2022年单片机内部资源的编程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章 单片机内部资源的编程,中断编程相关知识,1.单片机如何中断原来的工作？,在本任务中当按键S1按下后，原来单片机正在进行的工作被打断，按键松开后单片机又恢复了原来的工作，这就是我们在前面所说的中断。,或者说，CPU正在执行原程序时，突然，被意外事情打断，转去执行新程序。CPU执行新程序结束后，又回到原程序中继续执行。这样的过程就叫,中断,。,（1）MCS-51的中断结构,5个中断源，两个中断优先级控制。,（2）中断处理流程,CPU响应中断请求后，就立即转入执行中断服务程序。不同的中断源、不同的中断要求可能有不同的中断处理方法，但它们的处理流程一般都如下所述。,1）现场保护和现场恢复,2）中断打开和中断关闭,3）中断服务,4）中断返回,（3）MCS-51的中断源,8051有5个中断源，它们是两个外中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1，一个是片内串行口中断TI或RI，这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制。,TCON,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0,位地址,8FH,8EH,8DH,8CH,8BH,8AH,89H,88H,TCON 88H,IE1:外部边沿触发中断1请求标志，其功能和操作类似于TF0。,IT1:外部中断1类型控制位，通过软件设置或清除，用于控制外中断的触发信号类型。IT1=1，边沿触发。IT=0是电平触发。,IE0:外部边沿触发中断0请求标志，其功能和操作类似于IE1。,IT0:外部中断0类型控制位，通过软件设置或清除，用于控制外中断的触发信号类型。其功能和操作类似于IE1。,必须注意,：在不同外部中断触发方式下，标志清除方法不一样。,SCON 98H,SCON,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,-,-,-,-,-,-,TI,RI,位地址,99H,98H,TI:MCS-51串行口的发送中断标志。中断响应后，必须软件清除标志。,RI:MCS-51串行口的接收中断标志。中断响应后，必须软件清除标志。,（4）中断的控制,MCS-51的对中断的开放和屏蔽是由中断允许寄存器,IE,（A8H）控制来实现的，IE的结构格式如下。,IE,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,EA,-,-,ES,ET1,EX1,ET0,EX0,位地址,AFH,ACH,ABH,AAH,A9H,A8H,EA:中断总控制位，EA=1，CPU开放中断。EA=0，CPU禁止所有中断。,ES:串行口中断控制位，ES=1允许串行口中断，ES=0，屏蔽串行口中断。,ET1:定时/计数器T1中断控制位。ET1=1，允许T1中断，ET1=0，禁止T1中断。,EX1:外中断1中断控制位，EX1=1，允许外中断1中断，EX1=0，禁止外中断1中断。,ET0:定时/计数器T0中断控制位。ET1=1，允许T0中断，ET1=0，禁止T0中断。,EX0:外中断0中断控制位，EX1=1，允许外中断0中断，EX1=0，禁止外中断0中断。,MCS-51的中断系统有两个不可寻址的优先级状态触发器，一个指出CPU是否在执行高优先级中断服务程序，另一个指出CPU是否正在执行低优先级的中断服务程序，这两个中断触发器的1状态分别屏蔽所有中断申请和同一级别的其他中断申请。此外，MCS-51还有一个申请优先级寄存IP，IP的格式如下，字节地址是B8H。,IP,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,-,-,-,PS,PT1,Px1,PT0,PX0,位地址,BCH,BBH,BAH,B9H,B8H,PS:串行口中断口优先级控制位，PS=1，串行口中断声明为高优先级中断，PS=0，串行口定义为低优先级中断。,PT1:定时器1优先级控制位。PT1=1，声明定时器1为高优先级中断，PT1=0定义定时器1为低优先级中断。,PX1:外中断1优先级控制位。PT1=1，声明外中断1为高优先级中断，PX1=0定义外中断1为低优先级中断。,PT0:定时器0优先级控制位。PT1=1，声明定时器0为高优先级中断，PT1=0定义定时器0为低优先级中断。,PX0:外中断0优先级控制位。PT1=1，声明外中断0为高优先级中断，PX1=0定义外中断0为低优先级中断。,（5）中断的响应,MCS-51CPU在每一个机器周期顺序检查每一个中断源，在机器周期的S6按优先级处理所有被激活的中断请求，此时，如果CPU没有正在处理更高或相同优先级的中断，或者现在的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期，或者CPU不是正在执行RETI指令或访问IE和IP的指令（因为按MCS-51中断系统的特性规定，在执行完这些指令之后，还要在继续执行一条指令，才会响应中断），CPU在下一个机器周期响应激活了的最高级中断请求。,中断响应的主要内容就是由硬件自动生成一条长调用LCALL addr16指令，这里的addr16就是程序存储器中相应的中断区入口地址，这些中断源的服务程序入口地址如下：,2.单片机中断程序怎样编制？,从上面的任务程序中，我们来体会以下中断服务程序的编制方法。,（1）首先必须对中断系统进行初始化，包括：,1）开中断，即设定IE寄存器。,2）设定中断优先级，即设置IP寄存器。,如上面程序中的 SETBPT0；设定时器0中断为高优先级,3）如果是外部中断，还必须设定中断响应方式，即设定IT0、IT1位。,中断服务函数采用扩展属性的函数进行语法定义，格式：,返回值 函数名 interrupt n,其中：n对应中断源的编号，其值04分别对应外中断0，定时器0中断，外中断1，定时器1中断和串行口中断,例题,P3.2引脚接有按钮或开关，按下此按钮式开关P1.0引脚所接的LED点亮，再次按下后该LED熄灭，由此反复,小结：,1.MCS-51中断系统的结构及与中断有关的寄存器是什么？,2.怎样编制中断服务程序？,实验实训：,项目10,中断方式实现流水灯控制,项目11,外部中断课题,项目12,按键使用课题,要求,：,课外完成编程、相关硬件安装、仿真与调试,定时器/计数器 相关知识,1.单片机是如何进行计数的？,本次任务中，单片机完成了对S3键按键次数的累计，那么，单片机是如何进行计数的？,在单片机的内部结构中，我们知道在MCS-51的单片机内有两个16位可编程的定时/计数器，它们具有四种工作方式，其控制字和状态均在相应的特殊功能寄存器中，通过对控制寄存器的编程，就可方便地选择适当的工作方式。,T1由TH1、TL1构成，字节地址为8DH、8BH,T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH,TCON则用于控制定时计数器T0和T1的启动和停止计数，同时管理定时器T0和T1的溢出标志等。,特殊功能寄存器TMOD控制定时计数器的工作方式,TMOD 89H,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,GATA,M1,M0,GATA,M1,M0,T1方式字段,T0方式字段,GATE 门控位。,GATE=0 启动不受/INT0或/INT1的控制；,GATE=1,启动受,/INT0,或,/INT1,的控制。,C/T 外部计数器/定时器方式选择位,C/T=0 定时方式；,C/T=1,计数方式,。,M1M0,工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）,。,C/T=0 定时；C/T=1 对外计数。,定时：,fosc/12=1/,（,12/fosc,）,=1/T,N个方波,T,计数：脉冲不等间隔。,波形等间隔，次数已定，时间确定,即对机器周期进行计数。,左图定时时间为 N*T,每个下降沿计数一次,确认一次负跳变需两个机器周期，,所以，计数频率最高为,fosc/24,。,TCON 88H,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,TF1,TR1,TF0,TR0,TR0 定时/计数器0运行控制位。,软件置位，软件复位。,TR1 定时/计数器1运行控制位。（,用法与,TR0,类似）,TF0、TF1 分别是定时、计数器T0、T1的溢出标志位。,（1）定时/计数器的工作方式,M1M0 工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）,0 0,13位定时/计数器 模式0,0 1 16位定时/计数器 模式1,0 8,位定时/计数器（自动重装初值）模式,2,1 1 T0 8,位定时/计数 模式,3,1 1 T1,停止工作 模式,3,1）工作方式0,T0的等效逻辑结构,项目10 中断方式实现流水灯控制,PX0:外中断0优先级控制位。,（用法与TR0类似）,定时器/计数器 相关知识,它的D7位SMOD为串行口波特率控制位，可由软件置位或清零。,8192（81921）1/610-612=210-6(s)=2(us),串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps（Bit per second）和每秒符号数波特率（Band rate），在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。,18192（2的13方）,PT1=1，声明定时器1为高优先级中断，PT1=0定义定时器1为低优先级中断。,MCS-51的中断系统有两个不可寻址的优先级状态触发器，一个指出CPU是否在执行高优先级中断服务程序，另一个指出CPU是否正在执行低优先级的中断服务程序，这两个中断触发器的1状态分别屏蔽所有中断申请和同一级别的其他中断申请。,如果单片机的晶振选为6.,【同步通信】发送器和接收器由同一个时钟源控制，,要求：课外完成编程、相关硬件安装、仿真与调试,MCS-51的中断系统有两个不可寻址的优先级状态触发器，一个指出CPU是否在执行高优先级中断服务程序，另一个指出CPU是否正在执行低优先级的中断服务程序，这两个中断触发器的1状态分别屏蔽所有中断申请和同一级别的其他中断申请。,在物理结构上，有一个串行口接收缓冲器SBUF、一个发缓冲器SBUF，但这两个寄存器具有同一地址（99H）。,在计数工作方式下，计数器的计数值范围是：,18192（2的13方）,当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：,（8192-计数初值）晶振周期12,或 （8192-计数初值）机器周期,其时间单位与晶振周期或机器周期相同。,如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：,8192（81921）1/610-612=210-6(s)=2(us),最长定时时间为：,(81920)1/610-612=1638410-6(s)=16384(us)。,2）工作方式1,T0的等效逻辑结构,在工作方式1下，计数器的计数值范围是：,165536（2的16方）,当为定时工作方式1时，定时时间的计算公式为：,（65536计数初值）晶振周期12,或 （65536计数初值）机器周期,其时间单位与晶振周期或机器周期相同。,如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：,65536（655361）1/610-612=210-6(s)=2(us),最长定时时间为：,(655360)1/610-612=13107210-6(s)=131072(us)。,3）工作方式2,T0的等效逻辑结构,方式2与方式0、1的区别：,工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。,工作方式2就具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也有的文献称之为自动重加载工作方式。在这种工作方式中，16位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，不再象方式0和方式1那样需要“人工干预”，由软件重新赋值，而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL0重新加载。,方式2在串口通讯时，常用作波特率发生器。,4）工作方式3,2.怎样编制定时程序？,例题：,用定时器实现P1.0引脚所接的LED每60ms亮或灭一次，设系统晶振频率为12HZ,2.怎样编制计数程序？,例题1：,计数到预定值即报警,例题2：,将T0口计数值显示出来,小结：,1.定时计数器的基本结构及其四种工作方式？,2.定时计数程序的编制方法？,实验实训,项目8,定时器控制流水灯课题,项目9,计数器课题,要求,：,课外完成编程、相关硬件安装、仿真与调试,串行口编程,相关知识,1.,单片机如何能收、发数据？,MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。,（1）,基本概念,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,RXD,TXD,单片机,外设1,外设2,1,1,11,1,1 0 1 0,1 0 0 0,【并行通信和串行通信】,并行通信：,数据的各位同时送出。,串行通信：,数据的各位逐位送出。,1）数据通信的传输方式,【单工方式】数据仅按一个固定方向传送。,【半双工方式】数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。,【全双工方式】允许双方同时进行数据双向传送,但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。,2）串行数据通信两种形式,【异步通信】在这种通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，仅接着是若干个数据位。,【同步通信】发送器和接收器由同一个时钟源控制，,同步传输方式去掉了起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。,这两种方式各有何优劣？,3）串行数据通信的传输速率,串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps（Bit per second）和每秒符号数波特率（Band rate），在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。,举例：设有一帧信息，1个起始位、8个数据位、1个停止位，传输速率为每秒240个字符。求波特率。,解：,（,1,8,1,）,240=2400 b/s=2400,波特。,2）串行通信控制寄存器,SCON,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,位地址,9FH,9EH,9DH,9CH,9BH,9AH,99H,98H,TI /RI：中断请求标志位,RB8：接收的第九位数,TB8：发送的第九位数,REN：允许接收控制位,SM2：多机通信控制位,SM0、SM1：工作方式选择位（四种工作方式）,3）电源管理寄存器PCON,字节地址87H，不可位寻址。它的D7位SMOD为串行口波特率控制位，可由软件置位或清零。若SMOD=1，则使工作在方式1、2、3时的波特率加倍。,4）中断允许寄存器IE,IE,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,EA,-,-,ES,ET1,EX1,ET0,EX0,位地址,AFH,ACH,ABH,AAH,A9H,A8H,EA、ES位控制串口中断的开启。,2.,单片机怎样通过程序控制收发数据？,P1口接8只发光二极管，P3.2P3.5接有K1K4共4个按键，使用串行口编程。要求（1）由PC机控制单片机的P1口，将PC机送出的数以二进制形式显示在发光二极管上；（2）按下K1向主机发送数字0 x55，按下K2向主机发送数字0 xAA,值得注意的是,，由于串行发送、接收标志不能硬件自动清除，所以，不管是中断方式还是查询方式编程时都必须用软件方式清除TI、RI。,小结：,1.串行口的四种工作方式各有何特点？,2.怎样编制串口通讯程序？,实验实训,项目14,串口通讯课题,要求,：,课外完成编程、相关硬件安装、仿真与调试,