《内部功能系统》PPT课件.ppt

微机原理及应用多媒体课件 江南大学,第六章 MCS-51单片机的定时/计数器第七章 MCS-51单片机的串行接口第八章 MCS-51单片机的中断系统,第四部分MCS-51单片机的内部功能系统,若有疑问，请致信,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,第六章 MCS-51单片机的定时/计数器,6.1 定时/计数器工作方式与原理,6.2 定时/计数器的四种工作模式,6.3 MCS-51定时/计数器的控制和状态寄存器,6.5 定时/计数器应用中的注意问题,6.4 四种工作模式的定时常数计算,返回章节菜单,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,定时器/计数器是一种应用非常广泛的硬件逻辑电路，它可以完成两种不同的方式工作“定时”、“计数”，MCS-51单片机有2个这样的定时器/计数器，分别是定时器/计数器T0和定时器/计数器T1。定时器/计数器的核心是16位加法计数器，物理地址在SFR中的TH0、TL0是定时器/计数器0加法计数器的高8位和低8，TH1、TL1是定时器/计数器1加法计数器的高8位和低8位。,6.1 定时器/计数器工作方式与原理,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,1.计数：对外部的事件(脉冲)进行统计。,MCS-51T0(T1)端口,外部脉冲,外部设备,作计数器用时，16位加法计数器分别对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上输入的脉冲计数。每输入一个脉冲（下降沿，2个机器周期），加法计数器增加1。加法计数溢出时可向CPU发出请求信号。,计数器最高频率为fosc/24,原理,很明显外部事件的发生是随机的，单片机不可能预知外部事件何时发生，只能进行统计其发生的次数。当达到所要求的计数值时，单片机进行相应的操作。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2.定时：用于产生一个标准的时间间隔；如20ms，100ms等。单片机使用这种方式可以产生一个符合某一要求的脉冲方波（如下图）。,20mS,40mS,MCS-51P x.y,输出波形,作定时器使用时，16位加法计数器对内部机器周期脉冲计数。由于机器周期Tcy是定值，所以计数也成了定时。,定时器最高频率为fosc/12,原理,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,加法计数器的初值可以由程序设定，设置的初值不同，加法计数器到溢出的时间就不同，计数值或定时时间也就不同。在定时器计数器的工作过程中，加法计数器的内容可用程序读回CPU。,TFx,计数脉冲CP,溢出标志,8位的加法计数器,定时/计数器的基本模型,原理,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,3.定时/计数器的结构及工作原理：,N位增量计数器,TFx,系统内部时钟fosc,启动控制 TRx,外部脉冲T0或T1引脚,定时/计数控制C/T,计数器溢出（中断信号）,计数脉冲CP,C/T=0,C/T=1,MCS-51单片机定时器模型,（1）：如何控制启动定时器/计数器？思考题：（2）：如何控制是定时还是计数？（3）：如何控制定时/计数的长短？,原理,注意,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,由启动控制开关TRx来控制计数器是否计数：当TRx=0时：计数器的计数脉冲被断开，所以停止工作；当TRx=1时：计数器的计数脉冲输入端与信号源接通，计数器开始计数（工作）。定时、计数方式由C/T控制。当C/T=0时：多路器选择的是系统时钟（fosc/12），即定时方式；当C/T=1时：多路器选择的是外部（T0或T1引脚）输入，即计数方式。初值寄存器中的初值是用来设定定时/计数长短的参数。注意：加法计数器TH1溢出后，必须用程序重新对TH1、TL1 设置初值，否则下一次TH1、TL1将从0开始加法计数。,返回,原理,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,6.2 定时/计数器的四种工作模式,模式0：13位计数器模式模式1：16位计数器模式模式2：8位自动重装初值模式模式3：拆分/组合扩展8位模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,1，模式0：13位计数器模式（以T1为例）13位计数器在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全“1”，再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号”，使TF1=1。,TH1,TL1,震荡器,1/12,(8位),(低5位),TF1,中断,启动控制,T1 引脚,TR1,GATE,INT1,高三位弃用,C/T=0,C/T=1,返回,13位加1计数器,GATE=0时，TR1=1开始定时/计数；GATE=1时（门控方式），TR=1且INT1=1时，开始工作。此种方式主要用于测量加在INT1脚上一个正脉冲的脉宽。,模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,16位计数器在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全“1”，再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号”，使TF1=1。GATE=0时，TR1=1开始定时/计数；GATE=1时（门控方式），TR=1且INT1=1时，开始工作。此种方式主要用于测量加在INT1脚上一个正脉冲的脉宽。,TL1,TH1,震荡器,1/12,(8位),(8位),TF1,中断,启动控制,T1 引脚,TR1,GATE,INT1,C/T=0,C/T=1,2，模式1：16位计数器模式（以T1为例）,16位加1计数器,模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,由TL1做计数器，TH1做初值寄存器，工作前TL1，TH1分别预置相同的初值。TL1计数后，当产生溢出，使TF1=1的同时，将TH1中的初值自动重装TL1。TL1继续计数，此模式主要用于做串行口波特率发生器（下一章讲述）。,TL1(8位),TH1(8位),震荡器,1/12,TF1,中断,控制,T1 引脚,TR1,GATE,INT1,C/T=1,C/T=0,3，模式2：8位自动重装初值模式（以T1为例）,8位加1计数器,8位初值寄存器,模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,在这种模式中，单片机将T0和T1重新进行“拆分、组合”。将T0变为由TH0，TL0组成的两个独立的8位定时/计数器。,TL0,震荡器,1/12,TF0,中断,控制,T0 引脚,TR0,GATE,INT0,C/T=0,C/T=1,TH0,TF1,中断,控制,TR1,fosc/12,在模式3时的模式中定时器T0的结构图,4，模式3 拆分/组合扩展模式（仅对T0有效）,模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,注意:模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:1,TH0计数脉冲来自内部fosc，所以它只能处于”定时”方式；2,TH0分别借用了定时器T1的TR1和TF1为自己服务，使TH0能象TL0那样用TR1启动定时，并用TF1来作为TH0的溢出中断的标志；3,此时，由于T1缺少了启动控制信号TR1和溢出中断标志TF1，那么在模式3时，T1是如何启动和工作？没有溢出中断标志TF1,则T1就不用中断方式工作（实际上连查询也不行）；没有启动控制信号TR1，TMOD设置完以后就可以开始工作，并且让它事先设定为自动重装模式（模式2、一般作为串行口的波特率发生器）。4,模式3就是将单片机原有的T0、T1两个计数器变成三个独立的计数器。,模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,在模式3时T0,T1的电路结构图,TL0八位定时/计数器,TH0八位定时器,T1(TL1,TH1)自动重装模式,TF0,TF1,将T0分解为两个计数器TL0和TH0,其中TH0借用了T1的TR1和TF1,T1已无TR1,TF1功能,建议T1做波特率发生器,TH0、TL0和T1三个计数器,模式,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,6.3 定时/计数器的控制和状态寄存器,GATE 选通门:GATE=0时，只要TRx=1，加法计数器就开始工作。一种通用模式；GATE=1时，为“门控方式”，只有INTx=TRx=“1”时，加法计数器工作，一种用于测量INTx脚高电平脉冲的宽度的模式。,定时/计数器1,定时/计数器0,1，模式控制寄存器TMOD（SFR的地址:89H）,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,C/T 计数、定时方式选择位:C/T=1时，计数方式。C/T=0时，定时方式。M1、M0 模式选择：确定四种工作模式。,注意：TMOD不能位寻址，只能用直接寻址方式访 问字节地址单元，如MOV TMOD，#20H。,控制,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2,控制寄存器TCON（SFR地址:88H）,TF0 定时/计数器T0的溢出标志:当加法计数器发生溢出时硬件自动置位，即TF0=1，向CPU发出信号，提醒CPU作出相应处理。TR0定时/计数器T0的控制位:由软件设定:TR0=1加法计数器开始工作；TR0=0加法计数器停止计数。,控制,（低4位在第8章讲述）,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,TF1定时/计数器T1的溢出标志：当加法计数器发生溢出时硬件自动置位，即TF1=1，向CPU发出信号，提醒CPU作出相应处理。TR1定时/计数器T1的控制位:由软件设定:TR1=1加法计数器开始工作；TR1=0加法计数器停止计数。,控制寄存器TCON（SFR地址:88H）,返回,（低4位在第8章讲述）,控制,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,6.4 四种模式定时常数计算,T=（TmaxTC）Tcy其中,T：定时时间；Tmax：计数最大值；TC：计数初值；Tcy：计数器计数脉冲的周期，Tcy=fosc/12，若fosc=12MHz时，Tcy=1。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,（1）模式0定时常数计算 计数方式：计数值N=213初始值x 定时方式：定时时间T=（213初始值x）Tcy,500us,例：设单片机晶振频率fosc=6MHZ，要求P1.0脚输出500us的方波信号，该方波信号的周期用定时器T1确定，采用查询方法实现。,1.晶振频率fosc=6MHZ，机器周期=12/fosc=2us，定时时间T=500us/2=250us，对于模式0的13位计数器，（最大定时时间16384us），根据方程（213x）2us 250us 可求得初始值x=1F83H=0001,1111,1000,0011B（计算值）1111,1100,0000,0011B FC03H（设定值）。2.若将定时器T1设为定时模式0，则TMOD=00H；,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,参考程序：ORG 0000H MOV TMOD,#00H;定时模式0 MOV TH1,#0FCH;初始值 MOV TL1,#03H SETB TR1;启动定时器LOOP:JNB TF1,LOOP MOV TH1,#0FCH;重置初始值 MOV TL1,#03H CLR TF1 CPL P1.0;输出值取反 AJMP LOOP END,500us,250us,250us,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,（2）模式1定时常数计算,计数方式：计数值N=216初始值x 定时方式：定时时间T=(216初始值x)Tcy,同一例题：设单片机晶振频率fosc=6MHZ，要求P1.0脚输出500us的方波信号，该方波信号的周期用定时器T1确定。,1.对于模式1的16位计数器，根据方程(216-x)2us=250us可求得初始值x=FF83H；2.将定时器T1设为定时模式1，则TMOD=10H。参考程序类同模式0例题,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,参考程序：ORG 0000H MOV TMOD,#10H;定时模式1 MOV TH1,#0FFH;初始值 MOV TL1,#83H SETB TR1;启动定时器LOOP:JNB TF1,LOOP MOV TH1,#0FFH;重置初始值 MOV TL1,#83H CLR TF1 CPL P1.0;输出值取反 AJMP LOOP END,500us,250us,250us,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,（3）模式2定时常数计算,计数方式：计数值N=28-初始值x 定时方式：定时时间T=(28-初始值x)Tcy,同一例题:设单片机晶振频率fosc=6MHZ，要求P1.0脚输出500us的方波信号，该方波信号的周期用定时器T1确定。,1.对于模式2的8位计数器，根据方程(28-x)2us 250us 可求得初始值x=83H；2.若将定时器T1设为定时模式2，则TMOD=20H。,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,参考程序：ORG 0000H MOV TMOD,#20H;定时模式2 MOV TH1,#83H;初始值 MOV TL1,#83H SETB TR1;启动定时器LOOP:JBC TF1,LOOP1 AJMP LOOPLOOP1:CPL P1.0;输出值取反 AJMP LOOP END,注意指令使用方法！,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,（4）模式3定时常数计算,模式3中的T0拆分为2个8位定时器使用，定时常数计算类似模式2；T1一般用于波特率发生器（模式2），计算方式请见串行接口一节。,例：设单片机晶振频率fosc=6MHZ，定时器T0工作于定时模式3，用于产生200us和400us的定时中断，使得P1.0和P1.1引脚上分别产生400us和800us的方波。,1.对于模式3的2个8位计数器TL0和TH0，根据方程(28-x1)2us 200us 可求得初始值x1=9CH，根据方程(28-x2)2us 400us，可求得初始值 x2=38H；2.若将定时器T0设为定时模式3，则TMOD=23H。,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,ORG 0000HMAIN:MOVTL1,#0FDH;T1初始值 MOVTH1,#0FDH MOVTL0,#9CH;T0初始值 MOVTH0,#38H MOVTMOD,#23H;T0初始化 SETBTR0;启动TL0 SETBTR1;启动TH0LOOP:JNB TF0,LOP1 CLR TF0 MOVTL0,#9CH CPLP1.0,返回,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,LOP1:JNB TF1,LOOP CLR TF1 MOV TH0,#38H CPL P1.1 AJMP LOOP END,定时常数计算,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,6.5 定时器/计数器应用中的注意问题,从运行中的定时器/计数器内读取计数值的方法时：先读TH，后读TL，再读TH，若前后两次读得的TH相同，则读得的内容正确；若不相同，则应该重新读取数据。RP:MOV A,TH0 MOV R0,TL0 CJNE A,TH0,RP MOV R1,A RET,尽量减小误差！,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2.定时器/计数器用作计数方式时，内部加法计数器对来自外部引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）的脉冲进行计数，为保证在一个机器周期的采样周期内读到相应引脚信号的变化，电平必须至少保持一个机器周期。所以输入脉冲的最高频率为振荡频率的二十四分之一（fosc/24）。,思考题：想一想，为什么？,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,3.门控位的使用,当定时器T0的GATE=1时，定时器T0的启动受INT0(P3.2)上的电平控制，当TR0=1且INT0引脚上的高电平时，定时器T0才能启动，用于测量INT0引脚上输入信号的脉冲宽度。,返回,下页举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,ORG 0000H MOV TMOD,#09H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H JB P3.2,$;等待INT0为低 SETB TR0 JNB P3.2,$;等待INT0为高 JB P3.2,$CLR TR0;停止T0 MOV 70H，TL0 MOV 71H，TH0 END,下页应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,应用举例,在80C51单片机中，已知晶振频率为12MHZ，请编程使P1.0和P1.1分别输出周期为1ms和4ms的方波脉冲信号。选择T0工作于方式1定时500s，fosc=12MHz，所以机器周期Tcy1us。根据公式（65536X）1S500s 所以，定时常数初始值X65036FE0CH,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,MOVTMOD，#01H MOVTH0，#0FEH MOVTL0，#0CH SETBTR0 DEL:MOVR7，#4D500:JBCTF0，D2 AJMPD500 D2:CPLP1.0 MOVTH0，#0FEH MOVTL0，#0CH DJNZR7，D500 CPLP1.1 AJMPDEL,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,作业(4),1.设MCS-51单片机的晶振频率为12MHZ，试用单片机的内部定时器方式产生频率为10KHZ的等宽矩形方波信号。2.P125页第5题2.P125页第7题,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,第七章 MCS-51单片机的串行接口,7.1 串行通讯概述,7.2 MCS-51串行口结构与工作原理,7.3 串行口控制寄存器SCON,7.4 串行口的工作模式,7.5 波特率及定时器T1的设定,返回章节菜单,7.6 串行接口应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.1 串行通讯概述,甲,乙,甲,乙,并行通讯示意图,串行通讯示意图,（数据各位同时传送）,（数据各位按序依次传送）,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行通讯可以实现单片机与单片机、单片机与普通微机之间的数据交换。在一些系统中,采用串行通讯的形式可将多个微处理器连接起来，构成一个完整的多CPU控制系统。串行通讯电路简单，实现远距离低成本的数据传输。缺点是一般逻辑电平与TTL不匹配，需要进行逻辑电平转换；传输速度慢。,概述,串行通讯特征：,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,异步通讯ASYNC(Asynchronous Data communication),数据是以字符或字节为单位组成字符帧传送。使用一条数据线发送或接收数据。发送与接收可以相互独立,互不同步，但双方必须使用相同的波特率和字符帧格式。,串行通讯方式分类：,概述,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,同步通讯SYNC(Synchronous Data communication),以一串字符为一个传送单位，字符间不加标识位，在一串字符的开始用同步字符标识，一帧数据的长度可以任意，硬件要求高，通讯双方须严格同步，遵守协议。传送协议一般包括：开始/结束标志、地址场和控制场、信息场、帧校验场等。,概述,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行（异步）通讯应用示意图,MCS-51 TXD（甲）RXD,RXD MCS-51 TXD（乙）,TXDRXD,RXDTXD,RS-232或485,RS-232或485,TXDRXD,RS-232,PC机COM1,COM2,单片机甲、乙之间近距离的直接通讯（2030厘米）,单片机甲乙两地之间远距离通讯（15米以内或1千米以内）,单片机与PC机之间的数据通讯（10米左右）,概述,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行通讯中的基本概念,字符帧:也称数据帧。由“起始位”+“数据位”+“停止位”构成(如下图)。,起始位,停止位,0,1,一个字符帧的格式,波特率:每秒钟传输二进制数的个数。波特率使用的单位是:bps（bit per second）位/秒。,概述,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,0,1,停止位,起始位,低位,高位,8位或9位数据,停止位,第N个字符,1,MCS-51单片机串行通讯格式,概述,10位或11位异步通讯模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行通讯的制式分为3种：1.单工通讯：数据单向传送如：电视广播 2.半双工通讯：数据可分时双向传送；如：对讲机 3.全双工通讯：可同时进行发送和接收。如：电话，网络,概述,如下页示意图,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,发送端,接收端,发送/接收端,接收/发送端,发送/接收端,接收/发送端,单工通讯（Simplex）,2.半双工通讯（Half Duplex）,3.双工通讯（Full Duplex）,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.2 MCS-51串行口结构与工作原理,MCS-51的串行口电路是一个独立的硬件逻辑部件，其中有两个分别用来存放发送和接收数据的数据缓冲寄存器，它们都用SBUF表示，在SFR中的地址都为99H，但在物理结构上，它们是两个独立的缓冲器。,由于发送SBUF与接收的SBUF是两个不同的硬件逻辑部件，所以在硬件设计上保证了51单片机串行口是一个可以同时发送与接收的”全双工”接口。,如下页结构示意图,MCS-51串口,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,接收SBUF 移位寄存器,发送SBUF 移位寄存器,内部总线,CPU,MCS-51,RXDP3.0,TXDP3.1,SBUF是一个能够独立完成数据接收、数据发送操作的硬件电路，CPU只要将数据送到发送SBUF（MOV SBUF,A）后，SBUF便独立工作，一位一位的发送数据；同理，当外部串行数据开始经RXD送入SBUF时，电路自动启动接收，直至完成一帧数据的接收。,返回,MCS-51串口,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.3 串行口控制寄存器SCON(地址:98H),SM0 SM1:串行口工作模式选择位。,主要用于设置串行接口的工作方式和控制运行等,RI,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,SM2,RI:完成一帧数据接收标志，原始应软件清零，接收完成 硬件使RI=1，CPU查询到该标志后方可读取数据；,TI:完成一帧数据发送标志，原始应软件清零，发送完成硬件 使TI=1，CPU查询到该标志后方可继续发送下一帧数据；,RB8:在9位数据传送的模式2、3时，接收到的第9位数据；。,TB8:在9位数据传送的模式2、3时，将要发送的第9位数据；,REN:允许接收位，REN=1时允许接收，由软件置位或清零。,MCS-51串口,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,SM2:多机通信使能位.1，模式0、1时:SM2不用，应设为0。2，模式2、3时:SM2=0，无论RB8如何，接收到数据后RI能被激活，即硬件可以置RI=1，向CPU提请中断。若SM2=1，收到的第9位（RB8）=0时，则RI不会被激活；若SM2=1且RB8=1时，RI才能被激活。,返回,在接收方式时，当SM2=1时，能否接收到数据取决于对方发送的第9位数据TB8，由发送方来控制接收方的数据接收。此种方式（SM2=1）主要用于多机通信。,MCS-51串口,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.4 串行口的工作模式,特点:同步移位寄存器方式，其波特率固定为 fosc/12。在这种模式下RXD（P3.0）做数据口；TXD（P3.1）做移位脉冲输出端。在移位过程中，先移数据的低位。（注意：移位脉冲的频率就是模式0的波特率）主要功能:使用串行口扩展并行口，理论上可以扩展 n8 位的并行口。,MCS-51RXDTXD,Data 外部移位寄存器cp,移位脉冲,串行数据,并行的数据(8位),7.4.1 串行口模式0,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行口模式0的时序信号（发送）,D1,D0,D2,D3,D4,D5,D6,D7,RXD端数据,TXD端同步脉冲,TI中断标志,MOV SBUF,A 指令执行到发送结束的10个机器周期,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,MCS-51P3.0P3.1P1.0,QA QHA,B 74LS164/CLR CLK,QA QHA,B 74LS164/CLR CLK,RXD,TXD,+5V,使用2片74LS164构成的16位输出扩展口,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,模式0的时序信号（接收）,写SCON（RI=0）,RI,对RXD采样,TXD同步脉冲,RI中断标志,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,MCS-51P3.0P3.1P1.0,H G F E D C B AQH 74LS165 SIN S/L CLK,H G F E D C B AQH 74LS165 SIN S/L CLK,RXD,TXD,16位并行I/O端口,74LS165:AH:8位并行数据输入端；SIN:串行数据输入端；QH:串行数据输出端；S/L:=0时锁存并行数据，=1时允许串行移位。,并入串出移位寄存器,使用2片74LS165构成的16位输入扩展口,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.4.2 串行口模式1,特点:10位传输格式(1个起始位+8个数据位+1个停止位)；用于串行通讯的异步方式；可变波特率（定时器T1的溢出速率来确定，所以在此种模式下，首先要对T1进行初始化以确定串行口的波特率）。,发送操作：在TI=0时，执行MOV SBUF,A 指令后从TXD端开始发送数据。当发送完8位数据后自动的添加一个高电平的停止位，并将TI置位。,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,接收操作：在REN=1且RI=0的条件下进行。串行口的接收控制器对RXD线进行采样，其采样频率是接收时钟的16倍。当连续8次采集到RXD线上为低电平时，检测电路便认定RXD线上有了“起始位”，在此后，便开始在每次第7、8、9三个脉冲时进行RXD采样，采取“三中取二”的原则来确定接收的数据（如下页图所示）。,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行口模式1时数据帧格式及接收采样示意图,起始位,8位数据,停止位,对RXD线的数据以16倍速度采样,当连续8次采集到低电平时，便确认起始位到来,在每个第7,8,9个脉冲对RXD采样并采用“以三取二”来确定采集的数据,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,返回,上面的条件意味着：要想得到接收的数据，在接收前必须事先清零RI，使得接收SBUF清空。这样可以保证通信数据不会丢失！,当接收到停止位时，必须满足：RI=0且SM2=0，才能把接收的数据送到SBUF中（停止位送SCON的RB8中，并使RI=1），否则数据丢失。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.4.3 串行口模式2、3,特点：模式2、3都是11位传输格式（1个起始位9个数据位1个停止位)，不同之处是波特率；波特率:模式2：固定为fosc/64或fosc/32。模式3：可变，由定时器T1的溢出速率来确定。,起始位,8+1位数据,停止位,第9 位,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,模式2、3的发送过程类似于模式1，唯一的区别在于数据帧中数据是9位。这样，在发送一帧数据时，CPU除了要把8位数据送SBUF外（MOV SBUF,A),还要事先将第9位数据送到TB8中。如：第9位（TB8）=1时，SETB TB8 若第9位（TB8）=0时：CLR TB8【例如】SETB TB8 或：CLR TB8 MOV SBUF,A MOV SBUF,A,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,模式2、3的接收过程类似于模式1，不同的是：模式1时，SCON中的RB8是接收到的停止位（“1”）；而模式2、3时，RB8是接收到的第9位。,在模式1，接收操作只有在RI=0，且REN=1时数据可以接收。而模式2、3的接收条件是：a，RI=0且SM2=0（与RB8的状态无关）；或：b，RI=0且RB8=1（SM2=1时）。只有满足a或满足b的条件时,接收到的数据才能送到SBUF，并使RI=1激活，否则接收无效且RI不能置位。,工作模式,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,RI=0是保证SBUF空（每次取走数据时通过软件复位RI，如果没有取走数据则RI=1），保证接收到的数据不丢失。,工作模式,如何理解、利用后一个条件SM2和RB8来控制接收？令SM2=0可以保证RB8正确的接收奇偶校验位*；令SM2=1可以利用接收到的RB8控制接收是否有效。即 RB8=1时接收有效；RB8=0时接收无效。SM2也称“多机通讯位”，主要用于多机通讯。,*奇偶效验：一种防止串行通讯出错的方法，下页详细解释。,为了保证通讯可靠，还可以采用累加和、异或等其它校验方法。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,奇偶校验（1）,奇偶校验是检验串行通信双方传输的数据正确与否的一项措施，但并不能保证通信数据的传输一定正确。即如果奇偶校验发生错误，表明数据传输一定出错了；如果奇偶校验没有出错，绝不等于数据传输完全正确。,奇校验规定：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为奇数。偶校验规定：8位有效数据连同1位附加位中，二进制“1”的个数为偶数。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,奇偶校验（2）,约定发送采用奇校验：若发送的8位有效数据中“1”的个数为偶数，则要人为在附加位中添加一个“1”一起发送；若发送的8位有效数据中“1”的个数已为奇数，则要人为在附加位中添加一个“0”一起发送。,约定接收采用奇校验：若接收到的9位数据中“1”的个数为奇数，则表明接收正确，取出8位有效数据即可；若接收到的9位数据中“1”的个数为偶数，则表明接收出错！应当进行出错处理。,采用偶校验时，处理方法与奇校验类似。,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行口模式2、3时数据帧格式,发送时：将SCON中的TB8作为第9位数据发送；接收时：将接收来的第9位送到SCON中的RB8中。,起始位,9位数据,停止位,工作模式,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,7.5 波特率及定时器T1的设定,在串行口的异步通讯中，发送方与接收方可以是两个互相独立的计算机系统，它们的系统时钟（振荡频率）可以各不相同，在这种条件下通讯正确的条件是：1，要有相同的字符帧格式；2，要有相同的波特率。,返回,MCS-51单片机的串行口四种模式的波特率各不相同。其中模式1、3的波特率就是由定时器T1的溢出率来决定的，如下页图所示。,加法计数器从初值到溢出的时间，每溢出一次，传送一个位！,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,4 种通讯模式的波特率,当SMOD=1时，B=fosc/32；当SMOD=0时，B=fosc/64。PCON.7（SMOD）“波特率加倍”位，其中PCON为电源控制寄存器，祥见P48）。,波特率设置,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,那么，如何设定可变波特率呢？,在编制串行口通讯（模式1、3）程序时，在程序的初始化中，通过定时器T1进行波特率的设定，即对T1进行初始化。,T1初始化的主要任务就是：1，设置T1的工作方式为非门控定时方式；工作模式为模式2（8位自动重装方式）。,2，计算定时常数并分别送给TH1、TL1。波特率计算公式：B=2SMODT1溢出率/32,3，启动定时器T1（SETB TR1）。,波特率设置,TMOD设置,想一想为什么？,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,T1溢出周期=28(TL1)12/fosc,当波特率较低时，T1也可采用工作方式1，这时必须考虑T1重装时间常数。,所以，波特率B（2SMOD/32）/T1溢出周期(2SMOD/32)fosc/12(28(TL1),TL1TH12562SMODfosc/(3212B),波特率设置,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,常用波特率（P132）,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,为什么51系列单片机常用11.0592MHZ的晶振呢?,因为它能够准确地划分成时钟频率，与UART(通用异步接收器/发送器)常见的波特率相关。用11.0592MHZ可以得到准确的数值，而用12MHZ就不能得到整数数值。通信是一定要准确发送和接收的，否则积累误差就会产生，导致通讯不能正常进行。,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,串行接口应用举例,返回,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,应用（一）：串行口应用编程一般格式（1）初始化编程格式：MOV SCON,#控制状态字;写方式字且TI=RI=0 SETB SMOD;波特率加倍吗？MOV TMOD,#20H;T1作波特率发生器 MOV TH1,#X;可变波特率设置 MOV TL1,#X SETB TR1 SETB ES;开串行口中断 SETB EA,（2）发送程序（一般采用查询方式）：LOOP:MOV SBUF,R0;取数 INC R0;指向下一个数据,绿色选用,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,JNB TI,$;查询等待 CLR TI;为下一次发送准备 DJNZ R2，LOOP,（3）接收程序：REN=1、RI=0等待接收，当RI=1,才可以从SBUF读取数据。1.查询方式（不常用）：WAIT:JBC RI，NEXT;查询等待 SJMP WAITNEXT:MOV R0，SBUF;读取接收数据 INC R0;准备下一次接收 DJNZ R2，WAIT,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2.中断方式（常用，将在下一章详述）：ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0023H AJMP RINTMAIN:.;初始化编程 SJMP$;其它任务RINT:MOV R0，SBUF;读取接收数据 CLR RI;清中断标志 INC R0 RETI,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,应用（二）：异步通讯程序举例,【例2】将A单片机片内RAM 50H起始单元的16个数据通过串行口接口发送到B单片机的片内RAM以30H起始的连续单元保存。要求发送波特率为2400bps（设晶振为11.0592MHz，常用波特率请见P132表7-1）。1.发送方程序：ORG 0000H MOV SCON,#40H;串行口方式1 MOV TMOD,#20H;T1方式2定时,T1定时常数为0F4H,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,MOV TL1,#0F4H;写入T1时间常数 MOV TH1,#0F4H SETB TR1;启动波特率发生 MOV R0，#50H;设数据指针 MOV R7，#10H;数据长度LOOP：MOV SBUF，R0;启动一次发送 JNB TI,$;等待发送完毕 CLR TI;清发送结束标志 INC R0;修改指针 DJNZ R7,LOOP;是否发送完？SJMP$END,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2.接收方程序：ORG0000HMOVSCON,#50H;方式1,允许接收 MOVTMOD,#20H MOVTL1,#0F4H MOVTH1,#0F4H SETBTR1 MOVR0,#30H;设数据指针 MOVR7,#10H;接收数据长度,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,RINT：JNB RI，$MOV R0,SBUF;保存一个数据 CLR RI INC R0;修改指针 DJNZ R7，RINT;接收完毕?SJMP$END,返回,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,应用（三）：带奇偶校验位的数据传送,奇偶校验：收到的第9位RB8是发送方送来的奇偶校验位。在这种情况下必须令SM2=0，否则接收的校验位RB8=0时，将影响数据的接收（因为RB8有时为“1”，而有时为“0”）。当接收数据后，对 PSW.0位进行判断，将此结果与RB8进行比较，查看结果是否与约定的相符合。,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,【例3】将A单片机片内RAM 50H起始单元的16个数据通过串行口接口发送到B单片机的片内RAM以30H起始的连续单元保存。要求发送波特率为2400bps（设晶振为11.0592MHz）并进行奇偶校验。1.发送方程序 ORG 0000H MOV SCON,#0C0H;串行口方式3 MOV TMOD,#20H;T1方式2定时 MOV TL1,#0F4H;写入T1时间常数 MOV TH1,#0F4H SETB TR1;启动T1 MOV R0，#50H;设数据指针 MOV R7，#10H;数据长度,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,LOOP：MOV A，R0;取一个字符 MOV C，P;加奇偶校验 MOV TB8，C MOV SBUF，A;启动一次发送 JNB TI,$CLR TI;清发送结束标志 INC R0;修改指针 DJNZ R7，LOOP;是否发送完？SJMP$END,应用举例,微机原理及应用多媒体课件 江南大学,2.接收方程序：ORG 0000H MOV SCON,#0C0H 或0D0H MOV TMOD,#20H