1、2.1 MCS-51单片机组成原理单片机组成原理2.2 单片机复位电路设计单片机复位电路设计2.3 MCS-51存储器配置存储器配置2.4 定时器定时器/计数器计数器2.5 中断系统中断系统 MCS-51单片机的组成单片机的组成 ：1. 8位位CPU2. 片内片内ROM/EPROM、RAM3. 片内并行片内并行 I/O接口接口4. 片内片内16位定时器位定时器/计数器计数器5. 片内中断处理系统片内中断处理系统6. 片内全双工串行片内全双工串行I/O口口 不同型号不同型号MCS-51单片机单片机CPU处理能力和指令系统完全处理能力和指令系统完全 兼容，只是存储器和兼容，只是存储器和I/O接口的
2、配置有所不同接口的配置有所不同。1I/O口线功能口线功能4个8位并行 I/O 接口引脚P0.0 P0.7 、P1.0P1.7 、P2.0P2.7 和 P3.0P3.7 为多功能引脚，可自 动切换用 作数据总线、地址总线、控制总线 和或I/O 接口外部引脚2控制线控制线ALE： 地址锁存允许信号端PSEN： 外部程序存储器读选通信 号端EA/VPP：程序存储器选择信号端 和编程电源输入端RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。复位信号端和后备电源输入端。 输入输入10ms以以上高电平脉冲，单片机复位。上高电平脉冲，单片机复位。 VPD使用后备电源，可实使用后备电源，可实现掉电保护现掉电保护。
3、 电源电源 工作电源：工作电源：VCC、VSS、复位电路：1）上电复位 2）外部信号复位单片机RSTK+5V2001K30F时钟频率时钟频率: 范围要求在范围要求在1.2MHz12MHz之间。之间。 一般从外部振荡器输入时钟信号。一般从外部振荡器输入时钟信号。机器周期机器周期: 完成一个基本操作所需要的时间。完成一个基本操作所需要的时间。 一个机器周期由一个机器周期由12个时钟周期组成。个时钟周期组成。指令周期指令周期: 一条指令的执行时间。一条指令的执行时间。 以机器周期为单位：以机器周期为单位：单周期单周期、双周期双周期和和四周期四周期指令。指令。思考题：思考题：设应用单片机晶振频率为设应
4、用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？指令周期分别为多少问机器周期为多少？指令周期分别为多少？XTAL1 单片机 XTAL2 0000HFFFFH0000HFFFFHROM内RAM外RAM00HFFH寄存器区位寻址区数据缓冲区SFR20H30H80HE0HA物理上物理上4个存储器地址空间：个存储器地址空间： 片内片内/片外程序存储器空间片外程序存储器空间 片内片内/片外数据存储器空间片外数据存储器空间逻辑上逻辑上3个存储器地址空间个存储器地址空间： 64KB 程序存储器程序存储器 256B 片内数据存储器片内数据存储器 64KB 片外数据存储器片外数据存储器二、二、程序和数据存储器逻
5、辑空间程序和数据存储器逻辑空间普林斯顿结构：普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一 编址。编址。哈佛结构：哈佛结构： 程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间， 分开编址分开编址。三、三、片内片内RAM寄存器寄存器 MCS-51的寄存器在片内的寄存器在片内RAM都有映像地址。使用时，既都有映像地址。使用时，既 可用寄存器名，也可用对应单元地址。可用寄存器名，也可用对应单元地址。1. 片内片内RAM工作寄存器区：字节地址：00H1FH位寻址区：字节地址：20H2FH位地址为：00H7FH数据缓冲区/堆栈区：字节
6、地址：00H7FH一般使用30H7FH2. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR占用字节地址：80HFFH位寻址寄存器：其字节地址可被8整除。l专用寄存器：A、B、PSW、DPTR、SPlI/O接口寄存器： P0、P1、P2、P3、SBUF、 TMOD、TCON、SCON 实质是计数器，脉冲每一次下降沿，计数寄存器数值将加1。 计数的脉冲如果来源于单片机内部的晶振,由于其周期极为准确，这时称为定时器。计数的脉冲如果来源于单片机外部的引脚，由于其周期一般不准确，这时称为计数器。 8031 有2个可独立控制的16位定时器/计数器：T0、T1。+1计数器溢出中断脉冲控制开关2.4 MCS-51定时器定
7、时器/计数器计数器2.4.1 MCS-51 MCS-51 计数计数/ /定时器的原理定时器的原理定时器控制、状态寄存器1)TMOD定时器方式寄存器（89H）1）功能选择位C/T： =0，定时功能，计数内部机器周期脉冲； =1，计数功能，计数引脚T0(T1)输入的负脉冲。2）方式选择位M1、M0：3）门控方式选择位GATE 计数器启动方式的选择 确定定时器工作方式指令： MOV TMOD，#方式字 例：设T0用方式2非门控定时，T1用方式1门控计数。 MOV TMOD，#0D2H ; 1101 0010 B GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0M1 M0方方式式功功能能描描述述0
8、 0013位位0 1116位位1 028位位自自动动重重装装1 13T0为为两两个个 8位位2.4.2 定时器工作方式定时器工作方式 由方式选择位M1、M0设定一、 方式0 13位定时/计数器。 THx 8位和TLx低5位组成13位加1 计数器，此种方式与MCS48系列兼容，如果不是为了兼容的目的，一般不用方式0. 方式0的全部功能，方式1都可以代替。二、二、 方式方式1 1 16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器最大计数脉冲个数：165536(216)，最长定时时间(晶振12MHz T=1s)：1s 65536T= 65.54ms非门控方式：当非门控方式：当GATE
9、0, 控制权由控制权由 TRx 决定决定 TRx1 计数开始计数开始 TRx 0 计数停止计数停止门控方式：当门控方式：当GATE1、TRx1 控制权由控制权由 INTx 决定决定 INTx1 计数开始计数开始 INTx 0 计数停止计数停止启动计数方式：启动计数方式：三、三、 方式方式2 2 用于需要重复定时和计数的场合。 最大计数值：256 (28) 最大定时时间(晶振12MHz时 T=1s)： 256s 自动恢复初值8位定时/计数器。TLx为8位加1计数器，THx为8位初值暂存器。四、四、方式方式3 3 T0分成2个8位定时器：TL0定时/计数器和TH0定时器 TL0占用T0控制位：C/
10、T，TR0，GATE；TH0占用T1控制位：TR1。T1不能使用方式3工作 计数功能：X= 2n -计数值 n：8/13/16 定时功能：X= 2n - t/T t：定时时间（s） T：机器周期12/晶振频率 如：晶振为12MHz时，T12/12 MHz12（1210-6）（秒）110-61us一、一、 MCS-51MCS-51定时器的应用定时器的应用 定时器初始化编程：使用定时器工作之前，先写入控 制寄存器，确定好定时器工作方式。 初始化编程格式：MOV TMOD，# 方式字 ；选择方式MOV THx，#XH ；装入Tx时间常数MOV TLx，#XLSETB EA ；开Tx中断SETB ET
11、xSETB TRx ；启动Tx定时器。 例：由P1.0输出方波信号，周期为2ms，设fosc=12MHz。2ms解：每隔1ms改变一次P1.0的输出状态，即形成方波，用T0非门控方式1定时。 计算时间常数：X = 216 - t/T = 216 (/1000)/10-6 = 65536-1000 = 64536 = FC18H ORG0000HAJMPMAINORG000BH ；T0中断硬件入口地址AJMPPT0INT ；跳到中断服务程序ORG0030H MAIN：MOVTMOD，#01H ；中断方式MOVTL0，#18H ；计数初值MOVTH0，#0FCHSETBEA ；开放总中断SETBE
12、T0 ；开放T0中断SETBTR0 ；启动定时器 HERE：SJMPHERE ；等待中断，相当于执行其它任务 PT0INT： MOVTL0，#18H ;中断服务程序；置初值MOVTH0，#0FCHCPLP1.0 ；取反，产生方波RETI ；中断返回例 P1.7驱动LED亮1秒灭1秒地闪烁，设时钟频率为12MHz。 长定时方法：增加一个软件计数器（如R7)， 记录中断次数，计满n个中断为1秒。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP PT1INT ORG 0030HSTART：MOV R7,#00H MOV TMOD，#10H MOV TL1， #0F0H MOV
13、TH1， #0D8H SETB EA SETB ET1 SETB TR1HERE： SJMP HEREPT1INT: MOV TL1，#0F0H MOV TH1，#0D8H INC R7 CJNE R7,#10, PEND MOV R7, #00H CPL P1.7PEND: RETI例：门控方式测量正脉冲宽度 解：INT1引脚输入被检测信号，记录在正脉冲的时间内包含机器脉冲个数。 设脉宽小于65.5ms 等待查询INT0，正脉冲过后，读出TH1TL1。START： MOV TMOD，#90H MOV TL1，#00H MOV TH1，#00HWAIT1： JBP3.3，WAIT1 SETB
14、TR1WAIT2 ：JNBP3.3，WAIT2 WAIT3 ： JBP3.3，WAIT3CLRTR1MOV R2，TL1MOV R3，TH1TR1=1 T1启动 TR1=0 T1停止INT1一、一、中断系统中断系统重要指标重要指标日常生活中的中断与计算机中断的比较：日常生活中的中断与计算机中断的比较： 某人看书某人看书 执行主程序执行主程序 日常事务日常事务电话铃响电话铃响 中断信号如中断信号如INT=0INT=0 中断请求中断请求暂停看书暂停看书 暂停执行主程序暂停执行主程序 中断响应中断响应书中作记号书中作记号 当前当前PCPC入栈入栈 保护断点保护断点电话谈话电话谈话 执行中断程序执行中
15、断程序 中断服务中断服务继续看书继续看书 返回主程序返回主程序 中断返回中断返回日常事务程序日常事务程序中断服务程序中断服务程序2.5.1 中断概念中断概念 所谓所谓“中断中断”，是指，是指CPU执行正常程序时，系统中出执行正常程序时，系统中出现特殊请求，现特殊请求，CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事件，处理完毕后，急的事件，处理完毕后，CPU返回原程序的过程。返回原程序的过程。 中断与子程序的最主要区别：中断与子程序的最主要区别： 子程序是预先安排好的；子程序是预先安排好的； 中断是随机发生的。中断是随机发生的。二、二、中断的定义，与子程序的区别中断
16、的定义，与子程序的区别三、三、MCS-51MCS-51中断系统内部结构中断系统内部结构2.5.2 中断系统控制中断系统控制一、中断控制寄存器一、中断控制寄存器 1.中断标志位： TF1、TF0、IE1、IE0、RI 、TI 登记各中断源请求信号：=1，有中断请求；= 0，无中断请求。CPU响应中断后,该中断标志自动清零。TI，RI标志必须软件清零。 2.外部中断触发方式选择位：IT0、IT1 =1：负边沿触发中断请求；= 0：低电平触发中断请求。二、二、 中断中断允许允许寄存器寄存器寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D0TCON(88H) TF1TF0IE1IT1IE0IT0定时器控制寄存
17、器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HSCON(98H)TIRI串行口控制寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HIE(A8H)EAESET1EX1ET0EX0中断允许寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8HIP(B8H)PSPT1PX1PT0PX0中断优先级寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H 中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0 =1开中断；= 0关中断。 例：允许CPU响应INT0的中断请求 SETB EX0 SETB EA三、三、 中断优先寄存器中断优先寄存器寄存器名称D7D6D5D4D3D2D1D0TCON(8
18、8H) TF1TF0IE1IT1IE0IT0定时器控制寄存器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HSCON(98H)TIRI串行口控制寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HIE(A8H)EAESET1EX1ET0EX0中断允许寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8HIP(B8H)PSPT1PX1PT0PX0中断优先级寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H 中断优先级控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX0 2级优先级：=1为高优先级，= 0为低优先级。 同一优先级别按内部查询顺序排列优先级： 高 INT0、T0、INT1、T1、SIO 低。
19、2.5.3 中断响应和中断返回中断响应和中断返回 一、一、中断响应周期时序中断响应周期时序 每个机器周期采样中断标志位，若有中断请求，将在下一 个机器周期按优先级顺序进行中断查询。 二、二、各中断源中断服务程序的入口地址各中断源中断服务程序的入口地址中断源中断入口地址INT00003HT0000BHINT10013HT1001BHSIO0023H 三、三、中断响应阻断中断响应阻断 1 . 当CPU未执行完一条指令。 2当有同级或高级中断服务。 3执行RETI指令或访问IE、IP 的指令后，不能立即响应中断。 四、四、中断返回中断返回 中断返回指令： RETI= RET指令 + 通知CPU中断服
20、务已 结束。 中断响应时间： 正常中断响应时间至少为38个机器周期，如果有同级 或高级中断服务，将延长中断响应时间。2.5.4 中断处理过程（基本理解的要求）中断处理过程（基本理解的要求）一、一、中断响应条件中断响应条件1有中断请求信号2. 系统处于开中断状态二、二、中断响应过程中断响应过程1保护断点：将断点地址压入堆栈保存，即当前PC值入 栈。2寻找中断源：中断服务程序硬件入口PC，转入中断 服务。3中断处理：执行中断源所要求的程序处理段。4中断返回：执行RETI指令，栈顶内容PC，程序跳转 回断点处。2.5.5 多中断源系统多中断源系统当外部中断源多于中断输入引脚时，可采取以下措施：1.用
21、定时器计数输入信号端T0、T1作外部中断入口引脚2.用串行口接收端RXD作外部中断入口引脚3.用一个中断入口接受多个外部中断源，并加入中断查询电路。 2.5.6 处理外部中断举例处理外部中断举例 要求每次按动按键，使外接发光二极管LED改变一次亮灭状态。 解：INT0输入按键信号，P1.0输出改变LED状态。一、跳变触发：每次跳变引起一次中断请求 ORG0000H AJMP MAINORG0003H ；中断入口AJMP PINT0ORG0100H ；主程序 MAIN：SETB EA；开总允许开关 SETBEX0；开INT0中断 SETBIT0 ；负跳变触发中断 Here：SJMP Here ；
22、相当于执行其 它任务 ORG0200H ；中断服务程序 PINT0：CPL P1.0；改变LED RETI；返回主程序单片机单片机INT0P1.01+5V1软件等待按键释放。2硬件清除中断信号。二、二、电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。单片机单片机INT0P1.01+5V ORG 0000H； AJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序 MAIN：SETB EA ；开总允许开关 SETB EX0 ；开INT0中断 CLR IT0 ；低电平触发中断 Here：SJMP Here ；相当于执行其它 任务 ORG 0200H；中断服务程序 PINT0：CPL P1.0 ；改变LED WAIT：JNB P3.2，WAIT；等按键释放 RETI；返回主程序
