大连海事大学通信课件.

第三章MCS－51的功能部件§3－1中断系统§3－2定时器/计数器§3－3串行接口§3－1中断系统•MCS－51单片机允许有五个中断源，提供两个中断优先级。•每一个中断源的优先级的高低都可以通过编程来设定。•中断源的中断请求是否能得到响应，受中断允许寄存器IE的控制。•各个中断源的优先级可以由中断优先级寄存器IP中的各位来确定。•同一优先级中的各中断源同时请求中断时，由内部的查询逻辑来确定响应的次序。•MCS－51中断系统见图所示。MCS－51中断系统1010101010源码源码高优先级中断请求向量入口低优先级中断请求向量入口IE0IT0IE1IT1EX0EX1ET0ET1ESINT0INT1TF0TF1TIRI中断允许寄存器IE源允许总允许中断优先级寄存器IP优先级查询电路EA中断系统分以下几个内容：•一、中断请求源和中断请求标志二、中断控制三、中断优先级结构四、中断响应过程一、中断请求源和中断请求标志1.中断请求源8051提供5个中断源：•!INT0来自P3.2引脚上的外部中断请求（外中断0）•!INT1来自P3.3引脚上的外部中断请求（外中断1）•T0片内定时器/计数器0溢出（TF0）中断请求•T1片内定时器/计数器1溢出（TF1）中断请求•串行口片内串行口完成一帧发送或接收中断请求源TI或RI说明：•每一个中断源都对应有一个中断请求标志位，设在SFR的TCON和SCON中。•当有中断请求时，由TCON和SCON中的相应位来锁存。2.TCON－定时器/计数器(T0,T1)控制R（88H）TF1TF0IE1IT1IE0IT08F8E8D8C8B8A8988TCONT1溢出中断标志T0溢出中断标志外中断1请求标志外部中断1(!INT1)触发方式控制位外部中断0(!INT1)触发方式控制位外中断0请求标志•T0、T1从初值开始加1计数到产生溢出，使TF0、TF1置“1”，直到CPU响应中断时由硬件复位。•若ITi＝1（沿触发），则!INTi上的电平由1变到0时，置位IEi、在CPU响应该中断时由硬件清0。•若ITi＝0（电平触发），则输入到!INTi的外部中断源必须保持低电平有效，直到该中断被响应。同时在中断返回前必须使电平变高，否则将会再次产生中断。位地址3.SCON－串行口控制寄存器（98H）SCON中只列出低2位的情况：•当发送和接收中任何一个标志被置位时，都可以向CPU提出申请。事实上，CPU在响应串行口中断时，并不清楚中断是由RI和TI引起，必须在中断服务程序中判断，并由软件按RI和TI标志位清0发送中断标志接收中断标志TIRISCON9F9E9D9C9B9A9998位地址二、中断控制1.IE－中断允许寄存器（A8H）控制中断允许或禁止的。格式如下：EA－－ESET1EX1ET0EX0IEAFAEADACABAAA9A8中断允许标志0禁止所有中断1开放中断外部中断01允许中断外部中断11允许中断T0的溢出中断1允许中断T1的溢出中断1允许中断串行口中断允许位1允许中断位地址2.IP－中断优先级寄存器（B8H）•中断系统提供两个中断优先级•每一个中断源都可编程设置为高优先级或低优先级中断源，以便实现二级中断嵌套。•中断优先级是由IP控制的，IP的格式如下：－－－PSPT1PX1PT0PX0IPBFBEBDBCBBBAB9B8外部中断01设高优先级0设低优先级外部中断11设高优先级0设低优先级T0中断优先级1设高优先级0设低优先级T1中断优先级1设高优先级0设低优先级串行口中断优先级1设高优先级0设低优先级位地址三、中断优先级结构•中断系统内具有两级优先级，遵循以下两条基本规则:（1）低优先级中断源可被高优先级中断源所中断。（2）一种中断源一旦得到响应，与它同级的中断源不能再中断它。•当同时收到几个同一优先级的中断，其优先级排列如下：中断源同级内的中断优先级外部中断0最高T0溢出中断外部中断1T1溢出中断串行口中断最低四、中断响应过程•CPU在每个机器周期的S5P2时刻采样中断标志，而在下一个机器周期对采样到的中断进行处理。•按优先级高低进行中断处理，中断系统将控制程序转入相应的中断服务程序。•封锁CPU对中断响应的条件：（1）CPU正在处理同级的或高一级的中断（2）现行的机器周期不是当前所执行指令的最后一个机器周期。（3）当前正在执行的指令是返回（RETI）指令或是对IE或IP进行读/写的指令。•CPU响应中断时，先置相应的优先级激活触发器，封锁同级和低级的中断。•根据中断源的类别，在硬件的控制下，程序转向相应的向量入口单元，执行中断服务程序。基本部件§3－2定时器/计数器•MCS－51内部有两个16位可编程的定时器/计数器（T0、T1）。一、结构微处理器TH070TL070TH170TL170T1T0P3.5(T1)P3.4(T0)TCONTMOD功能：作定时器时：•输入的时钟脉冲是由晶体振荡器的输出经12分频(一个机器周期)后得到的。作对外部事件计数时：•接相应的外部输入引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)。•最高计数频率为晶振频率的1/24。•例如：fosc＝6MHz，则最高计数频率＝6M/24＝250KHz。1.TMOD—方式寄存器（89H）C/!T—方式选择位。＝0，定时器方式；＝1，计数器方式。GATE—运行控制位。＝0，只要TCON中的TRi被置1，Ti就开始计数；＝1，不仅要TCON中的TRi被置1，还需要!INT0或!INT1引脚为高电平，才允许计数。M1M0—工作方式选择GATEC/TM1M0T1方式控制GATEC/TM1M0T0方式控制D7D6D5D4D3D2D1D0TMODM1M0方式说明00013位定时器/计数器01116位定时器计数器102自动装入时间常数的8位定时器/计数器113对T0分为两个8位计数器；对T1置方式3时停止工作2.TCON—控制寄存器（88H）TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08F8E8D8C8B8A8988TCONT1的溢出中断1T1计数溢出T1的运行控制位0停止计数1启动计数用于外部中断T0的溢出中断1T0计数溢出T0的运行控制位0停止计数1启动计数位地址二、工作方式1.方式0－13位计数器图方式0（13位计数器）振荡器÷12M0M1C/TGATE00TMODINT0TL0(5位)TH0(8位)C/T=0C/T=1TF0TR0TCON中断控制T0此时由TH0的8位和TL0的低5位组成一个13位计数器。2.方式1－16位计数器由TH0和TL0组成一个16位计数器。与方式0的区别仅仅为计数器的位数不同。图方式1（16位计数器）振荡器÷12M0M1C/TGATE10TMODINT0TL0(8位)TH0(8位)C/T=0C/T=1TF0TR0TCON中断控制T03.方式2－初始常数自动装入•把TL0配置成一个可以自动恢复初值的8位计数器，TH0作为常数缓冲器。TH0由软件预置值。•常用作串行口波特率发生器。振荡器÷12M0M1C/TGATE01TMODINT0TL0(8位)C/T=0C/T=1TF0TR0TCON中断控制T0TH0(8位)重新装入图方式2（初始常数自动装入）4.方式3－两个8位计数器•方式3只适用于T0。•将T1用作串行口波特率发生器，T0定义为方式3，以增加一个8位计数器。振荡器÷12M0M1C/TGATE11TMODINT0TL0(8位)C/T=0C/T=1TF0TR0TCONT0中断控制T0TH0(8位)TF1TR1TCONT1中断控制1/12fosc图方式3（两个8位计数器）三、应用举例1.计数器方式常数计算•设T0为方式2工作时，在外界发生一次事件时产生中断请求。时间常数的计算：•方式2工作时，当计数到28时计数器就产生溢出。设常数值为x，当发生一次外界事件时就溢出，则x＋1＝28x＝28－1＝11111111B＝FFH2.定时器方式时间常数计算设方式0工作时，定时时间为1ms，时钟振荡频率为6MHz，计算：1个机器周期为：12×1/f＝12/6MHz＝2s设时间常数为x，则(213－x)×2s＝1ms＝1000sx＝213－500＝7692＝1E0CH＝0001,1110,0000,1100B形成13位定时常数：x＝1111000001100B＝F00CH根据13位定时器/计数器特性，实现如下：MOVTL0,#0CH；低8位送TL0MOVTH0,#0F0H；高8位送TH03.设T1作定时器，以方式1工作，定时时间为10ms；T0作计数器，以方式2工作，外界发生一次事件即溢出。时钟为6MHz。1个机器周期为：12×1/f＝12/6MHz＝2s设时间常数为x，则(216－x)×2s＝10ms＝10000sx＝EC78H初始化程序MOVTMOD，#00010110B；T1定时方式1，T0计数方式2MOVTL0，#0FFH；T0时间常数送TL0MOVTH0，#0FFH；T0时间常数送TH0MOVTL1，#78H；T1时间常数送TL1MOVTH1，#0ECH；T1时间常数送TH1SETBTR0；置TR0为1允许T0启动计数SETBTR1；置TR1为1允许T1启动计数……§3－3串行接口•串行口发送和接收数据缓冲器是通过特殊功能寄存器SBUF来访问，口地址为99H。•控制串行口的寄存器有两个：PCON、SCON。一、串行口控制寄存器SCON及波特率选择位1.PCON－波特率选择位（87H）SMODD7D6D5D4D3D2D1D0PCON波特率选择位无定义位字节地址87HSMOD＝1，串口方式1,2或3，波特率提高一倍。可用MOVPCON，＃80H；或MOV87H，＃80H；使SMOD置12.串行口控制寄存器SCON（98H）位地址9F9E9D9C9B9A9998SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位D7D6D5D4D3D2D1D0SCON字节地址98H串行口操作方式选择位00方式001方式110方式211方式3允许方式2、3的多机通信使能位允许串行接收位1允许接收；0禁止接收方式2、3中要发送的第9位数据，可编程方式2、3中接收到的第9位数据。方式1中，若SM2＝0，RB8是接收到的停止位。方式0，不用。发送中断标志接收中断标志二、串行接口工作方式•串口工作方式由SM0，SM1决定，见下表：表串行口方式选择SM0SM100011011方式0123功能说明移位寄存器方式8位UART9位UART9位UART波特率fosc/12可变(T1溢出率/n)fosc/64或fosc/32可变(T1溢出率/n)方式1、3的波特率：波特率＝（T1溢出率）/n式中：当SMOD＝0，n＝32当SMOD＝1，n＝161.方式0－移位寄存器方式•该方式通过RxD端（P3.0）串行发送或接收数据。•用TxD端（P3.1）输出移位脉冲。•故亦称此方式为同步方式。•数据的传送以8位为一帧。•无论是发送或接收，都是最低有效位LSB居先。•传送的波特率固定为振荡频率的12分之一。•方式0的两种形式：方式0输出（发送）方式0输入（接收）（1）方式0输出（发送）•串行数据通过RxD（P3.0）输出，而在TxD（P3.1）输出移位时钟脉冲。•当一个数据写入串口数据发送缓冲器时，就开始发送。•发送控制器送出移位信号。•直到最高位（D7）数字移出后，停止发送数据和移位时钟脉冲。•完成一帧数据的发送过程，并置TI为1，申请中断。•若CPU响应中断，则从0023H单元开始执行串口中断服务程序。RxD8051TxDD1D274LS164CLKD7D6D5D4D3D2D1D0（2）方式0输入（接收）•此时RxD端为数据输入端，TxD端为移位时钟信号输出。•REN＝0，禁止接收。REN＝1，允许接收。•当满足方式0，且REN＝1，且RI＝0的条件时，就会启动一次接收过程。•在接收过程开始后的第10个机器周期，SCON中的RI位被置位，从而发出中断申请。•至此，完成了一帧数据的接收过程。•若CPU响应中断，就去执行由0023H作为入口地址的中断服务程序。RxD80