1、单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用第第5章章 MCS-51单片机内的功能模块单片机内的功能模块 MCS-51系列单片机的所有产品一般都具有并行口，定时器和串系列单片机的所有产品一般都具有并行口，定时器和串行口等功能模块。这一章主要介绍这些基本的功能模块使用方法。行口等功能模块。这一章主要介绍这些基本的功能模块使用方法。5.1 并行口并行口 典型的典型的MCS-51单片机有四个双向单片机有四个双向8位位I/O口，分别记作口，分别记作P0、P1、P2、P3，每一个口都由口锁存器、输入缓冲器每一个口都由口锁存器、输入缓冲器/输出驱动器所组成。图输出驱动器所组成。图5-1分别给出了分别给出了P0
2、、P1、P2、P3口的口的1位的结构框图。位的结构框图。第1页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用并行口结构框图并行口结构框图P0.XPIND QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC多路开关多路开关T1T2地址地址/数据数据控制控制D QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC内部提升内部提升P1.XPINTD QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC内部提升内部提升P3.XPINT第二输出功能第二输出功能第二输入功能第二输入功能P2.XPIND QCL Q内部总线内部总
3、线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC多路开关多路开关T地址地址控制控制内部内部提升提升第2页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用工作原理：工作原理：P0P3的口锁存器结构都是一样的，的口锁存器结构都是一样的，P0P3口的每一位口锁口的每一位口锁存器都是一个存器都是一个D触发器，复位以后的初态为触发器，复位以后的初态为1。但输入缓冲器和输。但输入缓冲器和输出驱动器的结构有差别。出驱动器的结构有差别。CPU通过内部总线把数据写入口锁存器。通过内部总线把数据写入口锁存器。CPU对口的读操作有两种：一种对口的读操作有两种：一种是读是读-修改修改-写指令写指令(例如例如A
4、NL P1，#0FEH)，读口锁存器的状态，此时口锁存器的状态由，读口锁存器的状态，此时口锁存器的状态由Q端通端通过上面的三态输入缓冲器送到内部总线。过上面的三态输入缓冲器送到内部总线。另一种另一种是读指令是读指令(例如例如MOV A，P1)，CPUCPU读取口引脚上的外部输入信息，这时引脚状态读取口引脚上的外部输入信息，这时引脚状态通过下面的三态输入缓冲器传送到内部总线。通过下面的三态输入缓冲器传送到内部总线。P1P1、P2P2和和P3P3口内部有拉高电路，称为准双向口。口内部有拉高电路，称为准双向口。P0P0口内部没有拉高电路，是三态双向口内部没有拉高电路，是三态双向I/OI/O口。口。P
5、1P1、P2P2、P3P3口可以驱动四个口可以驱动四个LSTTLLSTTL电路，电路，P0P0口可以驱动八个口可以驱动八个LSTTLLSTTL电路。电路。第3页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.1.1 P1口口一、一、P1口特性口特性 P1口为准双向口，只能作为通用口为准双向口，只能作为通用I/O口使口使用，用来传送数据。它的每一位可以分别定用，用来传送数据。它的每一位可以分别定义为输入线或输出线，即用户可以把义为输入线或输出线，即用户可以把P1口的口的某些位作为输出线使用，另外的一些位作为某些位作为输出线使用，另外的一些位作为输入线使用。输入线使用。P1口的某一位作为输
6、入线时，该位的口锁存器必须保持口的某一位作为输入线时，该位的口锁存器必须保持“1”，使输出，使输出场效应管场效应管T截止，这时该位引脚由内部拉高电路拉成高电平，也可以由外部截止，这时该位引脚由内部拉高电路拉成高电平，也可以由外部的电路拉成低电平，的电路拉成低电平，CPU读读P1引脚状态时实际上就是读出外部电路的输入引脚状态时实际上就是读出外部电路的输入信息。信息。P1口作为输入时，可以被任何口作为输入时，可以被任何TTL电路和电路和MOS电路所驱动，由于内电路所驱动，由于内部具有提升电路，也可以被集电极开路或漏极开路的电路所驱动。部具有提升电路，也可以被集电极开路或漏极开路的电路所驱动。P1口
7、的某一位作为输出线时，将口的某一位作为输出线时，将“1”写入该位口锁存器，则写入该位口锁存器，则 Q 端上的输出场效应端上的输出场效应管管T截止，该位的输出引脚由内部的拉高电路拉成高电平，输出截止，该位的输出引脚由内部的拉高电路拉成高电平，输出“1”；将；将“0”写入口锁写入口锁存器，输出场效应管存器，输出场效应管T导通，引脚输出低电平，即输出导通，引脚输出低电平，即输出“0”。D QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC内部提升内部提升P1.XPIN第4页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用二、二、P1口的操作口的操作P1口的字节地址为口的
8、字节地址为90H，位地址为，位地址为90H97H。对对P1口的操作，可以采用字节操作，口的操作，可以采用字节操作，也可以采用位操作。复位以后，口锁存器为也可以采用位操作。复位以后，口锁存器为1。例：例：在图在图5-2中，中，P1.0P1.3作为输出线，接指示灯作为输出线，接指示灯L0L3。P1.4P1.7作为输作为输入线接四个开关入线接四个开关K0K3。P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.6P1.5K0K1K3K2P1.78051-+-+-+-+5vL0L1L2L3第5页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用例1 的子程序采用字节操作指令将开关状态送指示灯显示，Ki闭合
9、，Li亮。例1KLA：MOVA，P1 SWAPA ORLA，#0F0H ；保持；保持P1.4P1.7口锁存器为口锁存器为1 MOVP1，A RET例2用位操作指令实现同样的功能。例2 KLB：MOVC，P1.4 ；位传送不影响；位传送不影响P1.4P1.7口锁存器口锁存器 MOVP1.0，C MOVC，P1.5 MOV P1.1，C MOVC，P1.6 MOVP1.2，C MOVC，P1.7 MOVP1.3，C RET第6页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.1.2 P3口口一、一、P3口特性口特性 P3口为多功能口，它的第一功能为准双向口，可以作为通用口为多功能口，它的第
10、一功能为准双向口，可以作为通用I/O口使用，其特性口使用，其特性和和P1口相似口相似。但在实际应用中它的第二功能信号更多。但在实际应用中它的第二功能信号更多。P3口的每一位可以分别定义为第一功能输入口的每一位可以分别定义为第一功能输入/输出线或第二功能输入输出线或第二功能输入/输出线。输出线。P3口的某一位作为第一功能输入口的某一位作为第一功能输入/输出线时，第二功能输出线总是为高电平，该位引脚输出电平仅输出线时，第二功能输出线总是为高电平，该位引脚输出电平仅取决于口锁存器的状态，为取决于口锁存器的状态，为“1”时输出高电平，为时输出高电平，为“0”时输出低电平。时输出低电平。P3口的某一位作
11、为输入线时，该位口锁存器应保持口的某一位作为输入线时，该位口锁存器应保持“1”，使输出场效应管，使输出场效应管T截止，引脚状态由外截止，引脚状态由外部输入电平所确定。部输入电平所确定。P3口的某一位作为第二功能输入口的某一位作为第二功能输入/输出线时，该位的口锁存器也必须保持输出线时，该位的口锁存器也必须保持“1”，使输出场效应管的状态由第二功能输出确定。使输出场效应管的状态由第二功能输出确定。D QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC内部提升内部提升P3.XPINT第二输出功能第二输出功能第二输入功能第二输入功能 P3口的口锁存器口的口锁存器Q端接与非门
12、驱动端接与非门驱动输出场效应管输出场效应管T，该与非门的另一个控，该与非门的另一个控制端为第二功能输出线。制端为第二功能输出线。P3口的引脚状口的引脚状态通过输入缓冲器输入到内部总线和第态通过输入缓冲器输入到内部总线和第二功能输入线。二功能输入线。第7页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用表表5-1 P3口的第二功能定义口的第二功能定义T0(定时器T0外部计数脉冲输入线)T1(定时器T1外部计数脉冲输入线)WR(外部数据存贮器写脉冲输出线)RD(外部数据存贮器读脉冲输出线)第二功能RXD(串行口输入线)TXD(串行口输出线)INT0(外部中断0输入线)INT1(外部中断1输入线
13、)第二功能P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P3.1P3.2P3.3口引脚口引脚二、二、P3口的操作口的操作 P3口的字节地址为0B0H，位地址为0B0H0B7H。对P3口的操作，可以采用字节操作，也可以采用位操作。例例3 ANL P3，#0DFH；0 P3.5 CLR P3.5 ；0 P3.5ORL P3，#20H；1 P3.5SETB P3.5 ；1 P3.5XRL P3，#20H；P3.5取反CPL P3.5 ；P3.5取反第8页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.1.3 P2口一、P2口特性P2口也有两种功能，对于内部有程序存贮器的单片机（如定制的口也有两种功
14、能，对于内部有程序存贮器的单片机（如定制的8051），），P2口可以作为输入口可以作为输入口或输出口使用，直接连接输入口或输出口使用，直接连接输入/输出设备；也可以作为系统扩展的地址总线口，输出高输出设备；也可以作为系统扩展的地址总线口，输出高8位位地址地址A8A15。对于内部没有程序存贮器的单片机，必须外接程序存贮器，一般情况下。对于内部没有程序存贮器的单片机，必须外接程序存贮器，一般情况下P2口口只能作为系统扩展只能作为系统扩展的高的高8位地址总线口，而不能作为外部设备的输入位地址总线口，而不能作为外部设备的输入/输出口。输出口。P2.XPIND QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器
15、写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC多路开关多路开关T地址地址控制控制内部内部提升提升第9页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用1、P2口的输出驱动器上有一个多路电子开关口的输出驱动器上有一个多路电子开关(见图见图5-1(c)，当输出驱动器转接至当输出驱动器转接至P2口锁存器的口锁存器的Q端时，端时，P2口作为第一功能输口作为第一功能输入入/输出线，这时输出线，这时P2口的结构和口的结构和P1口相似，其功能和使用方法也口相似，其功能和使用方法也和和P1口相同。口相同。2、当输出驱动器转接至地址时，、当输出驱动器转接至地址时，P2口作为地址总线口，引口作为地址总线口，引脚状态由所输
16、出的地址确定。脚状态由所输出的地址确定。3、CPU访问外部的程序存贮器时，访问外部的程序存贮器时，P2口输出程序存贮器的口输出程序存贮器的高高8位地址位地址A8A15，该地址来源于内部的程序计数器，该地址来源于内部的程序计数器PC的高的高8位；位；4、当、当CPU以以16位地址指针位地址指针DPTR访问外部访问外部RAM/IO的时候，的时候，P2口输出的地址来源于口输出的地址来源于DPH。第10页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用二、二、P2口操作口操作1、对于内部有程序存贮器的单片机所构成的基本系统（如对于内部有程序存贮器的单片机所构成的基本系统（如8751或定制的或定制的
17、8051），既），既不扩展程序存贮器，也不扩展不扩展程序存贮器，也不扩展RAM I/O 口，这时口，这时P2口作为通用口作为通用I/O口使用。口使用。例例4 XRL P2，#1 ；P2.0取反取反 CPL P2.0 ；P2.0取反取反2、对于只扩展少量外部对于只扩展少量外部RAM I/O口，其地址范围在口，其地址范围在0255之间，之间，P2 口也口也可以作为可以作为I/O口使用。对外部口使用。对外部RAM I/O口操作，只能使用口操作，只能使用R0或或R1作地址作地址指针，不能用指针，不能用DPTR作址址指针。作址址指针。例例5 将将33H写入外部写入外部RAM的的50H单元，单元，CPU执
18、行下面的程序段不影响执行下面的程序段不影响P2口输出状态，因而是正确的：口输出状态，因而是正确的：MOVR0，#50H MOV A，#33H MOVX R0，ACPU执行下面的程序段将影响执行下面的程序段将影响P2口的输出状态，因而是错误的；口的输出状态，因而是错误的；MOV DPTR，#50H MOV A，#33HMOVX DTPR ，A第11页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用例例6 将将33H写入外部写入外部RAM的的8200H，下面的程序段都是正确的：，下面的程序段都是正确的：(1)MOVP2，#82H MOVR0，#0 MOV A，#33H MOVX R0，A(2)
19、MOV P2，#82H MOV R1，#0 MOV A，#33H MOVX R1，A(3)MOV DPTR，#8200H MOV A，#33H MOVX DPTR，A3、对于既扩展程序存贮器，又扩展外部对于既扩展程序存贮器，又扩展外部RAM/IO口的系统，口的系统，P2口不能作为口不能作为I/O口使用，口使用，对外部对外部RAM/IO口操作则可以做口操作则可以做DPTR、P2 R0、P2 R1三个三个16位地址指针的高位地址指针的高8位。位。第12页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.1.4 P0口口一、一、P0口特性口特性P0口为三态双向口为三态双向I/O口。对于内部有程
20、序存贮器的单片机基本系统（如定制的口。对于内部有程序存贮器的单片机基本系统（如定制的8051），），P0口可以作为输入口可以作为输入/输出口使用，直接连外部的输入输出口使用，直接连外部的输入/输出设备；也可以输出设备；也可以作为系统扩展的地址作为系统扩展的地址/数据总线口。对于内部没有程序存贮器的单片机（如数据总线口。对于内部没有程序存贮器的单片机（如8031），），P0口只能作为地址口只能作为地址/数据总线口使用。数据总线口使用。P0.XPIND QCL Q内部总线内部总线读锁存器读锁存器写锁存器写锁存器读引脚读引脚VCC多路开关多路开关T1T2地址地址/数据数据控制控制第13页，共71页。
21、单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用 1、P0口的输出驱动器中也有一个多路电子开关。输出驱动器转接口的输出驱动器中也有一个多路电子开关。输出驱动器转接至口锁动器的至口锁动器的Q端时，端时，P0口作为双向口作为双向I/O口使用。口使用。这时，这时，CPU发来的控制信号为低电平，使输出驱动电路的上拉场效发来的控制信号为低电平，使输出驱动电路的上拉场效应管应管T1截止。截止。P0口的锁存器为口的锁存器为“1”时，输出驱动器中的两个场效应管均时，输出驱动器中的两个场效应管均截止，引脚浮空；由于截止，引脚浮空；由于P0口输出电路是漏极开路的电路，必须外接口输出电路是漏极开路的电路，必须外接10k拉高
22、电阻才能有高电平输出。而写入拉高电阻才能有高电平输出。而写入“0”时，下管导通输出低电时，下管导通输出低电平。平。2、当输出驱动器转接至地扯、当输出驱动器转接至地扯/数据时，数据时，P0口作为地址口作为地址/数据数据总线口使用，分时输出外部存贮器的低总线口使用，分时输出外部存贮器的低8位地址位地址A0A7和传送数和传送数据据D0D7。低。低8位地址先由地址允许锁存信号位地址先由地址允许锁存信号ALE锁存到外部的锁存到外部的地址锁存器中，接着地址锁存器中，接着P0口便输入口便输入/输出数据信息。输出数据信息。P0口输出的低口输出的低8位地址来源于位地址来源于PCL、DPL、R0、R1等。等。第1
23、4页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用二、二、P0口使用方法口使用方法 P0口为三态双向口为三态双向I/O口，当用作输入口时，一般接口，当用作输入口时，一般接10k左右的拉高电阻。图左右的拉高电阻。图5-3所示的所示的8751基本系统中，将一个开关基本系统中，将一个开关K0接至接至P1.0和和P0.0的电路有所差别，其原因是的电路有所差别，其原因是P1口内部具有拉口内部具有拉高电阻，高电阻，P0.0必须外接拉高电阻，才能使开关必须外接拉高电阻，才能使开关K0闭合时读闭合时读P0.0引脚为引脚为0，K0断开时读断开时读P0.0引引脚为脚为1。P1.0K08751P1.0K0+5
24、v10k8751第15页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用MCS-51的并行扩展总线的并行扩展总线 MCS-51的的P0口和口和P2口可以作为并行扩展总线，可以扩展口可以作为并行扩展总线，可以扩展64K字节程序存贮器和字节程序存贮器和64K字节字节RAM I/O口口 P2口输出高口输出高8位地址位地址A8A15，P0口为复用口，先输出低口为复用口，先输出低8位地址位地址A0A7，用，用ALE信信号的负跳变将号的负跳变将A0A7送入地址锁存器锁存，送入地址锁存器锁存，P2口和地址锁存器输出作为地址总线，口和地址锁存器输出作为地址总线，输出地址输出地址A0A15。在。在ALE将将
25、A0A7送入地址锁存器锁存以后，接着送入地址锁存器锁存以后，接着P0口作为数据口作为数据总线使用来传送数据。在扩展系统中，总线使用来传送数据。在扩展系统中，P3.6、P3.7作为外部作为外部RAM/IO口的读口的读/写选通写选通信号信号WR、RD，PSEN作为外部程序存贮器的读选通信号。正是由于外部程序存贮作为外部程序存贮器的读选通信号。正是由于外部程序存贮器和器和RAM/IO口使用不同的读选通信号，才使口使用不同的读选通信号，才使CPU通过通过16位地址总线访问位地址总线访问64K字节字节程序存贮器和程序存贮器和64K字节字节RAM/IO口。口。P2 ALEP0WRRDPSEN地址锁存器地址
26、锁存器A8A15A0A7D0D7（控制总线）（控制总线）（数据总线）（数据总线）（地址总线）（地址总线）MCS-51第16页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用MCS-51并行口电路小结并行口电路小结1.P0、P1、P2、P3都是并行都是并行I/O口，都可用于数据的输入口，都可用于数据的输入/输出传送，但输出传送，但P0、P2口可作为并行扩展总线。口可作为并行扩展总线。P0口可作为地址口可作为地址/数据复用线使用，输数据复用线使用，输送系统的低送系统的低8位地址和位地址和8位数据，因此多路开关的一个输入端为位数据，因此多路开关的一个输入端为“地址地址/数据数据”信号。而信号。而
27、P2口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以多路口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以多路开关的一个输入信号为开关的一个输入信号为“地址地址”。2.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口电路中增加了第二功能控制口电路中增加了第二功能控制逻辑。这是逻辑。这是P3口与其它各不同之处。口与其它各不同之处。第17页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.2 定时器定时器各种型号的单片机，不管其功能强弱都有定时器，因为定时器对于各种型号的单片机，不管其功能强弱都有定时器，因为定时器对于面向控制型应用领域的单片机
28、特别有用，定时器可以实现下列功能：面向控制型应用领域的单片机特别有用，定时器可以实现下列功能：（1）定时操作：）定时操作：产生定时中断，实现定时采样输入信号，定时扫描键盘、显产生定时中断，实现定时采样输入信号，定时扫描键盘、显示器等定时操作；示器等定时操作；（2）测量外部输入信号：）测量外部输入信号：对输入信号累加统计或测量输入信号的周期等参数；对输入信号累加统计或测量输入信号的周期等参数；（3）定时输出：）定时输出：定时触发输出引脚的电平，使输出脉冲的宽度、占空比、周定时触发输出引脚的电平，使输出脉冲的宽度、占空比、周期达到预定值，其精度不受程序状态影响；期达到预定值，其精度不受程序状态影响
29、；（4）监视系统正常工作：）监视系统正常工作：一旦系统工作异常时自动复位，重新启动系统正一旦系统工作异常时自动复位，重新启动系统正常工作。（监视定时器常工作。（监视定时器watchdog）；）；第18页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.2.2 定时器定时器/计数器计数器T0和和T1MCS-51系列的单片机内，共有两个系列的单片机内，共有两个16位可编程的定时器位可编程的定时器/计数器，计数器，分别称为定时器分别称为定时器/计数器计数器T0和定时器和定时器/计数器计数器T1。与定时与定时器器/计数器有关的特殊功能寄存器有以下几个：计数器有关的特殊功能寄存器有以下几个：1、T
30、H0、TL0为为T0的的16位计数器的高位计数器的高8位和低位和低8位。位。2、TH1、TL1为为T1的的16位计数器的高位计数器的高8位和低位和低8位。位。3、TMOD为为T0、T1的方式寄存器。的方式寄存器。4、TCON为为T0、T1的状态和控制寄存器，存放的状态和控制寄存器，存放T0、T1的运行控的运行控制位和溢出中断标志位。制位和溢出中断标志位。5、中断控制寄存器、中断控制寄存器IE、IP。通过对通过对TH0、TL0和和TH1、TL1的初始化编程来设置的初始化编程来设置T0、T1计数计数器初值，通过对器初值，通过对TCON和和TMOD的编程来选择的编程来选择T0、T1的工作方式的工作方
31、式和控制和控制T0、T1的运行。的运行。第19页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用一、方式寄存器一、方式寄存器TMOD（89H）特殊功能寄存器特殊功能寄存器TMOD为为T0、T1的工作方式寄存器，其格式如下：的工作方式寄存器，其格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0TMOD的低的低4位为位为T0的方式字段，高的方式字段，高4位为位为T1的方式字段，它们的含的方式字段，它们的含义是完全相同的。义是完全相同的。工作方式选择位工作方式选择位M1、M0（方式（方式 03）定时方式和外部事件计数方式选择位定时
32、方式和外部事件计数方式选择位C/TC/T=1为外部事件计数方式。为外部事件计数方式。门控位门控位GATE GATE为为1时，定时器的计数受外部引脚输入电平的控制（时，定时器的计数受外部引脚输入电平的控制（INT0控控制制T0的运行，的运行，INT1控制控制T1的运行）；的运行）；GATE为为0时定时器计数不受外时定时器计数不受外部引脚输入电平的控制。部引脚输入电平的控制。第20页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用二、控制寄存器二、控制寄存器TCON（88H）特殊功能寄存器特殊功能寄存器TCON的高的高4位为定时器的运行控制位和溢出标位为定时器的运行控制位和溢出标志位，低志位，
33、低4位为外部中断的触发方式控制位和锁存外部中断请求位为外部中断的触发方式控制位和锁存外部中断请求源（见中断一节）。源（见中断一节）。TCON格式如下格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT01.定时器定时器T0运行控制位运行控制位TR0 TR0 由软件置位和清由软件置位和清“0”。门控位。门控位GATE为为0时，时，T0的计数仅由的计数仅由TR0控制，控制，TR0为为1时允许时允许T0计数，计数，TR0为为0时禁止时禁止T0计数计数；门控位；门控位GATE为为1时，仅时，仅当当TR0等于等于1且且INT0（P3.2)
34、输入为高电平时输入为高电平时T0才计数，才计数，TR0为为0或或INT0输入低电平时都禁止输入低电平时都禁止T0计数。计数。2.定时器定时器T0溢出标志位溢出标志位TF0 当当T0被允许计数以后，被允许计数以后，T0从初值开始加从初值开始加“1”计数，最高位产生溢出时计数，最高位产生溢出时置置“1”TF0。TF0可以由程序查询和清可以由程序查询和清“0”。TF0也是中断请求源，当也是中断请求源，当CPU响应响应T0中断时由硬件清中断时由硬件清“0”TF0。第21页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用3.定时器定时器T1运行控制位运行控制位TR1TR1由软件置位和清由软件置位和清
35、“0”。门控位。门控位GATE为为0时，时，T1的计数仅由的计数仅由TR1控制，控制，TR1为为“1”时允许时允许T1计数，计数，TR1为为“0”时禁止时禁止T1计数；门控位计数；门控位GATE为为1时，仅当时，仅当TR1为为1且且INT1（P3.3)输入为高电平时输入为高电平时T1才计数，才计数，TR1为为0或或INT1输入低电平时都将禁输入低电平时都将禁止止T1计数。计数。4.定时器定时器T1溢出标志位溢出标志位TF1当当T1被允许计数以后，被允许计数以后，T1从初值开始加从初值开始加“1”计数，最高位产生溢出时置计数，最高位产生溢出时置“1”TF1。TF1可以由程序查询和清可以由程序查询
36、和清“0”，TF1也是中断请求源，当也是中断请求源，当CPU响应响应T1中断时由硬件清中断时由硬件清“0”TF1。第22页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用三、三、T0、T1的工作方式和计数器结构的工作方式和计数器结构MCS-51的定时器的定时器T0有四种工作方式：方式有四种工作方式：方式0、方式、方式1、方式、方式2、方、方式式3；定时器；定时器T1有三种工作方式：方式有三种工作方式：方式0、方式、方式1、方式、方式2。1.方式方式0 当当M1M0为为00时定时器工作于方式时定时器工作于方式0。定时器。定时器T0方式方式0的结构框图如下图所示。方的结构框图如下图所示。方式式
37、0为为13位的计数器，由位的计数器，由TL0的低的低5位和位和TH0的的8位组成，位组成，TL0低低5位计数溢出时向位计数溢出时向TH0进位，进位，TH0计数溢出时置计数溢出时置“1”溢出标志溢出标志TF0。定时时间设定：定时时间设定：safTOSC)2(1213fosc12TL0(5位位)TH0(8位位)TF0中断中断控制控制C/T=0C/T=1T0脚脚(P3.4)INT0脚脚GATETR0第23页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用例例7 已知晶振频率fOSC=6MHz，若使用T0方式0产生10ms定时中断，试对T0进行初始化编程。safTOSC)2(1213Tfaosc1
38、221331925000213a=0110001111000BTH0 TL0INI T0：MOV TH0，#63H MOV TL0，#18H MOV TMOD,#00H;置置T0为方式为方式0下的定时方式下的定时方式 SETB TR0；允许；允许T0计数计数 MOV IE，#82H；EA=1，CPU开放中断开放中断 RET；ET0=1，允许允许T0中断中断第24页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用2.方式方式1方式方式1和方式和方式0的差别仅仅在于计数器的位数不同，方式的差别仅仅在于计数器的位数不同，方式1为为16位位的定时器的定时器/计数器。定时器计数器。定时器T0工作于方
39、式工作于方式1的结构框图如下图所示。的结构框图如下图所示。T0工作于方式工作于方式1时，由时，由TH0作为高作为高8位，位，TL0作为低作为低8位，构成一个位，构成一个16位计位计数器。若数器。若T0工作于方式工作于方式1定时，计数初值为定时，计数初值为a，fosc=12MHz，则，则T0从从计数初值加计数初值加1计数到溢出的定时时间为计数到溢出的定时时间为:)(2(*1216safToscfosc12TL0(8位位)TH0(8位位)TF0中断中断控制控制C/T=0C/T=1T0脚脚(P3.4)INT0脚脚GATETR0第25页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用与定时器有关的
40、寄存器与定时器有关的寄存器TCON状态和控制寄存器状态和控制寄存器中断允许寄存器中断允许寄存器IED7D6D5D4D3D2D1D0EA-ESET1EX1ET0EX0中断优先级控制器中断优先级控制器IPD7D6D5D4D3D2D1D0-PSPT1PX1PT0PX0D7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMOD方式控制寄存器方式控制寄存器第26页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用应用举例：应用举例：例例8 设设fosc=12MHz，T0工作于方式工作于
41、方式1，产生，产生50ms定时中断，定时中断，TF0为高级中断源。试编写主程序中的初始化程序和中断服务程序，为高级中断源。试编写主程序中的初始化程序和中断服务程序，使使P1.0产生周期为产生周期为1秒的方波。秒的方波。MAIN：MOV SP，#6FH ；栈指针初始化；栈指针初始化 MOV TH0，#3CH ；T0初始化初始化 MOV TL0，#0B0H MOV TMOD，#1 ；T0工作于方式工作于方式1，定时，定时 MOV IP，#2 ；PT0=1，T0中断定义为高中断定义为高 ；优先级中断；优先级中断 MOV IE，#82H ；中断初始化（；中断初始化（EA=1，ET0=1）SETB TR
42、0 ；允许；允许T0中断中断 MOV 30H，#0AH ；工作单元初始化每；工作单元初始化每10次次 ；中断（；中断（0.5秒）秒）P1.0求反，求反，；用；用30H作中断次数计数器单元。作中断次数计数器单元。AJMP$TfasafToscosc*122)2(1216161553650000216a=3CB0H第27页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用T0中断服务程序：中断服务程序：PTF0：ORL TL0，#0B0H；恢复；恢复T0初值初值 MOV TH0，#3CH DJNE 30H，PTF0R；判断中断次数；判断中断次数=10否否?MOV 30H，#0AH；恢复中断次数存
43、贮单元值；恢复中断次数存贮单元值 CPL P1.0 ；P1.0求反求反 PTF0R：RETI说明：定时器说明：定时器T0中断入口地址（中断入口地址（55页）为：页）为：000BH 000B：LJMP PTF0R第28页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用3.方式方式2T0工作于方式工作于方式0和方式和方式1时的最大特点是计数溢出后，计数器全为时的最大特点是计数溢出后，计数器全为“0”。因此循环。因此循环定时或循环计数应用时就存在反复设置计数初值的问题。初值定时或循环计数应用时就存在反复设置计数初值的问题。初值a通常是由中断服通常是由中断服务程序恢复的，而务程序恢复的，而CPU响
44、应响应T0溢出中断的时间随程序状态不同而不同（溢出中断的时间随程序状态不同而不同（CPU所执所执行指令不同或者在执行其它中断程序都影响行指令不同或者在执行其它中断程序都影响CPU响应中断的时间），响应中断的时间），CPU响应响应T0溢出中断之前溢出中断之前T0从从0开始继续计数，开始继续计数，CPU响应响应T0溢出中断时又从初值开始计数，溢出中断时又从初值开始计数，这样使定时产生误差。这样使定时产生误差。M1M0=10时，时，T0工作于方式工作于方式2，方式，方式2为自动恢复初值的为自动恢复初值的8位计数器，位计数器，TL0作为作为作为作为8位计数器，位计数器，TH0作为计数初值寄存器，当作为
45、计数初值寄存器，当TL0计数溢出时，计数溢出时，一方面置一方面置“1”溢出标志溢出标志TF0，向，向CPU请求中断，同时将请求中断，同时将TH0内容送到内容送到TL0，使使TL0从初值开始重新加从初值开始重新加1计数。因此，计数。因此，T0工作于方式工作于方式2定时，定时精度定时，定时精度比较高，但定时时间小。比较高，但定时时间小。第29页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用)2(*128afoscT=定时时间设定：定时时间设定：工作原理：工作原理：fosc12TL0(8位位)TH0(8位位)TF0中断中断控制控制C/T=0C/T=1T0脚脚(P3.4)INT0脚脚GATETR
46、0第30页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用4.方式方式31）工作方式）工作方式3下的定时器下的定时器/计数器计数器T0 方式方式3只适用于只适用于T0，若，若T1被设置为工作方式被设置为工作方式3时，则使时，则使T1停止工作。停止工作。T0被分为两个独立的被分为两个独立的8位计数器位计数器TL0和和TH0。TL0使用使用T0的所有状态控制位的所有状态控制位GATE、TR0、INT0（P3.2）、）、T0（P3.4)、TF0等，等，TL0即可以作为即可以作为8位定时位定时器使用，又可以作为外部事件计数器使用。器使用，又可以作为外部事件计数器使用。TL0计数溢出时置计数溢出时置
47、“1”溢出标志溢出标志TF0，TL0计数初值必须由软件每次设定。其功能和操作与方式计数初值必须由软件每次设定。其功能和操作与方式0或方式或方式1完完全相同，而且逻辑结构也极其类似。全相同，而且逻辑结构也极其类似。TH0只能作为一个只能作为一个8位定时器使用。而且由于位定时器使用。而且由于T0的所有状态控制位已被的所有状态控制位已被TL0独独占，因此占，因此TH0只好借用只好借用T1的状态控制位的状态控制位TR1、TF1。即当。即当TR1为为1时，允许时，允许TH0定定时计数，当时计数，当TH0计数溢出时置计数溢出时置“1”溢出标志溢出标志TF1。由于由于TL0 既能作定时器使用也能作计数器使用
48、，而既能作定时器使用也能作计数器使用，而TH0 只能作为定时器只能作为定时器使用却不能作为计数器使用，因此在工作方式使用却不能作为计数器使用，因此在工作方式3下，下，T0 可以构成两个定时器或可以构成两个定时器或一个定时器一个计数器。一个定时器一个计数器。第31页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用控制控制TH0(8位位)TF1中断中断TR11/12fOSCTL0(8位位)TF0中断中断控制控制C/T=0C/T=1T0脚脚(P3.4)INT0脚脚GATETR01/12fOSC)2(*128afoscT=定时时间设定：定时时间设定：工作原理：工作原理：第32页，共71页。单单片片
49、微微型型机机原原理理与与应应用用2）工作方式）工作方式3下的定时器下的定时器/计数器计数器T1如果T0已工作在方式3，则T1只能工作在方式0、方式1或方式2下，因为它的运行控制位TR1及计数溢出标志位TF1已被T0借用。在这种情况下，T1通常是作为串行口的波特率发生器使用，以确定串行通信的速率。因为已没有计数溢出标志位TF1可供使用，因此只能把计数溢出直接送给串行口。如要停止T1工作，只需送入一个把T1设置为方式3的方式控制字就可以了。因为T1不能在方式3下使用，如果硬把它设置为方式3，就停止工作。第33页，共71页。单单片片微微型型机机原原理理与与应应用用5.3 串行接口串行接口中央处理器中
50、央处理器CPU和外界的信息交换（或数据传送）称为通信，通和外界的信息交换（或数据传送）称为通信，通常有并行和串行两种通信方式，数据的各位同时传送的称为并行常有并行和串行两种通信方式，数据的各位同时传送的称为并行通信，数据一位一位串行地顺序传送的称为串行通信。通信，数据一位一位串行地顺序传送的称为串行通信。并行通信的特点是：并行通信的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高。但并各数据位同时传送，传送速度快、效率高。但并行数据传送有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高。并行数据传送有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高。并行数据传送的距离通常小于行数据传送的距离通常小于30米，在
