(shù)據(jù)第九位0，這時不會打擾其它從機。,多機通訊,這樣能夠使主機發(fā)送數(shù)據(jù)或命令時，只有發(fā)送機號的字節(jié)使所有從機中斷，發(fā)送其它字節(jié)時并不干擾不通訊的從機。還可以定義廣播方式，比如假設(shè)機號0是廣播地址，當收到機號0時，所有從機接受數(shù)據(jù)。,波

34、特率發(fā)生器和計算,方式2的波特率是固定的，為：波特率=(f×2SMOD)/64方式1、3的波特率用T1產(chǎn)生：波特率=(定時器T1的溢出率×2SMOD)/32用定時器T2產(chǎn)生波特率：波特率= (定時器T1的溢出率)/16,波特率計算舉例,設(shè)震蕩器頻率為f=11.0592MHz，方式1、3，用T1方式2產(chǎn)生波特率9600，計算T1溢出率、定時器初始值。,定時器T1溢出率=9600×32=307200

35、11059200/307200=36初始值=256-36=220=0DCH,例1,把片內(nèi)RAM內(nèi)容從50h開始16字節(jié)發(fā)送出去。接收方接收16字節(jié)后存儲于50h開始的內(nèi)部RAM中。使用方式1。,中斷系統(tǒng),突發(fā)事件的處理機制中斷源-觸發(fā)中斷的事件中斷優(yōu)先級-兩級中斷優(yōu)先級,中斷源,INT0，外部中斷0INT1，外部中斷1TF0，定時計數(shù)器0TF1，定時計數(shù)器1RX、TX，串行口中斷,中斷允許,中斷允許寄存器IE設(shè)置中斷的允

36、許與否。,位地址,符號,AFH,EA,AEH,-,ADH,-,ACH,ES,ABH,ET1,AAH,EX1,A9H,ET0,A8H,EX0,中斷優(yōu)先級寄存器IP決定中斷的優(yōu)先級,位地址,符號,BFH,-,BEH,-,BDH,-,BCH,PS,BBH,PT1,BAH,PX1,B9H,PT0,B8H,PX0,為0時，底優(yōu)先級中斷。1，高優(yōu)先級中斷。高優(yōu)先級中斷執(zhí)行時不能被低優(yōu)先級中斷打擾，低優(yōu)先級中斷能夠被高優(yōu)先級打擾。同級中斷不能互相

37、打擾。,外部中斷觸發(fā)方式,TF1,D7,TR1,D6,TF0,D5,TR0,D4,IE1,D3,IT1,D2,IE0,D1,IT0,D0,,T1,,T0,88H,8FH,,,與中斷控制有關(guān),TCON：,中斷觸發(fā)方式有兩種，電平觸發(fā)和跳變觸發(fā)。電平觸發(fā)是當INT引腳低電平時引發(fā)中斷。跳變觸發(fā)是INT引腳由高電平到低電平跳變時引發(fā)中斷。觸發(fā)方式的選擇由TCON寄存器中的IT0、IT1控制，如為0，電平觸發(fā)；為1，跳變觸發(fā)。,中斷請求的撤除