第二章片内资源课件.ppt

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1、2023年4月3日8时46分,1,51子系列有2个可编程的定时器计数器：定时器计数器0与定时器计数器1，可由程序选择作为定时器用或作为计数器用，定时时间或计数值也可由程序设定。,每个定时器计数器都具有4种工作方式，可用程序选择。,任一定时器计数器在定时时间到或计数值到时，可由程序安排产生中断请求信号或不产生中断请求信号。,52子系列有3个可编程定时器计数器，增加了定时器计数器2。定时器计数器2有3种工作方式，可用程序选择。,定时器/计数器的主要特性,2023年4月3日8时46分,2,2.4.1 定时器计数器的结构,定时器计数器0、1的结构框图,2023年4月3日8时46分,3,2.4.1 定时

2、器计数器0、1的结构,定时器计数器0、1的结构框图,2023年4月3日8时46分,4,1.16位加法计数器,工作方法：作计数器用时，加法计数器对芯片引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)上输入的脉冲计数。每输入一个脉冲，加法计数器增加1。加法计数溢出时可向CPU发出中断请求信号,作定时器用时，加法计数器对内部机器周期脉冲 Tcy 计数。,2023年4月3日8时46分,5,2工作方式控制寄存器TMOD,TMOD用来选择定时器计数器0、1的工作方式，低4位用于定时器计数器0，高4位用于定时器计数器1。,定时器计数器0、1的结构框图,2023年4月3日8时46分,6,2工作方式控制寄存器TMOD,(

3、1)定时器计数器功能选择位 C/T：C/T=1为计数器方式，C/T=0为定时器方式。,(2)定时器计数器工作方式选择位M1、M0：定时器计数器4种工作方式的选择由M1、M0的值决定。,T1,T0,TMOD,89H,2023年4月3日8时46分,7,(2)定时器计数器工作方式选择位M1、M0：定时器计数器4种工作方式的选择由M1、M0的值决定。,2023年4月3日8时46分,8,T1,T0,TMOD,89H,例：定时器T1为定时器方式，工作在方式0，非门控方式，定时器T0为计数器方式，工作在方式1，非门控方式，TMOD的值应该设置为多少？,TMOD=00000101B=05H,2023年4月3日

4、8时46分,9,3.定时器计数器控制寄存器TCON,作用：TCON高4位用于控制定时器0、1的运行，低4位用于控制外部中断，与定时器计数器无关。,定时器计数器0、1的结构框图,2023年4月3日8时46分,10,3.定时器计数器控制寄存器TCON,(1)定时器计数器1运行控制位TR1(TCON.6)：TR1=1时定时器计数器1工作，TR10则停止工作。TRl由软件置1或清零。,(2)定时器计数器1溢出中断标志TF1（TCON.7）定时器计数器1计数溢出时由硬件自动置TF1=1，在中断允许的条件下，便向CPU发出定时器计数器1的中断请求信号，CPU响应后TFl由硬件自动清零。在中断屏蔽条件下，T

5、F1可作查询测试用。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,TCON,88H,2023年4月3日8时46分,11,3.定时器计数器控制寄存器TCON,(3)定时器计数器0运行控制位TR0(TCON.4)：TR0=1时定时器计数器0工作，TR00则停止工作。TR0由软件置1或清零。,(4)定时器计数器0溢出中断标志TF0（TCON.5）定时器计数器0计数溢出时由硬件自动置TF0=1，在中断允许的条件下，便向CPU发出定时器计数器0的中断请求信号，CPU响应后TF0由硬件自动清零。在中断屏蔽条件下，TF0可作查询测试用。,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,TCON,88H,

6、2023年4月3日8时46分,12,定时器计数器1工作方式0结构图,Tcy,2.4.2 定时器计数器的四种工作方式,2023年4月3日8时46分,13,一、定时器计数器0、1 的工作状态选择(C/T),定时器/计数器工作状态选择,Tcy,2.4.3定时器计数器的四种工作方式,2023年4月3日8时46分,14,2023年4月3日8时46分,15,二、定时器计数器0、1 的运行控制,方法：定时器/计数器的运行控制（启动和停止）是由TMOD中的GATE位，TCON中的TRi(i=0或1)位以及从芯片引脚INTi(i=0或1）上引入的外部信号通过上图的逻辑电路实现的。,定时器/计数器1运行控制,S2

7、,2023年4月3日8时46分,16,原理：(1)当定时器1的GATE=0时，定时器1运行控制由TR1的一个条件确定，而TR1可用软件置位或清零，从而可以利用程序控制定时器的启动和停止运行。,定时器/计数器1运行控制,二、定时器计数器0、1 的运行控制,2023年4月3日8时46分,17,二、定时器计数器0、1 的运行控制,原理：(2)当定时器1的GATE=1时，“或”门的输出电平取决于INT1引脚的信号电平，所以“与”门输出的电平决定于TR1和INT1两个条件。,定时器或计数器运行控制,2023年4月3日8时46分,18,三、定时器计数器0、1的4种工作方式,2023年4月3日8时46分,1

8、9,三、定时器计数器0、1的4种工作方式,设置条件：M10、M00 方式0为：13位定时器计数器，TH1是高8位加法计数器，TLl是低5位加法计数器(只用5位，其高3位未用)。,1.工作方式0,定时器计数器1工作方式0结构图,2023年4月3日8时46分,20,1.工作方式0,计数范围：18192,THl、TLl从初值开始加法计数，直至溢出，所以设置的初值不同，定时时间或计数值也不同。,注意：加法计数器TH1溢出后，必须用程序重新对THl、TLl设置初值，否则下一次TH1、TLl将从0开始加法计数。,初值设置范围：08191(0213-1),定时范围：(18192)Tcy,例 已知振荡器振荡频

9、率fosc为12MHz，要求定时器计数器0产生1ms定时，试编写初始化程序。,计数值：8192-X 定时时间：(8192-X)Tcy,2023年4月3日8时46分,21,(2)初始化程序的编写:在C51中加入头文件，然后在主函数 中写如下语句：TH0=0 xE0；定时器/计数器0写入初值 TL0=0 x18；同上 TMOD=0 x00；T0设为定时器、工作方式0 TR0=1；启动定时器/计数器0,TH0=E0H TL0=18H,解：(1)TH0 TL0初值的计算与TMOD方式字的确定：由于Tcy1us，故有 T=(8192-X)Tcy(8192-X)1us=1000us 得 X=71921C1

10、8H=0001 1100 0001 1000B,TMOD=00H,2023年4月3日8时46分,22,2.工作方式1,设置条件：M10、M01 方式1为：16位定时器计数器，TH1是高8位加法计数器，TLl是低8位加法计数器。,定时器计数器1工作方式1结构图,2023年4月3日8时46分,23,2.工作方式1,计数范围：165536,THl、TLl从初值开始加法计数，直至溢出，所以设置的初值不同，定时时间或计数值也不同。,注意：加法计数器TH1溢出后，必须用程序重新对THl、TLl设置初值，否则下一次TH1、TLl将从0开始加法计数。,初值设置范围：065535(0216-1),定时范围：(1

11、65536)Tcy,例 已知振荡器振荡频率fosc为12MHz，要求定时器计数器0产生50ms定时，试编写初始化程序。,计数值：65536-X 定时时间：(65536-X)Tcy,2023年4月3日8时46分,24,(2)初始化程序的编写:在C51中加入头文件，然后在主函数 中写如下语句：TH0=0 x3C；定时器/计数器0写入初值 TL0=0 xB0；同上 TMOD=0 x01；T0设为定时器工作方式1 TR0=1，启动定时器/计数器0,TH0=3CH TL0=B0H,解：(1)TH0 TL0初值的计算与TMOD方式字的确定：由于Tcy1us，故有 T=(65536-x)Tcy(65536-

12、x)1us=50000us 得 X=155363CB0H,TMOD=01H,2023年4月3日8时46分,25,解：方波的周期用定时器T1产生，根据(2n-x)Tcy(216-x)1s=50ms，所以x=65536-50000=15536=3CB0H即TH1=3CH，TL1=B0H 或者通过计算得出TH1=15536/256，TL1=15536%256,已知晶振频率fosc=12MHz，要求定时器1产生100ms的方波信号，定时器1工作于方式1，编写在P2.0引脚上产生100ms的方波程序。,在T1中设置初值为15536，在初值的基础上进行加1计数，每隔50ms计数溢出1次，CPU响应中断后，

13、在中断服务程序中对P2.0引脚信号取反。,2023年4月3日8时46分,26,#include#define uint unsigned intsbit fangbo=P20;void delay(uint z);/延时子程序void main()TMOD=0 x10;/设置T1为定时器模式/，工作在方式1 TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;/开总中断 ET1=1;/允许T1中断 TR1=1;/启动T1 while(1);,void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;

14、y-);void timer1()interrupt 3 TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;fangbo=fangbo;,2023年4月3日8时46分,27,3.工作方式2,设置条件：M11、M00 方式2为：自动重新装入初值（自动重装载）的8位定时器计数器。TL1作为8位加法计数器使用，TH1作为初值寄存器用。TH1、TL1的初值都由软件预置。,定时器计数器1工作方式2结构图,2023年4月3日8时46分,28,3.工作方式2,计数范围：1256,TLl从初值开始加法计数，溢出时：(1)置位TF1;(2)发出重装载信号，将THl中初值自动

15、送入TLl，使TL1从初值开始重新计数。,注意：重新装入初值后，TH1的内容保持不变。,初值设置范围：0255(028-1),定时范围：(1256)Tcy,工作方式2特别适用于定时控制。例已知振荡器振荡频率fosc为12MHz，要求定时器计数器0要求每隔200us产生一定时控制信号。,计数值：256-X 定时时间：(256-X)Tcy,2023年4月3日8时46分,29,(2)初始化程序:在C51中加入头文件，然后在主函数 中写如下语句：TL0=0 x38；定时器/计数器0写入初值TH0=0 x38；同上TMOD=0 x02；T0设为定时器工作方式2TR0=1；启动定时器/计数器0,TH0=3

16、8H TL0=38H,解：(1)TH0 TL0初值的计算与TMOD方式字的确定：由于Tcy1us，故有 T=(256-x)Tcy(256-x)1us=200us得 X=5638H,TMOD=02H,2023年4月3日8时46分,30,4.工作方式3,设置条件：M11、M01 方式3：工作方式3仅对定时器计数器0有意义。TL0、TH0成为两个独立的8位加法计数器。如把定时器计数器1设置为工作方式3，相当于TR1=0，即定时器计数器1实际将停止工作。,定时器计数器0工作方式3结构图,2023年4月3日8时46分,31,4.工作方式3,说明：定时器计数器0采用工作方式3后，51子系列就具有3个定时器

17、/计数器，即8位定时器计数器TL0，8位定时器TH0和16位定时器计数器1（TH1、TL1）。定时器计数器1虽然还可以选择为方式0、方式1或方式2，但由于TR1和TF1被TH0借用，不能产生溢出中断请求，所以只用作串行口的波特率发生器。,2023年4月3日8时46分,32,定时器/计数器0已预置初值为156，且选定用方式 2的计数器方式，现在T0引脚上输入周期为1ms脉冲，问：(1)此时定时器/计数器0的实际用途是什么？(2)在什么情况下，定时器/计数器0溢出？,解：(1)实际用作定时器，但采用外部时钟脉冲(2)满100ms定时器/计数器0将溢出。,2023年4月3日8时46分,33,设计一个

18、秒表，使它从059s计数，并使LED数码管左边两个显示数字059，假设晶振频率fosc=12MHz，定时器/计数器选用T0。,解：利用51单片机的定时器0，使其50ms中断一次，中断20次时，秒加1。初值与中断服务程序中，TH0、TL0的值设置为：TH0=0 x3C；定时器/计数器0写入初值 TL0=0 xB0；同上；模式寄存器的值为：TMOD=0 x01；T0设为定时器工作方式1,2023年4月3日8时46分,34,程序如下：#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar temp,aa,shi,ge;uch

19、ar code table=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e;/共阳极数码管码表 void display(uchar shi,uchar ge);/显示子程序void delay(uint z);/延时子程序void init();,2023年4月3日8时46分,35,void main()init();/初始化子程序while(1)if(aa=20)aa=0;temp+;if(temp=60)temp=0;shi=temp/10;ge

20、=temp%10;display(shi,ge);,2023年4月3日8时46分,36,void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void display(uchar shi,uchar ge)P2=0 x01;/送入十位数码管位选信号，显示数字P1=tableshi;/送入十位数码管的段选信号delay(5);P2=0 x02;/送入个位数码管位选信号，显示数字P1=tablege;/送入个位数码管的段选信号delay(5);,2023年4月3日8时46分,37,void init()temp=0;TMOD=0 x01

21、;/设置T0为定时器模式，工作在方式1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;/开总中断ET0=1;/允许T0中断TR0=1;/启动T0void timer0()interrupt 1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;aa+;,2023年4月3日8时46分,38,2.5 并行I/O端口,8051单片机共有4个8位双向I/O口，共32口线。每位均有自己的锁存器(SFR)，输出驱动器和输入缓冲器。,2023年4月3日8时46分,39,多路开关功能：用于控制选通I/O方式还是地址/数据输出

22、方式方式控制：由内部控制信号产生,数据输出锁存器，用于数据位的锁存,两个三态的数据输入缓冲器(BUF1和BUF2)。,推拉式I/O驱动器：由两只场效应管（FET）组成，上面的场效应管构成上拉电路。,2.5.1 P0端口,Q,Q,D,C,Vcc,控制,AD0,P0R1,P0R2,D0,P0W,P0口1位的内部结构,读锁存器,读引脚,锁存器,内部总线,写锁存器,地址/数据,P00,多路开关,1,0,字节地址80H，位地址80H87H。,2023年4月3日8时46分,40,2.5.1 P0端口,说明：1、当CPU发出的控制信号为0时，P0口做双向I/O口，为漏极开路（三态）2、当CPU发出的控制信号

23、为1时，P0口为地址/数据复用总线（用于口扩展）,2023年4月3日8时46分,41,2.5.1 P0端口,Q,Q,D,C,Vcc,控制,AD0,P0R1,P0R2,D0,P0W,P0口内部结构,读引脚,锁存器,内部总线,写锁存器,地址/数据,P00,多路开关,1,0,3、P0作输入/输出口的使用（1）P0作输出口使用 来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的C端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。,读锁存器,2023年4月3日8时46分,42,2.5.1 P0端口,Q,Q,D,C,

24、Vcc,控制,AD0,P0R1,P0R2,D0,P0W,P0口内部结构,读引脚,锁存器,内部总线,写锁存器,地址/数据,P00,多路开关,1,0,3、P0作输入/输出口的使用（1）P0作输出口使用 来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的C端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。（2）P0作输入口使用 区分“读引脚”和“读锁存器”。“读引脚”信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；,读锁存器,2023年4月3日8时46分,43,2.5.1 P0端口,Q,Q,D,C,Vc

25、c,控制,AD0,P0R1,P0R2,D0,P0W,P0口内部结构,读引脚,锁存器,内部总线,写锁存器,地址/数据,P00,多路开关,1,0,3、P0作输入/输出口的使用（1）P0作输出口使用 来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的C端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。注意：由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。（2）P0作输入口使用 区分“读引脚”和“读锁存器”。“读引脚”信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；“读锁存器”信号打开上面的缓冲器把锁存器Q端的状态读入内部总线。,读锁存器,2023年4月3日

26、8时46分,44,执行“MOV A,P0”时读引脚信号有效。,说明：执行“ANL P0,#0FH”时读锁存器信号有效。,2023年4月3日8时46分,45,2.5.2 P1端口,P1口内部结构如下图所示。输出部分有内部上拉电阻R*约为20K。其他部分与P0端口使用相类似（读引脚时先写入1）。,写数据,读端口,字节地址90H，位地址90H97H。,2023年4月3日8时46分,46,P1口只作通用的I/O口使用，在电路结构上与P0口有两点区别：（1）因为只传送数据，不再需要多路转接开关MUX。（2）由于P1口用来传送数据，因此输出电路中有上拉电阻，这样电路的输出不是三态的。因此：（1）P1口作为

27、输出口使用时，外电路无需再接上拉电阻。（2）P1口作为输入口使用时，应先向其锁存器先写入“1”，使输出驱动电路的FET截止，所以P1口是准双向口。,2023年4月3日8时46分,47,字节地址为A0H，位地址A0HA7H。,2.5.3 P2端口,P2口的位结构的电路原理图,说明：1、P2可以作为通用的I/O，也可以作为高8位地址输出输出。,2、当控制信号为1时P2口输出地址信息，此时单片机完成外部的取指操作或对外部数据存储器16位地址的读写操作。3、当控制信号为0时,作为普通I/O口使用时用法和P1口类似。,2023年4月3日8时46分,48,P3口的字节地址为B0H，位地址为B0HB7H。P

28、3口的第二功能定义，应熟记。,表2-5 P3口的第二功能定义 口引脚 第二功能 P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0*（外部中断0）P3.3 INT1*（外部中断1）P3.4 T0（定时器0外部计数输入）P3.5 T1（定时器1外部计数输入）P3.6 WR*（外部数据存储器写选通）P3.7 RD*（外部数据存储器读选通）,2.5.4 P3端口,2023年4月3日8时46分,49,图2-10 P2口的位结构的电路原理,2023年4月3日8时46分,50,第二功能信号有输出和输入两类：（1）作通用的I/O输出，“第二输出功能”线应保持高电平，与非门开通，使

29、锁存器Q端输出畅通。作第二功能信号输出，锁存器预先置“1”，使与非门对“第二输出功能”信号的输出是畅通的。（2）作第二功能信号输入，在口线引脚的内部增加了一个缓冲器，输入的信号就从这个缓冲器的输出端取得。而作为通用I/O输入，仍取自三态缓冲器的输出端。P3口无论作哪种输入，锁存器输出和“第二输出功能”线都应保持高电平。,2023年4月3日8时46分,51,使用中应注意的问题：（1）P0P3口都是并行I/O口，但P0口和P2口，还可用来构建系统的数据总线和地址总线，所以在电路中有一个MUX，以进行转换。而P1口和P3口无构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，无需转接开关MUX。由于P0口可作

30、为地址/数据复用线使用，需传送系统的低8位地址和8位数据，因此MUX的一个输入端为“地址/数据”信号。而P2口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以MUX的一个输入信号为“地址”。,2.5.5 P0P3端口功能总结,2023年4月3日8时46分,52,（2）在4个口中只有P0口是一个真正的双向口，P1P3口都是准双向口。原因:P0口作数据总线使用时，为保证数据正确传送，需解决芯片内外的隔离问题，即只有在数据传送时芯片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应处于隔离状态。为此，P0口的输出缓冲器应为三态门。在P0口中输出三态门是由两只场效应管（FET）组成，所以是一个真正的双向口。而P1P3口，

31、上拉电阻代替P0口中的场效应管，输出缓冲器不是三态的准双向口,2023年4月3日8时46分,53,（3）P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此在P3口电路增加了第二功能控制逻辑。这是P3口与其它各口的不同之处。,2023年4月3日8时46分,54,引脚功能分类图,2023年4月3日8时46分,55,仿真电路如下图，编写使P2口所接的流水灯从左到右点亮的程序,2.5.5 8051系列单片机内部并行口的应用,2023年4月3日8时46分,56,#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intvo

32、id DelayMS(uint x)uchar i;while(x-)for(i=120;i0;i-);,void main()P0=0 xFE;while(1)P0=_crol_(P0,1);DelayMS(150);,2023年4月3日8时46分,57,2.6 串行输入/输出接口,1.并行通信与串行通信 在实际应用中，不但计算机与外部设备之间常常要进行信息交换，而且计算机之间也需要交换信息，所有这些信息的交换均称为“通信”。,通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种。,2.6.1 基本概念,2023年4月3日8时46分,58,并行通信是构成1组数据的各位同时进行传送，例如8位数据或16位数

33、据并行传送。其特点是传输速度快，但当距离较远、位数又多时导致了通信线路复杂且成本高。,串行通信是数据一位接一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通信(如电话线)，从而大大地降低了成本，特别适用于远距离通信。缺点是传送速度慢。,2023年4月3日8时46分,59,通信的两种基本方式(a)并行通信；(b)串行通信,2023年4月3日8时46分,60,(1)种类：串行通信可分为异步传送和同步传送两种基本方式。异步传送方式 在传送时，数据是以一个字符为单位进行传送的。它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。异步传送的特点是数据在线路上的传送不连续。异步传送的字符格

34、式如下页图所示。,2.串行通信的种类和数据传送方向,2023年4月3日8时46分,61,串行异步传送的字符格式,一个字符由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位4个部分组成。起始位为0信号占1位；其后接着的就是数据位，它可以是5位、6位、7位或8位，传送时低位在先、高位在后；再后面的1位为奇偶校验位，可要也可以不要；最后是停止位，它用信号1来表示字符的结束，可以是1位、1位半或2位。,2023年4月3日8时46分,62,例如，采用串行异步通信方式传送ASCII码字符5，规定为7位数据位，1位偶校验位，1位停止位，无空闲位。由于5的ASCII码为35H，其对应7位数据位为0110101，如按低位在前

35、、高位在后顺序排列应为1010110。前面加1位起始位，后面配上偶校验位1位0，最后面加1位停止位1，因此传送的字符格式为0101011001，其对应的波形如下页图所示。,2023年4月3日8时46分,63,传送ASCII码字符5的波形图,2023年4月3日8时46分,64,在串行异步传送中，CPU与外设之间事先必须约定：a)字符格式。双方要事先约定字符的编码形式、奇偶校验形式及起始位和停止位的规定。例如用ASCII码通信，有效数据为7位，加1个奇偶校验位、1个起始位和1个停止位共10位。当然停止位也可大于1位。b)波特率(Baudrate)。波特率就是数据的传送速率，即每秒钟传送的二进制位数

36、，单位为位/秒。它与字符的传送速率(字符/秒)之间存在如下关系：波特率=位/字符字符/秒=位/秒 要求发送端与接收端的波特率必须一致。,2023年4月3日8时46分,65,例：假设字符传送的速率为120字符/秒，而每1个字符为10位，那么传送的波特率为多少？10位/字符120字符/秒=1200位/秒=1200波特 每1位二进制位的传送时间Td就是波特率的倒数，例如上例中 Td=1/1200=0.833ms,2023年4月3日8时46分,66,在异步传送中，每1个字符都要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了一定的时间。为了提高传送速度，有时就去掉这些标志，而采用同步传送，即1次传送1

37、组数据。在这1组数据的开始处要用同步字符SYN来加以指示，如下页图所示。,2023年4月3日8时46分,67,同步传送示意图,2023年4月3日8时46分,68,串行通信的数据传送方向有3种形式。单工方式 如下页图(a)所示，A端为发送站，B端为接收站，数据仅能从A站发至B站。半双工方式 如下页图(b)所示，数据既可从A站发送到B站，也可以由B站发送到A站。不过在同一时间只能作1个方向的传送。全双工方式 如下页图(c)所示，每个站(A、B)既可同时发送，也可同时接收。,(2)数据传送方向,2023年4月3日8时46分,69,串行通信的三种方式(a)单工方式；(b)半双工方式；(c)全双工方式,

38、2023年4月3日8时46分,70,MCS-51单片机内部有1个功能很强的全双工串行口，可同时发送和接收数据。它有4种工作方式，可供不同场合使用。波特率由软件设置，通过片内的定时/计数器产生。接收、发送均可工作在查询方式或中断方式，使用十分灵活。,2.6.2 串行口功能和结构,2023年4月3日8时46分,71,串行口内部结构如上图，两个物理上独立的接收和发送缓冲器，可同时收、发数据。两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址：SBUF(99H）。控制寄存器共两个：特殊功能寄存器SCON和PCON。,2023年4月3日8时46分,72,(1)串行口数据缓冲器SBUF SBUF是两个在物理上独立的

39、接收、发送缓冲器，可同时发送、接收数据。两个缓冲器只用一个字节地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。CPU写SBUF，就是修改发送缓冲器；读SBUF，就是读接收缓冲器。串行口对外也有两条独立的收发信号线RXD(P3.0)和TXD(P3.1)，因此可以同时发送、接收数据，实现全双工传送。,2023年4月3日8时46分,73,(2)串行口控制寄存器SCON SCON寄存器用来控制串行口的工作方式与状态，它可以位寻址。在复位时所有位被清0，字节地址为98H。SCON的格式为:,2023年4月3日8时46分,74,SM0、SM1串行口4种工作方式的选择

40、位 SM0 SM1 方式 功 能 说 明 0 0 0 移位寄存器方式（用于扩展并行I/O口）0 1 1 8位异步收发，波特率可变（由定时器控制）1 0 2 9位异步收发，波特率为fosc/64或fosc/32 1 1 3 9位异步收发，波特率可变（由定时器控制）,2023年4月3日8时46分,75,SM2 多机通信控制位 用于方式2或方式3中。当串行口以方式2或方式3接收时，如果SM2=1，只有当接收到的第9位数据（RB8）为“1”时，才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置“1”RI，产生中断请求；当接收到的第9位数据（RB8）为“0”时，则将接收到的前8位数据丢弃。如果SM2=0，则不论第

41、9位数据是“1”还是“0”，都将前8位数据送入SBUF中，并置“1”RI，产生中断请求。在方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会激活RI。在方式0时，SM2必须为0。,2023年4月3日8时46分,76,REN允许串行接收位 由软件置“1”或清“0”。REN=1 允许串行口接收数据。REN=0 禁止串行口接收数据。TB8发送的第9位数据方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据，可作为奇偶校验位使用，也可作为地址帧或数据帧的标志。=1为地址帧，=0为数据帧 RB8接收到的第9位数据方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。在方式1，如果SM2=0，RB8是接收到的停止位。在方式0，不

42、使用RB8。,2023年4月3日8时46分,77,TI发送中断标志位 串行完一帧信息，由硬件置“1”，TI必须由软件清“0”。RI接收中断标志位 方式0时，接收完第8位数据时，RI由硬件置1。其它工作方式，串行接收到停止位时，该位置“1”。RI=1，表示一帧数据接收完毕，并申请中断，CPU从接收SBUF取走数据。该位状态也可软件查询。RI必须由软件清“0”。,2023年4月3日8时46分,78,(3)电源控制寄存器PCON PCON单元地址为97H，不能位寻址。其内容如下：,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,PCON,87H,最高位SMOD为串行口波特率选择位，当SMOD=1时，

43、方式1、2、3的波特率加倍。,2023年4月3日8时46分,79,串行口有4种工作方式，它是由SCON中的SM0、SM1来定义的，如下所示。,SM0、SM1串行口4种工作方式的选择位 SM0 SM1 方式 功 能 说 明 0 0 0 移位寄存器方式（用于扩展I/O口），波特率为fosc/12 0 1 1 8位异步收发，波特率可变（由定时器控制）1 0 2 9位异步收发，波特率为fosc/64或fosc/32 1 1 3 9位异步收发，波特率可变（由定时器控制）,2023年4月3日8时46分,80,同步移位寄存器输入/输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口。8位数据为一帧，不设起始位

44、和停止位，先发送或接收最低位。波特率固定为fosc/12。帧格式如下：,1.方式0,图7-4 方式0帧格式,2023年4月3日8时46分,81,1方式0发送 当CPU执行一条将数据写入发送缓冲器SBUF的指令时，产生一个正脉冲，串行口即把SBUF中的8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚串行输出，低位在先,TXD引脚输出同步移位脉冲，发送完8位数据置“1”中断标志位TI。时序如图7-5所示。,方式0发送时序,2023年4月3日8时46分,82,2方式0接收 REN=1，接收数据，REN=0，禁止接收。REN=1，允许接收。向串口的SCON写入控制字（置为方式0，并置“1”REN位，同

45、时RI=0）时，产生一个正脉冲，串行口即开始接收数据。RXD为数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当收到8位数据时置“1”RI，一帧数据接收完，可进行下一帧数据的接受，时序如下：,方式0接收时序,2023年4月3日8时46分,83,方式0下，SCON中的TB8、RB8位没有用到，发送或接收完8位数据由硬件置“1”TI或RI，CPU响应中断。TI或RI须由用户软件清“0”，可用如下指令：CLR TI；TI位清“0”CLR RI；RI位清“0”方式0时，SM2位必须为0。,2023年4月3日8时46分,84,例：仿真电路如下图：,2

46、023年4月3日8时46分,85,#include sbit clk=P10;void delay(int N)/延时子程序(晶振12M)int i,j;for(i=0;iN;i+)for(j=0;ji;j+);void main()int xx;while(1)clk=0;clk=1;/发送移位脉冲SCON=0 x10;/允许串行口接收数据,while(RI=0)/等待发送;xx=SBUF;/读取数据 RI=0;/清除接收中断标志 P2=xx;delay(200);,2023年4月3日8时46分,86,SM0、SM1=01方式1一帧数据为10位，1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1）

47、，先发送或接收最低位。帧格式如下：,方式1波特率=（2SMOD/32）定时器T1的溢出率 SMOD为PCON寄存器的最高位的值（0或1）。,2 方式1,方式1帧格式,2023年4月3日8时46分,87,(1)方式1发送 数据由TXD输出。一帧信息为10位，1位起始位0，8位数据位（先低位）和1位停止位1。当执行一条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。图中TX时钟的频率就是发送的波特率。发送开始时，内部发送控制信号变为有效。将起始位向TXD输出，此后，每经过一个TX时钟周期，便产生一个移位脉冲，并由TXD输出一个数据位。8位数据位全部发送完毕后，置“1”TI。方式1发送数据的时序，如下图

48、所示。,方式1发送数据时的时序,2023年4月3日8时46分,88,(2)方式1接收 数据从RXD（P3.0）脚输入。当检测到起始位的负跳变时，开始接收数据。定时控制信号有两种：接收移位时钟（RX时钟，频率和波特率相同）和位检测器采样脉冲（频率是RX时钟的16倍，1位数据期间，有16个采样脉冲），当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样（第7、8、9个脉冲时采样）进行表决以确认是否是真正的起始位（负跳变）的开始。当一帧数据接收完，须同时满足两个条件，接收才真正有效。RI=0，即上一帧数据接收完成时，RI=1发出的中断请求已被响应，SBUF中的数据已被取走，说明“接收

49、SBUF”已空。SM2=0或收到的停止位=1（方式1时，停止位已进入RB8），则收到的数据装入SBUF和RB8（RB8装入停止位），且置“1”中断标志RI。若这两个条件不同时满足，收到的数据将丢失。,2023年4月3日8时46分,89,方式1接收数据时的时序,2023年4月3日8时46分,90,9位异步通信接口。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控的第9位数据和1位停止位。帧格式如下：,3 方式2,方式2波特率=（2SMOD/64）fosc,2023年4月3日8时46分,91,发送前，先根据通讯协议由软件设置TB8（例如，双机通讯时的奇偶校验位或多机通讯时的地址/

50、数据的标志位）。方式2发送数据波形如图所示。,(1)方式2发送,方式2、3发送数据时序波形,2023年4月3日8时46分,92,SM0、SM1=10，且REN=1。数据由RXD端输入，接收11位信息。当位检测到RXD从1到0的负跳变，并判断起始位有效后，开始收一帧信息。在接收器完第9位数据后，需满足两个条件，才能将接收到的数据送入SBUF。（1）RI=0，意味着接收缓冲器为空。（2）SM2=0或接收到的第9位数据位RB8=1时。当上述两个条件满足时，接收到的数据送入SBUF（接收缓冲器），第9位数据送入RB8，并置“1”RI。若不满足两个条件，接收的信息将被丢弃。方式2接收数据的时序如图所示。