第 4 章 mcs-51 单片机内部接口电路

第 4 章 MCS-51 单片机内部接口电路

第四章第四章 MCS-51MCS-51 单片机内部接口电路单片机内部接口电路

4.1 接口基本概念


4.1.1 接口电路的功能接口电路是一组电路，是中央处理器与存储器、输入输出设备之间协调动作的控制电路。简单的说，接口电路是在两个电路或设备之间，使两者动作相配合的连接电路。接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号传送给微处理器，微处理器对数据进行适当加工，再通过接口电路传回外部设备。• 地址译码• 数据缓存• 信息转换• 提供命令译码和状态信息• 定时和控制


4.1.3 串行接口1. 通用异步接收器和发送器 UARTUART 是一个能异步传输的数据总线。TXD ：发送数据线RXD ：接收数据线接收和发送可以单独进行，也可以同时进行。格式严格：每个数据以相同的位串形式传输。每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位组成。从起始到停止位结束时间称为一帧 (frame) 。


4.1.3 串行接口UART 格式波特率异步通信传输的所有位信号必须保持一致的信号持续时间。每一位的宽度由数据的传输速度决定。波特率：每秒传输多少个二进制位波特率 = 1/ 信号持续时间接收设备和发射设备需要保持相同的传送波特率。


4.2 中断与中断系统


4.2.1 中断和中断处理过程1. 中断的概念 CPU在处理某一事件 A时，发生了另一事件 B请求 CPU迅速去处理 (中断发生 )； CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件 B(中断响应和中断服务 )；待 CPU将事件 B处理完毕后，再回到原来事件 A被中断的地方继续处理事件 A(中断返回 )，这一过程

称为中断。


4.2.1 中断和中断处理过程

执行主程序

继续执行主程序

断点

中断请求中断响应

执行中断处理程序

中断返回

主程序


4.2.2 MCS-51单片机中断系统

中断向量

高级中

断请求

查询硬件

中断优先级寄存器

全局中断允许

中断允许寄存器

IE0

TF0

IE1

TF1

RI/TI

1

1

IT0

IT1

≥ 1

PX0

PT0

PX1

PT1

PS

EA

EX0

ET0

EX1

ET1

ES

1

1

1

1

1

0

0

0

0

0

中断源

中断向量中断源

INT0

INT1

T0

T1

TI

RI

低级中

断请求


4.2.2 MCS-51单片机中断系统1. 特点

5 个中断源， 3 个在片内， 2 个在片外 ; 固定的中断入口地址；两级中断优先级，可以形成嵌套；通过 SFR 进行中断控制和设置编程。


4.2.2 MCS-51单片机中断系统2. 中断源

外部中断 (2个 )

外部中断 0 和外部中断 1

定时 / 计数器中断 (2个 )

定时 / 计数器中断 0 和定时 / 计数器中断 1

串行口中断 (1个 )


4.2.2 MCS-51单片机中断系统3. 中断控制 ( 寄存器 )

定时器控制寄存器 --TCON

串行口控制寄存器 --SCON

中断允许寄存器 --IE

中断优先级寄存器 --IP


4.2.2 MCS-51单片机中断系统定时器控制寄存器 --TCON

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

定时器溢出中断请求标志1 ：有请求0 ：无请求

外部中断请求标志1 ：有请求0 ：无请求

外部中断触发方式控制位1 ：边沿触发0 ：电平触发

T1、 T0 的运行控制位标志1 ：启动定时器 T1、 T0 工作0 ：停止定时器 T1、 T0 工作


4.2.2 MCS-51单片机中断系统串行口控制寄存器 --SCON

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

串行口的发送中断标志串行口接收中断标志


4.2.2 MCS-51单片机中断系统中断允许寄存器— IE

EA NA NA ES ET1 EX1 ET0 EX0

串行口中断控制位定时器 1 中断控制位外中断 1 中断控制位定时器 0 中断控制位外中断 0 中断控制位

全局中断控制位

说明：复位后 IE 被清 0 ，禁止一切中断


4.2.2 MCS-51单片机中断系统中断优先级寄存器 --IP

NA NA NA PS PT1 PX1 PT0 PX0

串行口中断优先级控制位定时器 1 中断优先级控制位外中断 1 中断优先级控制位定时器 0 中断优先级控制位外中断 0 中断优先级控制位

1 ：对应的中断声明为高优先级，

0 ：对应的中断定义为低优先级中断


4.2.2 MCS-51单片机中断系统(3) 中断服务程序入口地址表

中断源中断源入口地址入口地址

外部中断外部中断 00 0003H0003H

定时器定时器 00 000BH000BH

外部中断外部中断 11 0013H0013H

定时器定时器 11 001BH001BH

串行口串行口 0023H0023H


4.3 定时 /计数器


4.3.1 定时器的结构1. 定时 / 计数器的概念主要作用包括产生各种时标间隔，记录外部事件的数量等等。 8031 有两个 16 位的定时器 / 计数器。作定时器时，每个机器周期定时寄存器自动加 1，因此定时器也可以看作是计量机器周期的计数器。作计数器时，计量单片机外部引脚从 1到 0 的负跳变，每个跳变计数器自动加 1 。


4.3.1 定时器的结构2. 2. 定时定时 // 计数器的结构计数器的结构

处理器

TH1 TL1 TH0 TL0

TCON TMOD


4.3.2 定时器的工作方式T0T0和和 T1T1 无论是用作定时器或者计数器都有无论是用作定时器或者计数器都有 44 种工作种工作方式：方式：方式方式 00 方式方式 11 方式方式 22 方式方式 33

除了方式除了方式 33，， T0T0和和 T1T1 有完全相同的工作方式。有完全相同的工作方式。


4.3.2 定时器的工作方式方式方式 0—(0—(1313 位工作方式位工作方式 ))

中断请求

T1引脚

TL1(D0~4)

TR1

GATE

INT1引脚

T1C/T = 0

C/T = 1

fosc

控制(高有效)

&

÷12振荡器

≥ 11

TH1(D0~7)

TF1


4.3.2 定时器的工作方式方式方式 1—(1—(1616 位工作方式位工作方式 ))

中断请求

T1引脚

TL1(D0~7)

TR1

GATE

INT1引脚

T1C/T = 0

C/T = 1

fosc

控制(高有效)

&

÷12振荡器

≥ 11

TH1(D0~7)

TF1


4.3.2 定时器的工作方式方式方式 2—(2—(88 位自动重装工作方式位自动重装工作方式 ))

中断请求

T1引脚

TL1(D0~7)

TR1

GATE

INT1引脚

T1C/T = 0

C/T = 1

fosc

控制(高有效)

&

÷12振荡器

≥ 11

TF1

TH1(D0~7)

自动重装控制


4.3.2 定时器的工作方式方式方式 3—(3—(22个个 88 位工作方式位工作方式 ))

中断请求

T1引脚

TL0(D0~7)

TR0

GATE

INT0引脚

T1C/T = 0

C/T = 1

fosc

控制(高有效)

&

÷12振荡器

≥ 11

TF0

fosc

中断请求

÷12振荡器 TH0(D0~7)

TF0

TR1

控制(高有效)


4.3.3 定时器的初值计算

51 内部定时器 / 计数器是可编程序的，通过程序设置寄存器对它进行设定和控制。因此需要进行初始化操作，初始化步骤为：设定 TMOD 寄存器，确定工作方式。根据需要设定时 / 计数器初值或计数器初值。根据需要开放中断，设定中断优先级。设置 TCON 寄存器，以启动或禁止定时 / 计数器


4.3.3 定时器的初值计算计数器方式计数器方式

DD==MM--CC 定时器方式定时器方式

DD==MM--TTCC*(f*(foscosc/12)/12)

D ：计数设定的初值；C ：所需要的计数值，即所需要

计量的负跳变次数；M ：为计数器模值，与方式有关。

方式 0: 213 ；方式 1: 216 ；方式 2,3: 28 。

D ：计数设定的初值；TC ：所需要的定时时间；M ：为计数器模值，与方式有关。

方式 0: 213 ；方式 1: 216 ；方式 2,3: 28 。

fosc ：振荡频率

实际上就是计算所需要计数的机器周期个数 C


4.3.4 定时器的应用举例例 4-2： P1.0 输出周期为 1ms 的连续方波，要求用

T0 定时器，设振荡频率 fosc=6MHz 。

解：周期为 1ms ，则定时时间为 500us ，定时时间到调用 CPL ，将 P1.0取反。

定时器初值计算： D=M-TC*(fosc/12)

需要计数 TC*(fosc/12) = 500*10-6*(6*106/12)=250

可以采用方式 2 ，初值可以设为 6=(28-250) 。

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