①51子系列有2個可編程的定時器／計數(shù)器：定時器／計數(shù)器0與定時器／計數(shù)器1，可由程序選擇作為定時器用或作為計數(shù)器用，定時時間或計數(shù)值也可由程序設(shè)定。

②每個定時器／計數(shù)器都具有4種工作方式，可用程序選擇。

③任一定時器／計數(shù)器在定時時間到或計數(shù)值到時，可由程序安排產(chǎn)生中斷請求信號或不產(chǎn)生中斷請求信號。

④52子系列有3個可編程定時器／計數(shù)器，增加了定時器／計數(shù)器2。定時器／計數(shù)器2有3種工作方式，可用程序選擇。定時器/計數(shù)器的主要特性12/6/202312.4.1定時器／計數(shù)器的結(jié)構(gòu)定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)框圖12/6/202322.4.1定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)框圖12/6/202331.16位加法計數(shù)器工作方法：作計數(shù)器用時，加法計數(shù)器對芯片引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)上輸入的脈沖計數(shù)。每輸入一個脈沖，加法計數(shù)器增加1。加法計數(shù)溢出時可向CPU發(fā)出中斷請求信號

作定時器用時，加法計數(shù)器對內(nèi)部機器周期脈沖Tcy計數(shù)。定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)框圖(P3.5)(P3.4)12/6/202342．工作方式控制寄存器TMOD

TMOD用來選擇定時器／計數(shù)器0、1的工作方式，低4位用于定時器／計數(shù)器0，高4位用于定時器／計數(shù)器1。定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)框圖12/6/202352．工作方式控制寄存器TMOD

(1)定時器／計數(shù)器功能選擇位C/T：C/T=1為計數(shù)器方式，C/T=0為定時器方式。

(2)定時器／計數(shù)器工作方式選擇位M1、M0：定時器／計數(shù)器4種工作方式的選擇由M1、M0的值決定。T1T0TMOD89H12/6/20236

(2)定時器／計數(shù)器工作方式選擇位M1、M0：定時器／計數(shù)器4種工作方式的選擇由M1、M0的值決定。12/6/20237

(3)門控制位GATE：如果GATE＝1，定時器／計數(shù)器0的工作受芯片引腳INT0（P3.2）控制，定時器／計數(shù)器1的工作受芯片引腳INT1(P3.3)控制；如果GATE＝0，定時器／計數(shù)器的工作與INT0、INT1引腳無關(guān)。一般情況下GATE=0。T1T0TMOD89H

例：定時器T1為定時器方式，工作在方式0，非門控方式，定時器T0為計數(shù)器方式，工作在方式1，非門控方式，TMOD的值應(yīng)該設(shè)置為多少？TMOD=00000101B=05H12/6/202383.定時器／計數(shù)器控制寄存器TCON作用：TCON高4位用于控制定時器0、1的運行，低4位用于控制外部中斷，與定時器／計數(shù)器無關(guān)。定時器／計數(shù)器0、1的結(jié)構(gòu)框圖12/6/202393.定時器／計數(shù)器控制寄存器TCON

(1)定時器／計數(shù)器1運行控制位TR1(TCON.6)：TR1=1時定時器／計數(shù)器1工作，TR1＝0則停止工作。TRl由軟件置1或清零。(2)定時器／計數(shù)器1溢出中斷標(biāo)志TF1（TCON.7）

定時器／計數(shù)器1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1=1，在中斷允許的條件下，便向CPU發(fā)出定時器／計數(shù)器1的中斷請求信號，CPU響應(yīng)后TFl由硬件自動清零。在中斷屏蔽條件下，TF1可作查詢測試用。

D7D6D5D4D3D2D1D0TCON88H12/6/2023103.定時器／計數(shù)器控制寄存器TCON

(3)定時器／計數(shù)器0運行控制位TR0(TCON.4)：TR0=1時定時器／計數(shù)器0工作，TR0＝0則停止工作。TR0由軟件置1或清零。

(4)定時器／計數(shù)器0溢出中斷標(biāo)志TF0（TCON.5）

定時器／計數(shù)器0計數(shù)溢出時由硬件自動置TF0=1，在中斷允許的條件下，便向CPU發(fā)出定時器／計數(shù)器0的中斷請求信號，CPU響應(yīng)后TF0由硬件自動清零。在中斷屏蔽條件下，TF0可作查詢測試用。

D7D6D5D4D3D2D1D0TCON88H12/6/202311運行控制：是否為門控方式工作方式選擇：方式0～方式3工作狀態(tài)選擇：定時器或計數(shù)器狀態(tài)

定時器／計數(shù)器1工作方式0結(jié)構(gòu)圖

Tcy2.4.2定時器／計數(shù)器的四種工作方式12/6/202312一、定時器／計數(shù)器0、1的工作狀態(tài)選擇(C/T)定時器/計數(shù)器工作狀態(tài)選擇Tcy

1.計數(shù)器工作狀態(tài)(C/T=1)

：計數(shù)脈沖來自相應(yīng)的外部輸入引腳，定時器T0的計數(shù)脈沖來自P3的第四個引腳（P3.4）,定時器T1的計數(shù)脈沖來自P3的第五個引腳（P3.5）。當(dāng)定時器/計數(shù)器運行時，引腳上的輸入計數(shù)脈沖由1到0的跳變，可以使對應(yīng)的定時器的加1寄存器對增1。2.4.3定時器／計數(shù)器的四種工作方式12/6/202313定時器/計數(shù)器工作狀態(tài)選擇Tcy2.定時器工作狀態(tài)(C/T=0)

：本質(zhì)上仍是定時器的加1寄存器對進行加1運算。振蕩器產(chǎn)生的內(nèi)部時鐘脈沖經(jīng)12分頻后作為計數(shù)脈沖，所以計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/12。當(dāng)采用12MHz的晶體時，計數(shù)頻率為1MHz。由于內(nèi)部時鐘周期是相當(dāng)精確的頻率固定的脈沖，所以通過設(shè)定寄存器對的初值，在定時器方式時，可以獲得相當(dāng)精確的定時。12/6/202314二、定時器／計數(shù)器0、1的運行控制

方法：定時器/計數(shù)器的運行控制（啟動和停止）是由TMOD中的GATE位，TCON中的TRi(i=0或1)位以及從芯片引腳INTi(i=0或1）上引入的外部信號通過上圖的邏輯電路實現(xiàn)的。

定時器/計數(shù)器1運行控制S212/6/202315

原理：(1)當(dāng)定時器1的GATE=0時，定時器1運行控制由TR1的一個條件確定，而TR1可用軟件置位或清零，從而可以利用程序控制定時器的啟動和停止運行。

定時器/計數(shù)器1運行控制二、定時器／計數(shù)器0、1的運行控制12/6/202316二、定時器／計數(shù)器0、1的運行控制

原理：(2)當(dāng)定時器1的GATE=1時，“或”門的輸出電平取決于INT1引腳的信號電平，所以“與”門輸出的電平?jīng)Q定于TR1和INT1兩個條件。

定時器或計數(shù)器運行控制12/6/202317三、定時器／計數(shù)器0、1的4種工作方式12/6/202318三、定時器／計數(shù)器0、1的4種工作方式

設(shè)置條件：M1＝0、M0＝0

方式0為：13位定時器／計數(shù)器，TH1是高8位加法計數(shù)器，TLl是低5位加法計數(shù)器(只用5位，其高3位未用)。1.工作方式0

定時器／計數(shù)器1工作方式0結(jié)構(gòu)圖

12/6/2023191.工作方式0計數(shù)范圍：1~8192

THl、TLl從初值開始加法計數(shù)，直至溢出，所以設(shè)置的初值不同，定時時間或計數(shù)值也不同。注意：加法計數(shù)器TH1溢出后，必須用程序重新對THl、TLl設(shè)置初值，否則下一次TH1、TLl將從0開始加法計數(shù)。初值設(shè)置范圍：0~8191(0~213-1)定時范圍：(1~8192)Tcy例已知振蕩器振蕩頻率fosc為12MHz，要求定時器／計數(shù)器0產(chǎn)生1ms定時，試編寫初始化程序。計數(shù)值：8192-X定時時間：(8192-X)Tcy12/6/202320(2)初始化程序的編寫:在C51中加入<reg51.h>頭文件，然后在主函數(shù)中寫如下語句：TH0=0xE0；定時器/計數(shù)器0寫入初值TL0=0x18；同上TMOD=0x00；T0設(shè)為定時器、工作方式0TR0=1；啟動定時器/計數(shù)器0TH0=E0HTL0=18H解：(1)TH0TL0初值的計算與TMOD方式字的確定：

由于Tcy＝1us，故有T=(8192-X)Tcy＝(8192-X)×1us=1000us得X=7192＝1C18H=00011100

0001

1000BTMOD=00H12/6/2023212.工作方式1設(shè)置條件：M1＝0、M0＝1方式1為：16位定時器／計數(shù)器，TH1是高8位加法計數(shù)器，TLl是低8位加法計數(shù)器。

定時器／計數(shù)器1工作方式1結(jié)構(gòu)圖

12/6/2023222.工作方式1計數(shù)范圍：1~65536

THl、TLl從初值開始加法計數(shù)，直至溢出，所以設(shè)置的初值不同，定時時間或計數(shù)值也不同。注意：加法計數(shù)器TH1溢出后，必須用程序重新對THl、TLl設(shè)置初值，否則下一次TH1、TLl將從0開始加法計數(shù)。初值設(shè)置范圍：0~65535(0~216-1)定時范圍：(1~65536)Tcy例已知振蕩器振蕩頻率fosc為12MHz，要求定時器／計數(shù)器0產(chǎn)生50ms定時，試編寫初始化程序。計數(shù)值：65536-X定時時間：(65536-X)Tcy12/6/202323(2)初始化程序的編寫:

在C51中加入<reg51.h>頭文件，然后在主函數(shù)中寫如下語句：TH0=0x3C；定時器/計數(shù)器0寫入初值TL0=0xB0；同上TMOD=0x01；T0設(shè)為定時器工作方式1TR0=1，啟動定時器/計數(shù)器0TH0=3CHTL0=B0H解：(1)TH0TL0初值的計算與TMOD方式字的確定：

由于Tcy＝1us，故有T=(65536-x)Tcy＝(65536-x)×1us=50000us得X=15536＝3CB0HTMOD=01H12/6/202324解：方波的周期用定時器T1產(chǎn)生，根據(jù)(2n-x)×Tcy＝(216-x)×1μs=50ms，所以x=65536-50000=15536=3CB0H即TH1=3CH，TL1=B0H或者通過計算得出TH1=15536/256，TL1=15536%256已知晶振頻率fosc=12MHz，要求定時器1產(chǎn)生100ms的方波信號，定時器1工作于方式1，編寫在P2.0引腳上產(chǎn)生100ms的方波程序。

在T1中設(shè)置初值為15536，在初值的基礎(chǔ)上進行加1計數(shù)，每隔50ms計數(shù)溢出1次，CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中對P2.0引腳信號取反。12/6/202325

#include<reg51.h>#defineuintunsignedintsbitfangbo=P2^0;voiddelay(uintz);//延時子程序voidmain(){

TMOD=0x10;//設(shè)置T1為定時器模式//，工作在方式1TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;//開總中斷ET1=1;//允許T1中斷

TR1=1;// 啟動T1while(1); }voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voidtimer1()interrupt3{

TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;fangbo=~fangbo;

}12/6/2023263.工作方式2

設(shè)置條件：M1＝1、M0＝0

方式2為：自動重新裝入初值（自動重裝載）的8位定時器／計數(shù)器。TL1作為8位加法計數(shù)器使用，TH1作為初值寄存器用。TH1、TL1的初值都由軟件預(yù)置。

定時器／計數(shù)器1工作方式2結(jié)構(gòu)圖

12/6/2023273.工作方式2計數(shù)范圍：1~256TLl從初值開始加法計數(shù)，溢出時：

(1)置位TF1;(2)發(fā)出重裝載信號，將THl中初值自動送入TLl，使TL1從初值開始重新計數(shù)。注意：重新裝入初值后，TH1的內(nèi)容保持不變。初值設(shè)置范圍：0~255(0~28-1)定時范圍：(1~256)Tcy

工作方式2特別適用于定時控制。例已知振蕩器振蕩頻率fosc為12MHz，要求定時器／計數(shù)器0要求每隔200us產(chǎn)生一定時控制信號。計數(shù)值：256-X定時時間：(256-X)Tcy12/6/202328(2)初始化程序:

在C51中加入<reg51.h>頭文件，然后在主函數(shù)中寫如下語句：TL0=0x38；定時器/計數(shù)器0寫入初值TH0=0x38；同上TMOD=0x02；T0設(shè)為定時器工作方式2TR0=1；啟動定時器/計數(shù)器0TH0=38HTL0=38H解：(1)TH0TL0初值的計算與TMOD方式字的確定：

由于Tcy＝1us，故有T=(256-x)Tcy＝(256-x)×1us=200us得X=56＝38HTMOD=02H12/6/2023294.工作方式3

設(shè)置條件：M1＝1、M0＝1

方式3：工作方式3僅對定時器／計數(shù)器0有意義。TL0、TH0成為兩個獨立的8位加法計數(shù)器。如把定時器／計數(shù)器1設(shè)置為工作方式3，相當(dāng)于TR1=0，即定時器／計數(shù)器1實際將停止工作。

定時器／計數(shù)器0工作方式3結(jié)構(gòu)圖

12/6/2023304.工作方式3

說明：定時器／計數(shù)器0采用工作方式3后，51子系列就具有3個定時器/計數(shù)器，即8位定時器／計數(shù)器TL0，8位定時器TH0和16位定時器／計數(shù)器1（TH1、TL1）。定時器／計數(shù)器1雖然還可以選擇為方式0、方式1或方式2，但由于TR1和TF1被TH0借用，不能產(chǎn)生溢出中斷請求，所以只用作串行口的波特率發(fā)生器。12/6/202331定時器/計數(shù)器0已預(yù)置初值為156，且選定用方式2的計數(shù)器方式，現(xiàn)在T0引腳上輸入周期為1ms脈沖，問：(1)此時定時器/計數(shù)器0的實際用途是什么？(2)在什么情況下，定時器/計數(shù)器0溢出？

解：(1)實際用作定時器，但采用外部時鐘脈沖(2)滿100ms定時器/計數(shù)器0將溢出。

12/6/202332設(shè)計一個秒表，使它從0～59s計數(shù)，并使LED數(shù)碼管左邊兩個顯示數(shù)字0～59，假設(shè)晶振頻率fosc=12MHz，定時器/計數(shù)器選用T0。

解：利用51單片機的定時器0，使其50ms中斷一次，中斷20次時，秒加1。初值與中斷服務(wù)程序中，TH0、TL0的值設(shè)置為：TH0=0x3C；定時器/計數(shù)器0寫入初值TL0=0xB0；同上；

模式寄存器的值為：

TMOD=0x01；T0設(shè)為定時器工作方式1

12/6/202333程序如下：

#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharuchartemp,aa,shi,ge;ucharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};//共陽極數(shù)碼管碼表voiddisplay(ucharshi,ucharge);//顯示子程序voiddelay(uintz);//延時子程序voidinit();12/6/202334voidmain(){ init();//初始化子程序 while(1) { if(aa==20) { aa=0; temp++; if(temp==60) { temp=0; } shi=temp/10; ge=temp%10;

} display(shi,ge); }}12/6/202335voiddelay(uintz){ uintx,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voiddisplay(ucharshi,ucharge){

P2=0x01;//送入十位數(shù)碼管位選信號，顯示數(shù)字 P1=table[shi];//送入十位數(shù)碼管的段選信號 delay(5); P2=0x02;//送入個位數(shù)碼管位選信號，顯示數(shù)字 P1=table[ge];//送入個位數(shù)碼管的段選信號 delay(5);

}12/6/202336voidinit(){ temp=0; TMOD=0x01;//設(shè)置T0為定時器模式，工作在方式1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256;EA=1;//開總中斷 ET0=1;//允許T0中斷 TR0=1;// 啟動T0}voidtimer0()interrupt1{ TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; aa++; }12/6/2023372.5并行I/O端口8051單片機共有4個8位雙向I/O口，共32口線。每位均有自己的鎖存器(SFR)，輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。12/6/202338多路開關(guān)功能：用于控制選通I/O方式還是地址/數(shù)據(jù)輸出方式方式控制：由內(nèi)部控制信號產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于數(shù)據(jù)位的鎖存兩個三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器(BUF1和BUF2)。推拉式I/O驅(qū)動器：由兩只場效應(yīng)管（FET）組成，上面的場效應(yīng)管構(gòu)成上拉電路。2.5.1P0端口BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0WP0口1位的內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀鎖存器讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)10字節(jié)地址80H，位地址80H～87H。12/6/2023392.5.1P0端口BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0WP0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀鎖存器讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)10說明：1、當(dāng)CPU發(fā)出的控制信號為0時，P0口做雙向I/O口，為漏極開路（三態(tài)）2、當(dāng)CPU發(fā)出的控制信號為1時，P0口為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線（用于口擴展）12/6/2023402.5.1P0端口BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0WP0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)103、

P0作輸入/輸出口的使用（1）P0作輸出口使用來自CPU的“寫入”脈沖加在D鎖存器的C端，內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)寫入D鎖存器，并向端口引腳P0.x輸出。注意：由于輸出電路是漏極開路（因為這時上拉場效應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。讀鎖存器12/6/2023412.5.1P0端口BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0WP0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)103、

P0作輸入/輸出口的使用（1）P0作輸出口使用來自CPU的“寫入”脈沖加在D鎖存器的C端，內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)寫入D鎖存器，并向端口引腳P0.x輸出。注意：由于輸出電路是漏極開路（因為這時上拉場效應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。（2）P0作輸入口使用區(qū)分“讀引腳”和“讀鎖存器”?！白x引腳”信號把下方緩沖器打開，引腳上的狀態(tài)經(jīng)緩沖器讀入內(nèi)部總線；

讀鎖存器12/6/2023422.5.1P0端口BUF2BUF1QQDCVcc控制AD0P0R1

P0R2D0P0WP0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀引腳鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器地址/數(shù)據(jù)P00多路開關(guān)103、

P0作輸入/輸出口的使用（1）P0作輸出口使用來自CPU的“寫入”脈沖加在D鎖存器的C端，內(nèi)部總線上的數(shù)據(jù)寫入D鎖存器，并向端口引腳P0.x輸出。注意：由于輸出電路是漏極開路（因為這時上拉場效應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。（2）P0作輸入口使用區(qū)分“讀引腳”和“讀鎖存器”?！白x引腳”信號把下方緩沖器打開，引腳上的狀態(tài)經(jīng)緩沖器讀入內(nèi)部總線；“讀鎖存器”信號打開上面的緩沖器把鎖存器Q端的狀態(tài)讀入內(nèi)部總線。讀鎖存器12/6/202343執(zhí)行“MOVA,P0”時讀引腳信號有效。說明：執(zhí)行“ANLP0,#0FH”時讀鎖存器信號有效。12/6/2023442.5.2P1端口P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。輸出部分有內(nèi)部上拉電阻R*約為20K。其他部分與P0端口使用相類似（讀引腳時先寫入1）。寫數(shù)據(jù)讀端口字節(jié)地址90H，位地址90H～97H。12/6/202345P1口只作通用的I/O口使用，在電路結(jié)構(gòu)上與P0口有兩點區(qū)別：（1）因為只傳送數(shù)據(jù)，不再需要多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX。（2）由于P1口用來傳送數(shù)據(jù)，因此輸出電路中有上拉電阻，這樣電路的輸出不是三態(tài)的。因此：（1）P1口作為輸出口使用時，外電路無需再接上拉電阻。（2）P1口作為輸入口使用時，應(yīng)先向其鎖存器先寫入“1”，使輸出驅(qū)動電路的FET截止，所以P1口是準(zhǔn)雙向口。12/6/202346字節(jié)地址為A0H，位地址A0H～A7H。

2.5.3P2端口P2口的位結(jié)構(gòu)的電路原理圖說明：1、P2可以作為通用的I/O，也可以作為高8位地址輸出輸出。2、當(dāng)控制信號為1時P2口輸出地址信息，此時單片機完成外部的取指操作或?qū)ν獠繑?shù)據(jù)存儲器16位地址的讀寫操作。3、當(dāng)控制信號為0時,作為普通I/O口使用時用法和P1口類似。1012/6/202347P3口的字節(jié)地址為B0H，位地址為B0H～B7H。P3口的第二功能定義，應(yīng)熟記。表2-5P3口的第二功能定義

口引腳第二功能

P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 INT0*（外部中斷0） P3.3 INT1*（外部中斷1） P3.4 T0（定時器0外部計數(shù)輸入） P3.5 T1（定時器1外部計數(shù)輸入） P3.6 WR*（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 RD*（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

2.5.4P3端口12/6/202348圖2-10P2口的位結(jié)構(gòu)的電路原理12/6/202349第二功能信號有輸出和輸入兩類：（1）作通用的I/O輸出，“第二輸出功能”線應(yīng)保持高電平，與非門開通，使鎖存器Q端輸出暢通。作第二功能信號輸出，鎖存器預(yù)先置“1”，使與非門對“第二輸出功能”信號的輸出是暢通的。（2）作第二功能信號輸入，在口線引腳的內(nèi)部增加了一個緩沖器，輸入的信號就從這個緩沖器的輸出端取得。而作為通用I/O輸入，仍取自三態(tài)緩沖器的輸出端。

P3口無論作哪種輸入，鎖存器輸出和“第二輸出功能”線都應(yīng)保持高電平。12/6/202350使用中應(yīng)注意的問題：（1）P0～P3口都是并行I/O口，但P0口和P2口，還可用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以在電路中有一個MUX，以進行轉(zhuǎn)換。而P1口和P3口無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因此，無需轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX。由于P0口可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線使用，需傳送系統(tǒng)的低8位地址和8位數(shù)據(jù)，因此MUX的一個輸入端為“地址/數(shù)據(jù)”信號。而P2口僅作為高位地址線使用，不涉及數(shù)據(jù)，所以MUX的一個輸入信號為“地址”。2.5.5P0～P3端口功能總結(jié)12/6/202351（2）在4個口中只有P0口是一個真正的雙向口，P1～P3口都是準(zhǔn)雙向口。原因:P0口作數(shù)據(jù)總線使用時，為保證數(shù)據(jù)正確傳送，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳送時芯片內(nèi)外才接通；不進行數(shù)據(jù)傳送時，芯片內(nèi)外應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，P0口的輸出緩沖器應(yīng)為三態(tài)門。在P0口中輸出三態(tài)門是由兩只場效應(yīng)管（FET）組成，所以是一個真正的雙向口。而P1～P3口，上拉電阻代替P0口中的場效應(yīng)管，輸出緩沖器不是三態(tài)的－準(zhǔn)雙向口12/6/202352（3）P3口的口線具有第二功能，為系統(tǒng)提供一些控制信號。因此在P3口電路增加了第二功能控制邏輯。這是P3口與其它各口的不同之處。12/6/202353引腳功能分類圖12/6/202354仿真電路如下圖，編寫使P2口所接的流水燈從左到右點亮的程序2.5.58051系列單片機內(nèi)部并行口的應(yīng)用

12/6/202355#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidDelayMS(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=120;i>0;i--); }}voidmain(){ P0=0xFE; while(1) { P0=_crol_(P0,1); DelayMS(150); }}12/6/2023562.6串行輸入/輸出接口1.并行通信與串行通信在實際應(yīng)用中，不但計算機與外部設(shè)備之間常常要進行信息交換，而且計算機之間也需要交換信息，所有這些信息的交換均稱為“通信”。通信的基本方式分為并行通信和串行通信兩種。2.6.1基本概念12/6/202357

并行通信是構(gòu)成1組數(shù)據(jù)的各位同時進行傳送，例如8位數(shù)據(jù)或16位數(shù)據(jù)并行傳送。其特點是傳輸速度快，但當(dāng)距離較遠(yuǎn)、位數(shù)又多時導(dǎo)致了通信線路復(fù)雜且成本高。

串行通信是數(shù)據(jù)一位接一位地順序傳送。其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)通信(如電話線)，從而大大地降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信。缺點是傳送速度慢。12/6/202358通信的兩種基本方式(a)并行通信；(b)串行通信12/6/202359

(1)種類：串行通信可分為異步傳送和同步傳送兩種基本方式。

①異步傳送方式在傳送時，數(shù)據(jù)是以一個字符為單位進行傳送的。它用一個起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束。異步傳送的特點是數(shù)據(jù)在線路上的傳送不連續(xù)。異步傳送的字符格式如下頁圖所示。2.串行通信的種類和數(shù)據(jù)傳送方向12/6/202360串行異步傳送的字符格式一個字符由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位4個部分組成。起始位為0信號占1位；其后接著的就是數(shù)據(jù)位，它可以是5位、6位、7位或8位，傳送時低位在先、高位在后；再后面的1位為奇偶校驗位，可要也可以不要；最后是停止位，它用信號1來表示字符的結(jié)束，可以是1位、1位半或2位。12/6/202361例如，采用串行異步通信方式傳送ASCII碼字符‘5’，規(guī)定為7位數(shù)據(jù)位，1位偶校驗位，1位停止位，無空閑位。由于‘5’的ASCII碼為35H，其對應(yīng)7位數(shù)據(jù)位為0110101，如按低位在前、高位在后順序排列應(yīng)為1010110。前面加1位起始位，后面配上偶校驗位1位0，最后面加1位停止位1，因此傳送的字符格式為0101011001，其對應(yīng)的波形如下頁圖所示。12/6/202362傳送ASCII碼字符‘5’的波形圖12/6/202363在串行異步傳送中，CPU與外設(shè)之間事先必須約定：

a)字符格式。雙方要事先約定字符的編碼形式、奇偶校驗形式及起始位和停止位的規(guī)定。例如用ASCII碼通信，有效數(shù)據(jù)為7位，加1個奇偶校驗位、1個起始位和1個停止位共10位。當(dāng)然停止位也可大于1位。

b)波特率(Baudrate)。

波特率就是數(shù)據(jù)的傳送速率，即每秒鐘傳送的二進制位數(shù)，單位為位/秒。它與字符的傳送速率(字符/秒)之間存在如下關(guān)系：波特率=位/字符×字符/秒=位/秒

要求發(fā)送端與接收端的波特率必須一致。12/6/202364

例：假設(shè)字符傳送的速率為120字符/秒，而每1個字符為10位，那么傳送的波特率為多少？10位/字符×120字符/秒=1200位/秒=1200波特每1位二進制位的傳送時間Td就是波特率的倒數(shù)，例如上例中Td=1/1200=0.833ms12/6/202365在異步傳送中，每1個字符都要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，占用了一定的時間。為了提高傳送速度，有時就去掉這些標(biāo)志，而采用同步傳送，即1次傳送1組數(shù)據(jù)。在這1組數(shù)據(jù)的開始處要用同步字符SYN來加以指示，如下頁圖所示。12/6/202366同步傳送示意圖12/6/202367串行通信的數(shù)據(jù)傳送方向有3種形式。

①單工方式如下頁圖(a)所示，A端為發(fā)送站，B端為接收站，數(shù)據(jù)僅能從A站發(fā)至B站。②半雙工方式如下頁圖(b)所示，數(shù)據(jù)既可從A站發(fā)送到B站，也可以由B站發(fā)送到A站。不過在同一時間只能作1個方向的傳送。

③全雙工方式如下頁圖(c)所示，每個站(A、B)既可同時發(fā)送，也可同時接收。

(2)數(shù)據(jù)傳送方向12/6/202368串行通信的三種方式(a)單工方式；(b)半雙工方式；(c)全雙工方式12/6/202369MCS-51單片機內(nèi)部有1個功能很強的全雙工串行口，可同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它有4種工作方式，可供不同場合使用。波特率由軟件設(shè)置，通過片內(nèi)的定時/計數(shù)器產(chǎn)生。接收、發(fā)送均可工作在查詢方式或中斷方式，使用十分靈活。2.6.2串行口功能和結(jié)構(gòu)12/6/202370串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖，兩個物理上獨立的接收和發(fā)送緩沖器，可同時收、發(fā)數(shù)據(jù)。兩個緩沖器共用一個特殊功能寄存器字節(jié)地址：SBUF(99H）。

控制寄存器共兩個：特殊功能寄存器SCON和PCON。12/6/202371(1)串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUFSBUF是兩個在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。兩個緩沖器只用一個字節(jié)地址99H，可通過指令對SBUF的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。CPU寫SBUF，就是修改發(fā)送緩沖器；讀SBUF，就是讀接收緩沖器。串行口對外也有兩條獨立的收發(fā)信號線RXD(P3.0)和TXD(P3.1)，因此可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工傳送。12/6/202372(2)串行口控制寄存器SCONSCON寄存器用來控制串行口的工作方式與狀態(tài)，它可以位尋址。在復(fù)位時所有位被清0，字節(jié)地址為98H。SCON的格式為:12/6/202373SM0、SM1——串行口4種工作方式的選擇位

SM0SM1方式 功能說明

000移位寄存器方式（用于擴展并行I/O口）0118位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）1029位異步收發(fā)，波特率為fosc/64或fosc/321139位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）12/6/202374SM2——多機通信控制位

用于方式2或方式3中。當(dāng)串行口以方式2或方式3接收時，如果SM2=1，只有當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“1”時，才將接收到的前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，并置“1”RI，產(chǎn)生中斷請求；當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)（RB8）為“0”時，則將接收到的前8位數(shù)據(jù)丟棄。如果SM2=0，則不論第9位數(shù)據(jù)是“1”還是“0”，都將前8位數(shù)據(jù)送入SBUF中，并置“1”RI，產(chǎn)生中斷請求。在方式1時，如果SM2=1，則只有收到停止位時才會激活RI。在方式0時，SM2必須為0。12/6/202375

REN——允許串行接收位由軟件置“1”或清“0”。

REN=1

允許串行口接收數(shù)據(jù)。

REN=0

禁止串行口接收數(shù)據(jù)。

TB8——發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)方式2和3時，TB8是要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，可作為奇偶校驗位使用，也可作為地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志。=1為地址幀，=0為數(shù)據(jù)幀

RB8——接收到的第9位數(shù)據(jù)方式2和3時，RB8存放接收到的第9位數(shù)據(jù)。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不使用RB8。12/6/202376TI——發(fā)送中斷標(biāo)志位

串行完一幀信息，由硬件置“1”，TI必須由軟件清“0”。RI——接收中斷標(biāo)志位

方式0時，接收完第8位數(shù)據(jù)時，RI由硬件置1。其它工作方式，串行接收到停止位時，該位置“1”。RI=1，表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，并申請中斷，CPU從接收SBUF取走數(shù)據(jù)。該位狀態(tài)也可軟件查詢。RI必須由軟件清“0”。12/6/202377(3)電源控制寄存器PCONPCON單元地址為97H，不能位尋址。其內(nèi)容如下：D7D6D5D4D3D2D1D0

PCON87H最高位SMOD為串行口波特率選擇位，當(dāng)SMOD=1時，方式1、2、3的波特率加倍。12/6/202378串行口有4種工作方式，它是由SCON中的SM0、SM1來定義的，如下所示。SM0、SM1——串行口4種工作方式的選擇位

SM0SM1方式 功能說明

000移位寄存器方式（用于擴展I/O口），波特率為fosc/120118位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）1029位異步收發(fā)，波特率為fosc/64或fosc/321139位異步收發(fā)，波特率可變（由定時器控制）12/6/202379同步移位寄存器輸入/輸出方式，常用于外接移位寄存器，以擴展并行I/O口。8位數(shù)據(jù)為一幀，不設(shè)起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。波特率固定為fosc/12。幀格式如下： 1.方式0圖7-4方式0幀格式12/6/2023801．方式0發(fā)送當(dāng)CPU執(zhí)行一條將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF的指令時，產(chǎn)生一個正脈沖，串行口即把SBUF中的8位數(shù)據(jù)以fosc/12的固定波特率從RXD引腳串行輸出，低位在先,TXD引腳輸出同步移位脈沖，發(fā)送完8位數(shù)據(jù)置“1”中斷標(biāo)志位TI。時序如圖7-5所示。方式0發(fā)送時序12/6/2023812．方式0接收

REN=1，接收數(shù)據(jù)，REN=0，禁止接收。REN=1，允許接收。向串口的SCON寫入控制字（置為方式0，并置“1”REN位，同時RI=0）時，產(chǎn)生一個正脈沖，串行口即開始接收數(shù)據(jù)。RXD為數(shù)據(jù)輸入端，TXD為移位脈沖信號輸出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采樣RXD引腳的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)收到8位數(shù)據(jù)時置“1”RI，一幀數(shù)據(jù)接收完，可進行下一幀數(shù)據(jù)的接受，時序如下：方式0接收時序12/6/202382方式0下，SCON中的TB8、RB8位沒有用到，發(fā)送或接收完8位數(shù)據(jù)由硬件置“1”TI或RI，CPU響應(yīng)中斷。TI或RI須由用戶軟件清“0”，可用如下指令：

CLRTI ；TI位清“0” CLRRI ；RI位清“0”方式0時，SM2位必須為0。12/6/202383例：仿真電路如下圖：12/6/202384#include<reg51.h>sbitclk=P1^0;voiddelay(intN) //延時子程序(晶振12M){inti,j;for(i=0;i<N;i++)for(j=0;j<i;j++);}voidmain(){intxx;while(1){clk=0; clk=1;//發(fā)送移位脈沖 SCON=0x10;//允許串行口接收數(shù)據(jù) while(RI==0) //等待發(fā)送 {;} xx=SBUF; //讀取數(shù)據(jù) RI=0; //清除接收中斷標(biāo)志 P2=xx; delay(200); }}12/6/202385SM0、SM1=01方式1一幀數(shù)據(jù)為10位，1個起始位（0），8個數(shù)據(jù)位，1個停止位（1），先發(fā)送或接收最低位。幀格式如下：方式1波特率=（2SMOD/32）×定時器T1的溢出率SMOD為PCON寄存器的最高位的值（0或1）。2方式1

方式1幀格式12/6/202386(1)．方式1發(fā)送數(shù)據(jù)由TXD輸出。一幀信息為10位，1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位）和1位停止位1。當(dāng)執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫發(fā)送緩沖器SBUF的指令，就啟動發(fā)送。圖中TX時鐘的頻率就是發(fā)送的波特率。發(fā)送開始時，內(nèi)部發(fā)送控制信號變?yōu)橛行?。將起始位向TXD輸出，此后，每經(jīng)過一個TX時鐘周期，便產(chǎn)生一個移位脈沖，并由TXD輸出一個數(shù)據(jù)位。8位數(shù)據(jù)位全部發(fā)送完畢后，置“1”TI。方式1發(fā)送數(shù)據(jù)的時序，如下圖所示。方式1發(fā)送數(shù)據(jù)時的時序12/6/202387(2)．方式1接收

數(shù)據(jù)從RXD（P3.0）腳輸入。當(dāng)檢測到起始位的負(fù)跳變時，開始接收數(shù)據(jù)。定時控制信號有兩種：接收移位時鐘（RX時鐘，頻率和波特率相同）和位檢測器采樣脈沖（頻率是RX時鐘的16倍，1位數(shù)據(jù)期間，有16個采樣脈沖），當(dāng)采樣到RXD端從1到0的跳變時就啟動檢測器，接收的值是3次連續(xù)采樣（第7、8、9個脈沖時采樣）進行表決以確認(rèn)是否是真正的起始位（負(fù)跳變）的開始。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完，須同時滿足兩個條件，接收才真正有效。⑴RI=0，即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時，RI=1發(fā)出的中斷請求已被響應(yīng)，SBUF中的數(shù)據(jù)已被取走，說明“接收SBUF”已空。⑵SM2=0或收到的停止位=1（方式1時，停止位已進入RB8），則收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF和RB8（RB8裝入停止位），且置“1”中斷標(biāo)志RI。若這兩個條件不同時滿足，收到的數(shù)據(jù)將丟失。12/6/202388方式1接收數(shù)據(jù)時的時序12/6/2023899位異步通信接口。每幀數(shù)據(jù)均為11位，1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位），1位可程控的第9位數(shù)據(jù)和1位停止位。幀格式如下：3方式2方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc

12/6/202390發(fā)送前，先根據(jù)通訊協(xié)議由軟件設(shè)置TB8（例如，雙機通訊時的奇偶校驗位或多機通訊時的地址/數(shù)據(jù)的標(biāo)志位）。方式2發(fā)送數(shù)據(jù)波形如圖所示。(1)．方式2發(fā)送方式2、3發(fā)送數(shù)據(jù)時序波形12/6/202391SM0、SM1=10，且REN=1。數(shù)據(jù)由RXD端輸入，接收11位信息。當(dāng)位檢測到RXD從1到0的負(fù)跳變，并判斷起始位有效后，開始收一幀信息。在接收器完第9位數(shù)據(jù)后，需滿足兩個條件，才能將接收到的數(shù)據(jù)送入SBUF。（1）RI=0，意味著接收緩沖器為空。（2）SM2=0或接收到的第9位數(shù)據(jù)位RB8=1時。當(dāng)上述兩個條件滿足時，接收到的數(shù)據(jù)送入SBUF（接收緩沖器），第9位數(shù)據(jù)送入RB8，并置“1”RI。若不滿足兩個條件，接收的信息將被丟棄。方式2接收數(shù)據(jù)的時序如圖所示。

(2)．方式2接收

12/6/202392方式2接收數(shù)據(jù)的時序12/6/202393

SM0、SM1=11，串口為方式3。波特率可變的9位異步通訊方式，除波特率外，方式3和方式2相同。方式3的時序見方式2。

方式3波特率=（2SMOD/32）×定時器T1的溢出率4方式312/6/202394要保證主機與所選擇的從機實現(xiàn)可靠地通訊，SCON中的SM2位就是滿足這一條件而設(shè)置的多機通訊控制位。原理：在串行口以方式2（或方式3）接收時，若SM2=1，表示置多機通訊功能位，這時有兩種可能：（1）接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，數(shù)據(jù)才裝入SBUF，并置中斷標(biāo)志RI=1向CPU發(fā)出中斷請求；（2）接收到的第9位數(shù)據(jù)為0時，則不產(chǎn)生中斷標(biāo)志，信息將拋棄。2.6.3多機通訊12/6/202395若SM2=0，則接收的第9位數(shù)據(jù)不論是0還是1，都產(chǎn)生RI=1中斷標(biāo)志，接收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF中。應(yīng)用上述特性，便可實現(xiàn)MCS-51的多機通訊。

設(shè)多機系統(tǒng)中有一主機和3個8031從機，如下圖。主機的RXD與從機的TXD相連，主機TXD與從機的RXD端相連。從機地址分別為00H、01H、02H。

12/6/202396多機通訊工作過程：（1）從機串行口編程為方式2或方式3接收，且置“1”SM2和REN位，使從機只處于多機通訊且接收地址幀的狀態(tài)。（2）主機先將從機地址（即準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)的從機）發(fā)給各從機,主機發(fā)出的地址信息的第9位為1，各從機接收到的第9位信息RB8為1，且由于SM2=1，則置“1”RI，各從機響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷程序。在中斷服務(wù)子程序中，判主機送來的地址是否和本機地址相符合，相符則該從機清“0”SM2位，準(zhǔn)備接收主機的數(shù)據(jù)或命令；若不符，則保持SM2=1狀態(tài)。12/6/202397（3）接著主機發(fā)送數(shù)據(jù)幀，此時各從機串行口接收到的RB8=0，只有地址相符合的從機系統(tǒng)（即已清“0”SM2位的從機）才能激活RI，從而進入中斷，在中斷程序中接收主機的數(shù)據(jù)（或命令）；

其它的從機因SM2＝1，又RB8=0不激活中斷標(biāo)志RI，不能進入中斷，接收的數(shù)據(jù)丟失。前圖所示的多機系統(tǒng)是主從式，由主機控制多機之間的通訊，從機和從機的通訊只能經(jīng)主機才能實現(xiàn)。12/6/2023982.6.4波特率的制定方法方式0、方式2的波特率是固定的；方式1、方式3波特率由定時器T1的溢出率來確定。(1)波特率的定義波特率的定義？。對于定時器的不同工作方式，波特率的范圍不一。12/6/202399（a）方式0波特率＝時鐘頻率fosc×1/12，不受SMOD位的值的影響。若fosc=12MHz，波特率為fosc/12即1Mb/s。（b）方式2波特率=（2SMOD/64）×fosc若fosc=12MHz:SMOD=0波特率=187.5kb/s；

SMOD=1波特率=375kb/s

（c）方式1或方式3時，波特率為：

波特率=（2SMOD/32）×T1的溢出率

12/6/2023100實際設(shè)定波特率時，T1常設(shè)置為方式2定時（自動裝初值）這種方式不僅操作方便，也可避免因軟件重裝初值而帶來的定時誤差。此時:12/6/2023101例： 設(shè)串行接口工作于工作方式3，SMOD＝0，f=11.059MHz，定時器/計數(shù)器1工作于定時器方式2(自動重裝載方式)，TLl、THl的初值為FDH，試計算波特率。因為定時器/計數(shù)器1的定時時間為：T＝(256-253)×12/(11.059×106) 其溢出速率：1/T＝11.059×106/[(256-253)×12]＝307194.4 所以波特率為：20×307194.4/32＝9599.83≈9600(位/秒)12/6/2023102舉例：串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)串行數(shù)據(jù)由RXD發(fā)送給串并轉(zhuǎn)換芯片74164，TXD則用于輸出移位時鐘脈沖，74164將串行輸入的1字節(jié)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過8只LED顯示出來。本例串口工作模式0，即移位寄存器I/O模式。12/6/2023103#include<reg52.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharvoidDelay(uintx){ uchari; while(x--) { for(i=0;i<120;i++); }}voidmain(){ ucharc=0x80; SCON=0x00; TI=1; while(1) { c=_crol_(c,1); SBUF=c; while(TI==0); TI=0; Delay(400); }}12/6/2023104舉例：甲機通過串口控制乙機LED閃爍甲單片機負(fù)責(zé)向外發(fā)送控制命令字符“A”、“B”、“C"，或者停止發(fā)送，乙機根據(jù)所接收到的字符完成LED1閃爍、LED2閃爍、雙閃爍、或停止閃爍。12/6/2023105舉例：單片機之間雙向通信甲機向乙機發(fā)送控制命令字符，甲機同時接收乙機發(fā)送的數(shù)字，并顯示在數(shù)碼管上。乙機接收到甲機發(fā)送的信號后，根據(jù)相應(yīng)信號控制LED完成不同閃爍動作。12/6/202310612/6/2023107補充：中斷的基本概念CPU執(zhí)行程序時，由于發(fā)生了某種隨機的事件(外部或內(nèi)部的)，引起CPU暫時中斷正在運行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一段特殊的服務(wù)程序(稱為中斷服務(wù)程序或中斷處理程序)，以處理該事件，該事件處理完后又返回被中斷的程序繼續(xù)執(zhí)行，這一過程稱為中斷。2.7中斷系統(tǒng)實時測控時，單片機應(yīng)能及時地響應(yīng)和處理單片機外部事件或內(nèi)部事件所提出的中斷請求。12/6/2023108中斷流程圖主程序斷點繼續(xù)執(zhí)行主程序執(zhí)行中斷服務(wù)子程序外設(shè)中斷請求中斷響應(yīng)返回主程序中斷方式優(yōu)點：大大地提高了CPU的工作效率。12/6/2023109中斷源中斷源——引起CPU中斷的事件。例如：外設(shè)——請求輸入輸出數(shù)據(jù)，報告故障等事件——掉電、硬件故障、軟件錯誤、非法操作、定時時間到等中斷源分為：外部中斷、內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷：CPU內(nèi)部執(zhí)行程序時自身產(chǎn)生的中斷外部中斷：CPU以外的設(shè)備、部件產(chǎn)生的中斷12/6/2023110中斷過程五個步驟：中斷請求中斷判優(yōu)(有時還要進行中斷源識別)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回12/6/20231111.中斷請求中斷源發(fā)出中斷請求信號，送到CPU。中斷請求信號應(yīng)保持到中斷被處理為止；CPU響應(yīng)中斷后，中斷請求信號應(yīng)及時撤銷。12/6/20231122中斷判優(yōu)多個中斷源產(chǎn)生中斷，CPU首先為誰服務(wù)？ ——中斷優(yōu)先級排隊問題。12/6/2023113MCS—51系列單片機處理中斷優(yōu)先權(quán)有三條原則：①正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷，一直到該中斷服務(wù)程序結(jié)束，返回了主程序且執(zhí)行了主程序中的一條指令后，CPU才響應(yīng)新的中斷請求。

②正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷，實現(xiàn)二級中斷嵌套。③CPU同時接收到幾個中斷請求時，首先響應(yīng)優(yōu)先權(quán)最高的中斷請求。

12/6/20231143.中斷響應(yīng)①CPU正在處理同級或高優(yōu)先級的中斷。②現(xiàn)行的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期。③正在執(zhí)行的指令是RETI或訪問IE、IP的指令。CPU在執(zhí)行RETI或訪問IE、IP的指令后，至少需要再執(zhí)行一條其他指令后才會響應(yīng)中斷請求。

MCS-51的CPU在每個機器周期的S5P2期間順序采樣各中斷請求標(biāo)志位，如有置位，且下列三種情況都不存在，那么，在下一周期的S1期間響應(yīng)中斷。否則，采樣的結(jié)果被取消。三種情況是：12/6/2023115①根據(jù)中斷請求源的優(yōu)先級高低，使相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1。②保護斷點，即把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容推入堆棧保存。③清相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位IE0、IE1、TF0或TF1。CPU響應(yīng)中斷后，由硬件執(zhí)行如下功能：④把被響應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入PC，從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序執(zhí)行。

4.中斷服務(wù)

12/6/2023116中斷服務(wù)程序入口地址0003H單元：外部中斷0中斷服務(wù)程序的入口地址000BH單元：定時器/計數(shù)器0溢出中斷服務(wù)程序的入口地址00013H單元：外部中斷1中斷服務(wù)程序的入口地址0001BH單元：定時器/計數(shù)器1溢出中斷服務(wù)程序的入口地址0023H單元：串行口中斷服務(wù)程序的入口地址0002BH單元：定時器/計數(shù)器2溢出中斷服務(wù)程序的入口地址12/6/2023117中斷請求的撤除(1)對于定時器／計數(shù)器0、1的中斷請求及跳變觸發(fā)方式的外部中斷0、1，CPU在響應(yīng)中斷后用硬件清除了相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志TF0、TF1、IE0、IE1，即自動撤除了中斷請求。(2)對于串行接口中斷及定時器／計數(shù)器2中斷，CPU響應(yīng)中斷后沒有用硬件清除中斷標(biāo)志位，必須由用戶編制的中斷服務(wù)程序來清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志。

CPU響應(yīng)中斷請求后，在中斷返回(執(zhí)行RETI)前，必須撤除請求，否則會錯誤地再一次引起中斷過程。12/6/20231185.中斷返回中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令RETI。CPU執(zhí)行該指令時，先將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清零，然后從堆棧中彈出棧頂?shù)膬蓚€字節(jié)到PC，從而返回到斷點處。12/6/20231192.7.1MCS-51中斷系統(tǒng)功能5個(52子系列為6個)中斷源2個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套每一個中斷源的優(yōu)先級可用程序設(shè)定12/6/2023120

中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

12/6/20231212.7.2中斷請求源中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.外部中斷0、1

外部中斷請求有兩種觸發(fā)方式：電平觸發(fā)及跳變觸發(fā)，由TCON的IT0位及IT1位選擇。IT0(IT1)=0:電平觸發(fā)IT0(IT1)=1:跳變觸發(fā)

注意：CPU響應(yīng)中斷后，由硬件自動清除IE0或IE1

12/6/2023122中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2.定時器／計數(shù)器0、1溢出中斷

定時器／計數(shù)器計數(shù)溢出時，由硬件分別置TF0＝1或TF1＝1，向CPU申請中斷

注意：CPU響應(yīng)中斷后，由硬件自動清除TF0或TF1

12/6/2023123中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.串行接口中斷串行接口發(fā)送了一幀信息，便由硬件置TI＝1、向CPU申請中斷。串行接口接收了一幀信息，便由硬件置RI＝1，向CPU申請中斷。注意：CPU響應(yīng)中斷后必須用軟件清除TI和RI12/6/20231242.7.3中斷控制中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

中斷屏蔽觸發(fā)器中斷允許觸發(fā)器上述兩個觸發(fā)器由中斷允許寄存器IE來設(shè)置

1.中斷允許控制12/6/2023125中斷允許寄存器IE格式IE的每一位都可由軟件置1或清零。且1：中斷允許，0：中斷屏蔽。(1)CPU中斷允許位EAEA＝1時CPU中斷允許，EA＝0時CPU屏蔽一切中斷請求。

（2）串行接口中斷允許位ESES＝1時允許串行接口中斷，ES＝0時禁止串行接口申請中斷。12/6/2023126(3)T/C1中斷允許位ETlET1＝1時允許T/C1申請中斷，ET1＝0時禁止T/C1中斷。

(4)外部中斷1中斷允許位EX1EX1＝1時允許外部中斷1申請中斷，EX1＝0時禁止中斷。(5)定時器／計數(shù)器0中斷允許位ET0ET0＝1允許定時器／計數(shù)器申請中斷，ET0＝0時禁止中斷。(6)外部中斷0中斷允許位EX0EX0=l時允許外部中斷0申請中斷，EX0=0禁止外部中斷0申請中斷。12/6/2023127MCS-51復(fù)位后，IE清0，所有中斷請求被禁止。若使某一個中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位的被置“1”，還必須使EA位=1。例：

EA=1；

ET0=1;12/6/2023128例若允許片內(nèi)2個定時器/計數(shù)器中斷，禁止其它中斷源的中斷請求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段。（1）用位操作指令來編寫如下程序段：

ES=0；禁止串行口中斷 EX1=0；禁止外部中斷1中斷 EX0=0；禁止外部中斷0中斷ET0=1；允許定時器/計數(shù)器T0中斷ET1=1；允許定時器/計數(shù)器T1中斷EA=1；CPU開中斷（2）用字節(jié)操作指令來編寫：IE=0x8AH;12/6/2023129中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

優(yōu)先權(quán)選擇由中斷優(yōu)先級寄存器IP控制工作。

2.中斷優(yōu)先級寄存器IP兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套。12/6/2023130可歸納為下面兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，反之則不能。（2）同級中斷不會被它的同級中斷源所中斷。若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷，則不能被任何中斷源所中斷。12/6/2023131中斷優(yōu)先級寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。IP各個位的含義：（1）PS——串行口中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（2）PT1——定時器T1中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（3）PX1——外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。12/6/2023132中斷優(yōu)先級寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。（4）PT0——定時器T0中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（5）PX0——外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。12/6/2023133由軟件可改變各中斷源的中斷優(yōu)先級。

MCS-51的中斷系統(tǒng)有兩個不可尋址的“優(yōu)先級激活觸發(fā)器”:一個用來指示某高優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有后來的中斷均被阻止。另一個用來指示某低優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有同級中斷都被阻止，但不阻斷高優(yōu)先級的中斷請求。在同時收到幾個同一優(yōu)先級的中斷請求時，優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。12/6/2023134

中斷源中斷級別

外部中斷0 最高 T0溢出中斷 外部中斷1 T1溢出中斷 串行口中斷 最低查詢順序如下：12/6/2023135

例2

設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個外中斷請求為高優(yōu)先級，其它中斷請求為低優(yōu)先級。（1）用位操作指令

PX0=1；2個外中斷為高優(yōu)先級

PX1=1;

PS=0；串口為低優(yōu)先級中斷PT0=0；2個定時器/計數(shù)器低優(yōu)先級中斷

PT1=0（2）用字節(jié)操作指令I(lǐng)P=0x05;

12/6/2023136

一個中斷請求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件：（1）IE寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）該中斷源發(fā)出中斷請求，即該中斷源對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志為“1”。（3）該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽。（4）無同級或更高級中斷正在被服務(wù)。2.7.4響應(yīng)中斷請求的條件

12/6/2023137中斷響應(yīng)的主要過程：首先由硬件自動生成一條長調(diào)用指令:

LCALLaddr16接著就由CPU執(zhí)行該指令,將PC的內(nèi)容壓入堆棧以保護斷點，再將中斷入口地址裝入PC。各中斷源服務(wù)程序的入口地址