单片机内部资源及编程.ppt

第6章 MCS-51单片机内部资源及编程,MCS-51单片机的内部资源主要有并行I/O口、定时器/计数器、串行接口以及中断系统，MCS-51单片机的大部分功能就是通过对这些资源的利用来实现的。下面分别对其介绍，并用汇编语言和C语言分别给出相应例子。,6.1 并行输入/输出接口,6.1.1 并行口应用与编程,【例6-1】利用单片机的P1口接8个发光二极管，P0口接8个开关，编程实现，当开关动作时，对应的发光二极管亮或灭。只须把P0口的内容读出后，通过P1口输出即可。汇编程序：ORG 0100HMOV P0，#0FFHLOOP：MOV A，P0MOV P1，ASJMP LOOP,C51语言程序：#include void main(void)unsigned char i;P0=0 xff;for(;)i=P0;P1=i;,6.2 定时/计数器接口,6.2.1 定时/计数器的主要特性,1MCS-51系列中51子系列有两个16位的可编程定时/计数器：定时/计数器T0和定时/计数器T1，52子系列有三个，还有一个定时/计数器T2。2每个定时/计数器既可以对系统时钟计数实现定时，也可以对外部信号计数实现计数功能，通过编程设定来实现。3每个定时/计数器都有多种工作方式，其中T0有四种工作方式；T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程可设定工作于某种方式。4每一个定时/计数器定时计数时间到时产生溢出，使相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。,6.2.1 定时/计数器T0、T1的结构及工作原理,加法计数器在使用时注意两个方面。第一，由于它是加法计数器，每来一个计数脉冲，加法器中的内容加1个单位，当由全1加到全0时计满溢出，因而，如果要计N个单位，则首先应向计数器置初值为X，且有：初值X=最大计数值（满值）M计数值N 在不同的计数方式下，最大计数值（满值）不一样，一般来说，当定时器/计数器工作于R位计数方式时，它的最大计数值（满值）为2的R次幂。第二，当定时/计数器工作于计数方式时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上的输入脉冲计数，计数过程如下：在每一个机器周期的S5P2时刻对T0（P3.4）或T1（P3.5）上信号采样一次，如果上一个机器周期采样到高电平，下一个机器周期采样到低电平，则计数器在下一个机器周期的S3P2时刻加1计数一次。因而需要两个机器周期才能识别一个计数脉冲，所以外部计数脉冲的频率应小于振荡频率的1/24。,6.2.2 定时/计数器的方式和控制寄存器,一定时/计数器的方式寄存器TMOD,其中：M1、M0为工作方式选择位，用于对T0的四种工作方式，T1的三种工作方式进行选择，选择情况如下,C/T：定时或计数方式选择位，当C/T=1时工作于计数方式；当C/T=0时工作于定时方式。,GATE：门控位，用于控制定时/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。,二定时/计数器的控制寄存器TCON,其中：TF1：定时/计数器T1的溢出标志位，当定时/计数器T1计满时，由硬件使它置位，如中断允许则触发T1中断。进入中断处理后由内部硬件电路自动清除。TR1：定时/计数器T1的启动位，可由软件置位或清零，当TR1=1时启动；TR1=0时停止。,TF0：定时/计数器T0的溢出标志位，当定时/计数器T0计满时，由硬件使它置位，如中断允许则触发T0中断。进入中断处理后由内部硬件电路自动清除。TR0：定时/计数器T0的启动位，可由软件置位或清零，当TR0=1时启动；TR0=0时停止。,6.2.3 定时/计数器的工作方式,一方式0,方式1是13位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的13次幂，等于8192。如计数值为N，则置入的初值X为：X=8192-N 如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为7192，转换成二进制数为，则TH0=11100000B，TL0=00011000B。,二方式1,方式1的结构与方式0结构相同，只是把13位变成16位，16位的加法计数器被全部用上。,由于是16位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的16次幂，等于65536。如计数值为N，则置入的初值X为：X=65536-N如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为65536-1000=64536，转换成二进制数为，则TH0=11111100B，TL0=00011000B。,三方式2,方式2下，16位的计数器只用了8位来计数，用的是TL0（或TL1）的8位来进行计数，而TH0（或TH1）用于保存初值。当TL0（或TL1）计满时则溢出，一方面使TF0（或TF1）置位，另一方面溢出信号又会触发图6.5上的三态门，使三态门导通，TH0（或TH1）的值就自动装入TL0（或TL1）。,由于是8位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为2的8次幂，等于256。如计数值为N，则置入的初值X为：X=256-N 如定时/计数器T0的计数值为100，则初值为256-100=156，转换成二进制数为10011100B，则TH0=TL0=10011100B。注意:由于方式2计满后，溢出信号会触发三态门自动地把TH0（或TH1）的值装入TL0（或TL1）中，因而如果要重新实现N个单位的计数，不用重新置入初值。,四方式3,方式3只有定时/计数器T0才有，当M1M0两位为11时，定时/计数器T0工作于方式3，方式3的结构如下图.方式3下，定时/计数器T0被分为两个部分TL0和TH0，其中，TL0可作为定时/计数器使用，占用T0的全部控制位：GATE、C/T、TR0和TF0；而TH0固定只能作定时器使用，对机器周期进行计数，这时它占用定时/计数器T1的TR1位、TF1位和T1的中断资源。,6.2.4 定时/计数器的初始化编程及应用,一定时/计数器的编程,MCS-51单片机定时/计数器初始化过程如下：1根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。2根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。3根据需要开放定时/计数器中断（后面须编写中断服务程序）。4设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。5.等待定时/计数时间到，到则执行中断服务程序；如用查询处理则编写查询程序判断溢出标志，溢出标志等于1，则进行相应处理。,二定时/计数器的应用,通常利用定时/计数器来产生周期性的波形。利用定时/计数器产生周期性波形的基本思想是：利用定时/计数器产生周期性的定时，定时时间到则对输出端进行相应的处理。如产生周期性的方波只须定时时间到对输出端取反一次即可。,【例6-2】设系统时钟频率为12MHZ，用定时/计数器T0编程实现从P1.0输出周期为500s的方波。分析：从P1.0输出周期为500s的方波，只须P1.0每250s取反一次则可。当系统时钟为12MHZ，定时/计数器T0工作于方式2时，最大的定时时间为256s，满足250s的定时要求，方式控制字应设定为00000010B（02H）。系统时钟为12MHZ，定时250s，计数值N为250，初值X=256-250=6，则TH0=TL0=06H。,汇编程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 000BH；中断处理程序CPL P1.0RETIORG 0100H；主程序MAIN：MOV TMOD，#02HMOV TH0，#06HMOV TL0，#06HSETB EASETB ET0SETB TR0SJMP$END,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_0=P10;void main()TMOD=0 x02;TH0=0 x06;TL0=0 x06;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1);void time0_int(void)interrupt 1/中断服务程序 P1_0=!P1_0;,(1)采用中断处理方式的程序：,（2）采用查询方式处理的程序,汇编程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H；主程序MAIN：MOV TMOD,#02HMOV TH0,#06HMOV TL0,#06HSETB TR0LOOP:JBC TF0,NEXT；查询计数溢出SJMP LOOPNEXT:CPL P1.0SJMP LOOPSJMP$END,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_0=P10;void main()char i;TMOD=0 x02;TH0=0 x06;TL0=0 x06;TR0=1;for(;)if(TF0)TF0=0;P1_0=!P1_0;/查询计数溢出,如果定时时间大于65536s，这时用一个定时/计数器直接处理不能实现，这时可用两个定时/计数器共同处理或一个定时/计数器配合软件计数方式处理。,【例6-3】设系统时钟频率为12MHZ，编程实现从P1.1输出周期为1s的方波。根据例6-2的处理过程，这时应产生500ms的周期性的定时，定时到则对P1.1取反就可实现。由于定时时间较长，一个定时/计数器不能直接实现，可用定时/计数器T0产生周期性为10ms的定时，然后用一个寄存器R2对10ms计数50次或用定时/计数器T1对10ms计数50次实现。系统时钟为12MHZ，定时/计数器T0定时10ms，计数值N为10000，只能选方式1，方式控制字为00000001B（01H），初值X：则TH0=11011000B=D8H，TL0=11110000B=F0H。,（1）用寄存器R2作计数器软件计数，中断处理方式。汇编程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP INTT0ORG 0100HMAIN：MOV TMOD，#01HMOV TH0，#0D8HMOV TL0，#0F0HMOV R2，#00HSETB EASETB ET0SETB TR0SJMP$INTT0：MOV TH0，#0D8H,MOV TL0，#0F0HINC R2CJNE R2，#32H，NEXTCPL P1.1MOV R2，#00HNEXT：RETIEND,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_1=P11;char i;void main()TMOD=0 x01;TH0=0 xD8;TL0=0 xf0;EA=1;ET0=1;i=0;TR0=1;while(1);void time0_int(void)interrupt 1/中断服务程序TH0=0 xD8;TL0=0 xf0;i+;if(i=50)P1_1=!P1_1;i=0;,（2）用定时/计数器T1计数实现，定时/计数器T1工作于计数方式时，计数脉冲通过T1（P3.5）输入，设定时/计数器T0定时时间到对T1（P3.5）取反一次，则T1（P3.5）每20ms产生一个计数脉冲，那么定时500ms只须计数25次，设定时/计数器T1工作于方式2，初值X=256-25=231=11100111B=E7H，TH1=TL1=E7H。因为定时/计数器T0工作于方式1，定时，则这时方式控制字为01100001B（61H）。定时/计数器T0和T1都采用中断方式工作。,汇编程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHMOV TH0，#0D8HMOV TL0，#0F0HCPL P3.5RETI,ORG 001BHCPL P1.1RETI,ORG 0100HMAIN：MOV TMOD，#61HMOV TH0，#0D8HMOV TL0，#0F0HMOV R2，#00HMOV TH1，#0E7HMOV TL1，#0E7HSETB EASETB ET0SETB ET1SETB TR0SETB TR1SJMP$END,C语言程序如下：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_1=P11;sbit P3_5=P35;void main(),TMOD=0 x61;TH0=0 xD8;TL0=0 xf0;TH1=0 xE7;TL1=0 xE7;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;TR1=1;while(1);void time0_int(void)interrupt 1/T0中断服务程序 TH0=0 xD8;TL0=0 xf0;P3_5=!P3_5;void time1_int(void)interrupt 3/T1中断服务程序 P1_1=!P1_1;,6.3 串行接口,6.3.1 通讯的基本概念,一并行通信和串行通信,计算机与外界的通信有两种基本方式：并行通信和串行通信。,根据信息传送的方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工3种。,二同步通信和异步通信,串行通信按信息的格式又可分为异步通信和同步通信两种方式。,1串行异步通信方式,串行异步通信方式的特点是数据在线路上传送时是以一个字符（字节）为单位，未传送时线路处于空闲状态，空闲线路约定为高电平“1”。传送一个字符又称为一帧信息，传送时每一个字符前加一个低电平的起始位，然后是数据位，数据位可以是58位，低位在前，高位在后，数据位后可以带一个奇偶校验位，最后是停止位，停止位用高电平表示，它可以是1位、1位半或2位。格式如图.,由于一次只传送一个字符，因而一次传送的位数比较少，对发送时钟和接收时钟的要求相对不高，线路简单，但传送速度较慢。,2串行同步通信方式,串行同步通信方式的特点是数据在线路上传送时以字符块为单位，一次传送多个字符，传送时须在前面加上一个或两个同步字符，后面加上校验字符，格式如图：,同步方式时一次连续传送多个字符，传送的位数多，对发送时钟和接收时钟要求较高，往往用同一个时钟源控制，控制线路复杂，传送速度快。,三波特率,波特率是指串行通信中，单位时间传送的二进制位数，单位为bps。,在异步通信中，传输速度往往又可用每秒传送多少个字节来表示（Bps）。它与波特率的关系为：波特率（bps）=一个字符的二进制位数字符/秒（Bps）,例如：每秒传送200个字符，每个字符1位起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。则波特率为2200bps。,6.3.2 MCS-51单片机串行口功能与结构,一功能,MCS-51单片机具有一个全双工的串行异步通信接口，可以同时发送、接收数据，发送、接收数据可通过查询或中断方式处理，使用十分灵活,它有四种工作方式，分别是方式0、方式1、方式2和方式3。其中：方式0，称为同步移位寄存器方式，一般用于外接移位寄存器芯片扩展I/O接口。方式1，8位的异步通信方式，通常用于双机通信。方式2和方式3，9位的异步通信方式，通常用于多机通信。,二结构,MCS-51单片机串行口主要由发送数据寄存器、发送控制器、输出控制门、接收数据寄存器、接收控制器、输入移位寄存器等组成,从用户使用的角度，它由三个特殊功能寄存器组成：发送数据寄存器和接收数据寄存器合起用一个特殊功能寄存器SBUF（串行口数据寄存器），串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON。,三串行口控制寄存器SCON,其中：SM0、SM1：串行口工作方式选择位。用于选择四种工作方式,SM2：多机通信控制位。,REN：允许接收控制位。当REN=1，则允许接收，当REN=0，则禁止接收。,TB8：发送数据的第9位。,RB8：接收数据的第9位。,TI：发送中断标志位。,RI：接收中断标志位。,四电源控制寄存器PCON,当SMOD位为1，则串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。,6.3.3 串行口的工作方式,一方式0,方式0通常用来外接移位寄存器，用作扩展I/O口。方式0工作时波特率固定为：fosc/12。工作时，串行数据通过RXD输入和输出，同步时钟通过TXD输出。发送和接收数据时低位在前，高位在后，长度为8位。,（1）发送过程,在TI=0时，当CPU执行一条向SBUF写数据的指令时，如MOV SBUF，A，就启动发送过程。经过一个机器周期，写入发送数据寄存器中的数据按低位在前，高位在后从RXD依次发送出去，同步时钟从TXD送出。8位数据（一帧）发送完毕后，由硬件使发送中断标志TI置位，向CPU申请中断。,（2）接收过程,在RI=0的条件下，将REN（SCON.4）置“1”就启动一次接收过程。串行数据通过RXD接收，同步移位脉冲通过TXD输出。在移位脉冲的控制下，RXD上的串行数据依次移入移位寄存器。当8位数据（一帧）全部移入移位寄存器后，接收控制器发出“装载SBUF”信号，将8位数据并行送入接收数据缓冲器SBUF中，同时，由硬件使接收中断标志RI置位，向CPU申请中断。,二方式1,方式1为8位异步通信方式，在方式1下，一帧信息为10位：1位起始位（0），8位数据位（低位在前）和1位停止位（1）。TXD发送数据端，RXD为接收数据端。波特率可变，由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定。即：波特率=2SMOD（T1的溢出率）/32。,（1）发送过程,在TI=0时，当CPU执行一条向SBUF写数据的指令时，如MOV SBUF，A，就启动了发送过程。数据由TXD引脚送出，发送时钟由定时/计数器T1送来的溢出信号经过16分频或32分频后得到，,在发送时钟的作用下，先通过TXD端送出一个低电平的起始位，然后是8位数据（低位在前），其后是一个高电平的停止位，当一帧数据发送完毕后，由硬件使发送中断标志TI置位，向CPU申请中断，完成一次发送过程。,（2）接收过程,当允许接收控制位REN被置1，接受器就开始工作，由接收器以所选波特率的16倍速率对RXD引脚上的电平进行采样。当采样到从“1”到“0”的负跳变时，启动接收控制器开始接收数据。在接收移位脉冲的控制下依次把所接收的数据移入移位寄存器，当8位数据及停止位全部移入后，根据以下状态，进行响应操作。,如果RI=0、SM2=0，接收控制器发出“装载SBUF”信号，将输入移位寄存器中的8位数据装入接收数据寄存器SBUF，停止位装入RB8，并置RI=1，向CPU申请中断。如果RI=0、SM2=1，那么只有停止位为“1”才发生上述操作。RI=0、SM2=1且停止位为“0”，所接收的数据不装入SBUF，数据将会丢失。如果RI=1，则所接收的数据在任何情况下都不装入SBUF，即数据丢失。,三方式2和方式3,方式2和方式3时都为9位异步通信接口，接收和发送一帧信息长度为11位，即1个低电平的起始位，9位数据位，1个高电平的停止位。发送的第9位数据放于TB8中，接收的第9位数据放于RB8中。TXD为发送数据端，RXD为接收数据端。方式2和方式3的区别在于波特率不一样，其中方式2的波特率只有两种：fosc/32或fosc/64，方式3的波特率与方式1的波特率相同，由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定，即：波特率=2SMOD（T1的溢出率）/32。在方式1时，也需要对定时/计数器T1进行初始化。,1发送过程,方式2和方式3发送的数据为9位，其中发送的第9位在TB8中，在启动发送之前，必须把要发送的第9位数据装入SCON寄存器中的TB8中。准备好TB8后，就可以通过向SBUF中写入发送的字符数据来启动发送过程，发送时前8位数据从发送数据寄存器中取得，发送的第9位从TB8中取得。一帧信息发送完毕，置TI为1。,2接收过程,方式2和方式3的接收过程与方式1类似，当REN位置1时也启动接收过程，所不同的是接收的第9位数据是发送过来的TB8位，而不是停止位，接收到后存放到SCON中的RB8中，对接收是否有判断也是用接收的第9位，而不是用停止位。其余情况与方式1相同。,6.3.4 串行口的编程及应用,一串行口的初始化编程,1串行口控制寄存器SCON位的确定。,根据工作方式确定SM0、SM1位；对于方式2和方式3还要确定SM2位；如果是接收端，则置允许接收位REN为1；如果方式2和方式3发送数据，则应将发送数据的第9位写入TB8中。,2设置波特率。,对于方式0，不需要对波特率进行设置。对于方式2，设置波特率仅须对PCON中的SMOD位进行设置。,对于方式1和方式3，设置波特率不仅须对PCON中的SMOD位进行设置，还要对定时/计数器T1进行设置，这时定时/计数器T1一般工作于方式28位可重置方式，初值可由下面公式求得：由于：波特率=2SMOD（T1的溢出率）/32则：T1的溢出率=波特率32/2SMOD而T1工作于方式2的溢出率又可由下式表示：T1的溢出率=fosc/（12（256-初值）所以：T1的初值=256-fosc2SMOD/（12波特率32）,二串行口的应用,通常用于三种情况：利用方式0扩展并行I/O口；利用方式1实现点对点的双机通信；利用方式2或方式3实现多机通信。,1利用方式0扩展并行I/O口,MCS-51单片机的串行口在方式0时，当外接一个串入并出的移位寄存器，就可以扩展并行输出口，当外接一个并入串出的移位寄存器时，就可以扩展并行输入口。,【例6-4】用8051单片机的串行口外接串入并出的芯片CD4094扩展并行输出口控制一组发光二极管,使发光二极管从左至右延时轮流显示。,CD4094是一块8位的串入并出的芯片，带有一个控制端STB，当STB=0时，打开串行输入控制门，在时钟信号CLK的控制下，数据从串行输入端DATA一个时钟周期一位依次输入；当STB=1，打开并行输出控制门，CD4094中的8位数据并行输出。使用时，8051串行口工作于方式0，8051的TXD接CD4094的CLK，RXD接DATA，STB用P1.0控制，8位并行输出端接8个发光二极管。如图所示。,设串行口采用查询方式，显示的延时依靠调用延时子程序来实现。程序如下：汇编程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN：MOV SCON，#00HMOV A，#01HCLR P1.0START：MOV SBUF，ALOOP：JNB TI，LOOPSETB P1.0ACALL DELAYCLR TI,RL ACLR P1.0SJMP STARTDELAY：MOV R7，#05HLOOP2：MOV R6，#0FFHLOOP1：DJNZ R6，LOOP1DJNZ R7，LOOP2RETEND,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_0=P10;void main()unsigned char i,j;SCON=0 x00;j=0 x01;for(;)P1_0=0;SBUF=j;while(!TI);P1_0=1;TI=0;for(i=0;i=254;i+);j=j*2;if(j=0 x00)j=0 x01;,【例6-5】用8051单片机的串行口外接并入串出的芯片CD4014扩展并行输入口，输入一组开关的信息。,CD4014是一块8位的并入串出的芯片，带有一个控制端P/S，当P/S=1时，8位并行数据置入到内部的寄存器；当P/S=0时，在时钟信号CLK的控制下，内部寄存器的内容按低位在前从QB串行输出端依次输出；使用时，8051串行口工作于方式0，8051的TXD接CD4094的CLK，RXD接QB，P/S用P1.0控制，另外，用P1.1控制8并行数据的置入。如图所示。,串行口方式0数据的接收，用SCON寄存器中的REN位来控制，采用查询RI的方式来判断数据是否输入。程序如下：汇编程序：ORG 0000HLJMP MAINORG 0100HMAIN：SETB P1.1START：JB P1.1，STARTSETB P1.0CLR P1.0MOV SCON，#10HLOOP：JNB RI，LOOPCLR RIMOV A，SBUF,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbit P1_0=P10;sbit P1_1=P11;void main()unsigned char i;P1_1=1;while(P1_1=1);P1_0=1;P1_0=0;SCON=0 x10;while(!RI);RI=0;i=SBUF;,2利用方式1实现点对点的双机通信,要实现甲与乙两台单片机点对点的双机通信，线路只须将甲机的TXD与乙机的RXD相连，将甲机的RXD与乙机的TXD相连，地线与地线相连。,【例6-6】用汇编语言编程通过串行实现将甲机的片内RAM中30H3FH单元的内容传送到乙机的片内RAM的40H4FH单元中。,线路连接如图,甲、乙两机都选择方式1：8位异步通信方式，最高位用作奇偶校验，波特率为1200bps，甲机发送，乙机接收，因此甲机的串口控制字为40H，乙机的串口控制字为50H。,由于选择的是方式1，波特率由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定。则须对定时/计数器T1初始化。设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为12MHZ，由于波特率为1200。定时/计数器T1选择为方式2，则初值为：初值=256-fosc2SMOD/（12波特率32）=256-12000000/（12120032）230=E6H根据要求定时/计数器T1的方式控制字为20H。甲机的发送程序：TSTART：MOV TMOD，#20H MOV TL1，#0E6HMOV TH1，#0E6HMOV PCON，#00HMOV SCON，#40HMOV R0，#30HMOV R7，#10HSETB TR1LOOP：MOV A，R0,MOV C，PMOV A.7，C MOV SBUF，AWAIT：JNB TI，WAIT CLR TI INC R0 DJINZ R7，LOOP RET,乙机接收程序：RSTART：MOV TMOD，#20H MOV TL1，#0E6H MOV TH1，#0E6HMOV PCON，#00HMOV R0，#40H MOV R7，#10HSETB TR11LOOP：MOV SCON，#50H WAIT：JNB RI，WAITMOV A，SBUFMOV C，PJC ERROR ANL A，#7FH MOV R0，AINC R0DJINZ R7，LOOPRET,3多机通信,通过MCS-51单片机串行口能够实现一台主机与多台从机进行通信，主机和从机之间能够相互发送和接收信息。但从机与从机之间不能相互通信。,MCS-51单片机串行口的方式2和方式3是9位异步通信，发送信息时，发送数据的第9位由TB8取得，接收信息的第9位放于RB8中，而接收是否有效要受SM2位影响，当SM2=0时，无论接收的RB8位是0还是1，接收都有效，RI都置1；当SM2=1时，只有接收的RB8位等于1时，接收才有效，RI才置1。利用这个特性便可以实现多机通信。多机通信时，主机每一次都向从机传送两个字节信息，先传送从机的地址信息，再传送数据信息，处理时，地址信息的TB8位设为1，数据信息的TB8位设为0。,多机通信过程如下：（1）所有从机的SM2位开始都置为1，都能够接收主机送来的地址。（2）主机发送一帧地址信息，包含8位的从机地址，TB8置1，表示发送的为地址帧。,（3）由于所有从机的SM2位都为1，从机都能接收主机发送来的地址，从机接收到主机送来的地址后与本机的地址相比较，如接收的地址与本机的地址相同，则使SM0位为0，准备接收主机送来的数据，如果不同，则不作处理。（4）主机发送数据，发送数据时TB8置为0，表示为数据帧。（5）对于从机，由于主机发送的第9位TB8为0，那么只有SM2位为0的从机可以接收主机送来的数据。这样就实现主机从多台从机选择一台从机进行通信了。,【例6-8】要求设计一个一台主机，255台从机的多机通信的系统。1）硬件线路图如下图,2）软件设计 通信协议通信时，为了处理方便，通信双方应制定相应的协议，在本例中主、从机串行口都设为方式3，波特率为1200bps,PCON中的SMOD位都取0，设fosc为12MHZ，根据例6.7定时/计数器T1的方式控制字为20H，初值为E6H，主机的SM2位设为0，从机的SM2开始设为1，从机地址从00HFEH。另外还制定如下几条简单的协议：主机发送的控制命令：00H：要求从机接收数据。（TB8=0）01H：要求从机发送数据。（TB8=0）FFH：命令所有从机的SM2位置1，准备接收主机送来的地址。（TB8=1）从机发给主机状态字格式如图,其中：ERR=1，表示从机接收到非法命令。TRDY=1，表示从机发送准备就绪。RRDY=1，表示从机接收准备就绪。,主机的通信程序流程,从机采用中断处理，主程序中对串口初始化，中断系统初始化。中断服务程序中实现信息的接收与发送，从机中断服务程序流程见图，主程序略。,主机的通信程序设计设发送、接收数据块长度为16字节。这里仅编写主机发16个字节到01号从机的程序和主机从02号从机接收16个字节的程序。(略),从机的通信程序设计从机接收、发送数据块长度为16字节，所有的从机的程序相同，只是不同的从机的本机号SLAVE不一样。(略),6.4 中断系统,6.4.1 中断的基本概念,1中断源及中断请求,2中断优先权控制,3中断允许与中断屏蔽,4中断响应与中断返回,6.4.2 MCS-51单片机的中断系统,一中断源,1外部中断,和,外部引脚P3.2和P3.3输入,有两种触发方式：电平触发及跳变（边沿）触发。由特殊功能寄存器TCON来管理.,IT0（IT1）：外部中断0（或1）触发方式控制位。IT0（或IT1）被设置为0，则选择外部中断为电平触发方式；IT0（或IT1）被设置为1，则选择外部中断为边沿触发方式。,IE0（IE1）：外部中断0（或1）的中断请求标志位。,在电平触发方式时，CPU在每个机器周期的S5P2采样P3.2（或P3.3），若P3.2（或P3.3）引脚为高电平，则IE0（IE1）清0，若P3.2（或P3.3）引脚为低电平，则IE0（IE1）置1，向CPU请求中断；CPU响应后能够由硬件自动将IE0（或IE1）清零。在边沿触发方式时，若第一个机器周期采样到P3.2（或P3.3）引脚为高电平，第二个机器周期采样到P3.2（或P3.3）引脚为低电平时，由IE0（或IE1）置1，向CPU请求中断。,对于电平触发方式，只要P3.2（或P3.3）引脚为低电平，IE0（或IE1）就置1，请求中断，CPU响应后不能够由硬件自动将IE0（或IE1）清零。如果在中断服务程序返回时，P3.2（或P3.3）引脚还为低电平，则又会中断，这样就会出一次请求，中断多次的情况。为避免这种情况，只有在中断服务程序返回前撤消P3.2（或P3.3）的中断请求信号，即使P3.2（或P3.3）为高电平。通常通过下图所示外电路来实现.,外部中断请求信号通过D触发器加到单片机P3.2（或P3.3）引脚上。当外部中断请求信号使D触发器的CLK端发生正跳变时，由于D端接地，Q端输出0，向单片机发出中断请求。CPU响应中断后，利用一根口线P1.0作应答线。,并在中断服务程序中加以下两条指令来撤除中断请求。ANL P1，#0FEHORL P1，#01H,2定时/计数器T0和T1中断,当定时/计数器T0（或T1）溢出时，由硬件置TF0（或TF1）为“1”，向CPU发送中断请求，当CPU响应中断后，将由硬件自动清除TF0（或TF1）。,3串行口中断,MCS-51的串行口中断源对应两个中断标志位：串行口发送中断标志位TI和串行口接收中断标志位RI。无论哪个标志位置“1”，都请求串行口中断，到底是发送中断TI还是接收中断RI，只有在中断服务程序中通过指令查询来判断。串行口中断响应后，不能由硬件自动清“0”，必须由软件对TI或RI清“0”。,二中断允许控制,MCS-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。中断允许寄存器IE的字节地址为A8H，可以进行位寻址.,EA：中断允许总控位。EA=0，屏蔽所有的中断请求；EA=1，开放中断。,ET2：定时器/计数器T2的溢出中断允许位,ES：串行口中断允许位。,ET1：定时器/计数器T1的溢出中断允许位。,EX1：外部中断 INT1的中断允许位。,ET0：定时器/计数器T0的溢出中断允许位。,EX0：外部中断 INT0的中断允许位。,三优先权控制,每个中断源有两级控制：高优先级和低优先级。通过由内部的中断优先级寄存器IP来设置.中断优先级寄存器IP的字节地址为B8H，可以进行位寻址.,PT2：定时器/计数器T2的中断优先级控制位，只用于52子系列。PS：串行口的中断优先级控制位。PT1：定时器/计数器T1的中断优先级控制位。,PX1：外部中断INT1的中断优先级控制位。,PT0：定时器/计数器T0的中断优先级控制位。,PX0：外部中断INT0的中断优先级控制位。,如果某位被置“1”，则对应的中断源被设为高优先级；如果某位被清“0”，则对应的中断源被设为低优先级。对于同级中断源，系统有默认的优先权顺序，,外部中断0定时/计数器T0中断外部中断1定时/计数器T1中断串行口中断定时/计数器T2中断,通过中断优先级寄存器IP改变中断源的优先级顺序可以实现两个方面的功能：改变系统中断源的优先权顺序和实现二级中断嵌套。,对于中断优先权和中断嵌套，MCS-51单片机有以下三条规定。（1）正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断，一直到该中断服务程序结束，返回了主程序且执行了主程序中的一条指令后，CPU才响应新的中断请求。（2）正在进行的低优先级中断服务程序能被高优先级中断请求所中断，实现两级中断嵌套。,（3）CPU同时接收到几个中断请求时，首先响应优先级最高的中断请求。,四、MCS-51中断系统的逻辑结构,五中断响应,1中断响应的条件,(1)无同级或高级中断正在处理。(2)现行指令执行到最后一个机器周期且已结束。(3)若现行指令为RETI或访问IE、IP的指令时，执行完该指令且紧随其后的另一条指令也已执行完毕。,2中断响应过程,(1)根据中断请求源的优先级高低，对相应的优先级状态触发器置“1”。(2)保护断点，即把程序计数器PC的内容压入堆栈保存。(3)清内部硬件可清除的中断请求标志位(IE0、IE1、TF0、TF1)。(4)把被响应的中断服务程序入口地址送入PC，从而转入相应的中断服务程序执行。,各中断服务程序的入口地址见表,3中断响应时间,所谓中断响应时间是指CPU检测到中断请求信号到转入中断服务程序入口所需要的机器周期。MCS-51单片机响应中断的最短时间为3个机器周期。,6.4.4 MCS-51中断系统的应用,【例6-9】某工业监控系统，具有温度、压力、PH值等多路监控功能，中断源的连接如图6.26所示。对于PH值，在小于7时向CPU申请中断，CPU响应中断后使P3.0引脚输出高电平，经驱动，使加碱管道电磁阀接通1秒钟，以调整PH值。,系统监控通过外中断INT0来实现，这里就涉及多个中断源的处理，处理时往往通过中断加查询的方法来实现。多个中断源通过“线或”接于 INT0上。那么无论哪个中断源提出请求，系统都会响应中断，响应后，进入中断服务程序，在中断服务程序中通过对P1口线的逐一检测来确定哪一个中断源的提出了中断请求，进一步转到对应的中断服务程序入口位置执行对应的处理程序。这里只针对PH7时的中断构造了相应的中断服务程序INT02，接通电磁阀延时1秒钟的延时子程序DELAY已经构造好了，只须调用即可。,汇编程序如下：（只涉及中断程序，注意外中断INT0中断允许，且为电平触发）,ORG 0003H；外部中断0中断服务程序入口JB P1.0，INT00；查询中断源，转对应的中断服务子程序JB P1.1，INT01JB P1.2，INT02JB P1.3，INT03ORG 0080H；PH值超限中断服务程序INT02：PUSH PSW；保护现场PUSH ACCSETB PSW.3；工作寄存器设置为1组，以保护原0组的内容SETB P3.0；接通加碱管道电磁阀ACALL DELAY；调延时1秒子程序CLR P3.0；1秒钟到关加碱管道电磁阀ANL P1，#0BFH ORL P1，#40H；这两条用来产生一个P1.6的负脉冲，用来撤除PH7；的中断请求POP ACCPOP PSWRETI,C语言程序：#include sbit P10=P10;sbit P11=P11;sbit P