《單片微型計算機原理

及其應用》電子教案

中國水利水電出版社2001.8

第一章

單片微型計算機概述本章主要介紹單片機的發展，基本的結構和特點，單片機的應用模式和領域，單片機的供應狀態等。單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。因此，一塊芯片就構成了一臺計算機。它已成為工業控制領域、智能儀器儀表、尖端武器、日常生活中最廣泛使用的計算機。

1．1單片機的發展概況綜上所述，我們可以把單片機的發展歷史劃分為四階段：第一階段（1976~1978年）：低性能單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表，采用了單片結構，即在一塊芯片內含有8位CPU、定時/計數器、并行I/O口、RAM和ROM等。主要用于工業領域。第二階段（1978~1982年）：高性能單片機階段，這一類單片機帶有串行I/O口，8位數據線、16位地址線可以尋址的范圍達到64K字節、控制總線、較豐富的指令系統等。這類單片機的應用范圍較廣，并在不斷的改進和發展。第三階段（1982~1990年）：16位單片機階段。16位單片機除CPU為16位外，片內RAM和ROM容量進一步增大，實時處理能力更強，體現了微控制器的特征。例如Intel公司的MCS-96主振頻率為12M，片內RAM為232字節，ROM為8K字節，中斷處理能力為8級，片內帶有10位A/D轉換器和高速輸入/輸出部件等。第四階段（1990年~）：微控制器的全面發展階段，各公司的產品在盡量兼容的同時，向高速、強運算能力、尋址范圍大以及小型廉價方面發展。1．3單片機的主要品種及系列

一、4位單片機二、8位單片機表格1?1MCS-51系列型號型號制造技術片內程序存儲器片內數據存儲器8051AHHMOSROM(4k)128字節8031AHAHMOS無128字節8751HHMOSEPROM（4K）128字節80C51CHMOSROM（4K）128字節80C31CHMOS無128字節8051HMOSROM（8K）256字節8031HMOS無256字節1．4單片機的應用

一、單片機在儀器儀表中的應用二、單片機在機電一體化中的應用三、單片機在智能接口和多機系統中的應用四、單片機在生活中的應用

2．1MCS-51單片機的結構原理一、8051單片機的結構圖2?1MCS-51單片機的基本結構二、8051單片機的內部結構和工作原理

8051單片機的內部結構框圖如圖2?2所示，下面分別進行介紹：圖2?28051的內部結構框圖字節地址位地址

2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20HD7D6D5D4D3D2D1D07FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H77H76H75H74H73H72H71H70H6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H67H66H65H64H63H62H61H60H5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H57H56H55H54H53H52H51H50H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H47H46H45H44H43H42H41H40H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H37H36H35H34H33H32H31H30H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H17H16H15H14H13H12H11H10H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H07H06H05H04H03H02H01H00H圖2?48051內部RAM位地址區圖2?48051內部RAM位地址區表格2?2特殊功能寄存器表符號單元地址名稱位地址符號地址*ACCE0H累加器ACC.7～ACC.0E7H～E0H*BF0H乘法寄存器B.7～B.0F7H～F0H*PSWD0H程序狀態字PSW.7～PSW.0D7H～D0HSP81H堆棧指針

DPL82H數據存儲器指針(低8位)

DPH83H數據存儲器指針(高8位)

*IEA8H中斷允許控制器IE.7～IE.0AFH～A8H*IPB8H中斷優先控制器IP.7～IP.0BFH～B8H*P080H通道0P0.7～P0.087H～80H*P190H通道1P1.7～P1.097H～90H*P2A0H通道2P2.7～P2.0A7H～A0H*P3B0H通道3P3.7～P3.0B7H～B0HPCON87H電源控制及波特率選擇

*SCON98H串行口控制SCON.7～SCON.09FH～98HSBUF99H串行數據緩沖器

*TCON88H定時控制TCON.7～TCON.08FH～88HTMOD89H定時器方式選擇

TL08AH定時器0低8位

TL18BH定時器1低8位

TH08CH定時器0高8位

TH18DH定時器1高8位

*:可位尋址的特殊功能寄存器圖2?5P0口的位結構（1）P0口位的結構（3）P2口的位結構圖2?7P2口的結構圖（4）P3口的位結構圖2?8P3口的結構圖（4）P3口的位結構圖2?8P3口的結構圖一、時鐘周期、機器周期和指令周期圖2-9基本定時時序關系2．2MCS-51單片機的時序1．時鐘周期

圖2?10MCS-51的取指/執行時序2．機器周期3．指令周期

二、MCS-51單片機指令的取指和執行的時序三、訪問外部ROM和RAM的時序

圖2?11訪問外部ROM的時序2．3MCS-51單片機的時鐘和復位電路

一、時鐘電路

圖2?13MCS-51時鐘接法1．內部振蕩器方式

2．外部時鐘方式

二、復位電路及復位狀態

1．內部復位電路

圖2?148051復位電路結構

2．4MCS-51單片機的低功耗工作方式

一、電源控制寄存器PCON

PCOND7D6D5D4D3D2D1D0SMOD———GF1GF0FDIDL三、掉電方式

二、等待工作方式

第三章MSC-51單片機的指令系統3．1指令系統概述一、機器碼指令與匯編語言指令機器碼指令：

匯編語言指令：

二、指令格式匯編語言格式為：[標號：]操作碼助記符[目的操作數，][源操作數][；注釋]

單字節指令

雙字節指令

三字節指令操作碼24H操作數22HINCAADDA，#22HMOV5EH，4FH操作碼04H操作碼85H源操作數4FH目的操作數5EH

圖3-1機器碼指令格式

3．2尋址方式

一、寄存器尋址二、直接尋址三、立即尋址四、寄存器間接尋址五、變址尋址

六、相對尋址

七、位尋址

3．3MSC-51單片機的指令系統按照指令的功能，可以把MSC-51的111條指令分成五類：l

數據傳送類指令（29條）l

算術運算類指令（24條）l

邏輯操作類指令（24條）l

控制轉移類指令（17條）l

位操作類指令（17條）

圖3-2相對尋址過程

第四章MCS-51單片機的應用程序設計

圖4-1基本程序結構

4．1運算程序一、多字節數加法1．多字節無符號數加法CLRCMOVR0，#40H；指向加數最低位MOVR1，#5OH；指向另一加數最低位MOVR2，#04H；字節數作計數初值LOOP1：MOVA，@R0；取被加數ADDCA，@R1；兩數相加，帶進位MOV@R0，AINCR0；修改地址INCR1DJNZR2，LOOPl；未加完轉LOOP1JNCLOOP2；無進位轉LOOP2MOV@R0，#01HLOOP2：DECR0RET2．多字節有符號數加法MOVA，R0；復制保存地址指針MOVR2，AMOVA，R３MOVR7，ACLRCLOOP1：MOVA，@R0ADDCA，@R1；相加MOV@R0，AINCR0INCR1；地址指針加1DJNZR7，LOOP1JBOV，ERR；若溢出，轉溢出處理DECR0MOVA，@R0JNBE7H，LOOP2SETB07H；和值為負,置位標志LOOP2：MOVA，R2；恢復地址指針MOVR0，ARET┇ERR：┇；溢出處理RETSDADD：CLR07H；標志位清零圖4-3多字節有符號數加法程序流程圖二、多字節數減法MOVR0，#40H；指向被減數最低位MOVR1，#5OH；指向減數最低位MOVR2，#04H；字節數CLRCLOOP1：MOVA，@R0SUBBA，@R1；完成一個字節的減法運算MOV@R0，AINCR0INCR1DJNZR2，LOOP1RET三、多字節十進制數(BCD碼)加法

圖4-4BCD碼多字節加法程序流程圖BCDADD：MOV20H，R0MOV23H，R３CLRCLOOP0：MOVA，@R0；取被加數ADDCA，@R1；兩數相加DAA；十進制調整MOV@R0，AINCR0；指針加1INCR1

DJNZR３，LOOP0；作完加法否MOVR2.#23HJNCRETURN；有無進位MOV@R0，#01HINCR３RETURN：MOVR0，#20HRET四、多字節數乘法ZHENFA:MOVA，R0MOVB，R1MULAB；(R1)*(R0)MOVR３，A；積的低位送到R３MOVR4，B；積的高位送到R4MOVA，R0MOVB，R2MULAB；(R2)*（R0）ADDA，R4；(R1)*(R0)的高位加(R2)*(R0)的低位MOVR4，A；結果送R4，進位在CY中MOVA，BADDCA，#OOH；(R2)*(R0)的高位加低位來的進位MOVR５，A；結果送R５RET五、多字節數除法DV:MOVR7,#08H；設計數初值DVl:CLRCMOVA，R５RLCAMOVR５，AMOVA，R6RLCA；將(R6)、(R５)左移一位MOV07H，C；將移出的一位送07H位保存CLRC圖4-5除法程序流程圖SUBBA，R2；余數(高位)減除數JBO7H，GOU；若標志位為1，說明夠減

JNCGOU；無借位也說明夠減ADDA，R2；否則，恢復余數AJMPDV2GOU:INCR５；商上1DV2:MOVR6，A；保存余數(高位)DJNZR7，DVlRET一、

數據的拼拆4．2數據的拼拆和轉換例4-7設在30H和31H單元中各有一個8位數據:(30H)=x7x6x５x4x３x2x1x0(3lH)=y7y6y５y4y３y2y1y0現在要從30H單元中取出低5位，并從31H單元中取出低3位完成拼裝，拼裝結果送40H單元保存，并且規定:(40H)=y2y1y0x4x３x2x1x0解：利用邏輯指令ANL、ORL來完成數據的拼拆，程序清單如下：MOV4OH，3OH；將x7～x0傳送到40H單元ANL4OH，#000111llB；將高3位屏蔽掉MOVA，31H；將y7～y0傳送到累加器中SWAPA；將A的內容左移4次RLA；y2～y0移到高3位ANLA，#111000OOB；將低5位屏蔽掉ORL4OH，A；完成拼裝任務二、數據的轉換

1．ASCII碼與二進制數的互相轉換

例4-10編程實現十六進制數表示的ASC1I代碼轉換成4位二進制數（1位十六進制數）。解：對于這種轉換，只要注意到下述關系便不難編寫出轉換程序:“字符0”~“字符9”的ASCII碼值為“30H”~“39H”，它們與30H之差恰好為“00H”~“09H”，結果均＜0AH。“字符A”~“字符F”的ASCII碼值為“41H”~“46H”，它們各自減去37H后恰好為“0AH”~“0FH”，結果>0AH。根據這個關系可以編出轉換程序如下，程序以R1作為入口和出口。ASCHIN:MOVA，R1；取操作數CLRC；清進位標志位CSUBBA，#30H；ASCII碼減去30H，實現0-9的轉換MOVR1，A；暫存結果SUBBA，#0AH；結果是否>9?JCLOOP；若≤9則轉換正確XCHA，R1SUBBA，#07H；若>9則減37HMOVR1，ALOOP:RET2．BCD碼與二進制數的轉換

圖4-6BCD碼（十進制）轉換成二進制數程序流程圖程序清單如下：MAIN：MOVA，R５MOVR2，A；給子程序入口參數ACALLBCDBIN；調用子程序MOVB，#64HMULABMOVR6，AXCHA，BMOVR５，AMOVA，R4MOVR2，AACALLBCDBIN；調用子程序ADDA，R6MOVR4，AMOVA，R５ADDCA，#00HMOVR５，ARET子程序如下：BCDBIN：MOVA，R2ANLA，#0F0H；取高位BCD碼，屏蔽低4位SWAPAMOVB，#0AHMULABMOVR３，AMOVA，R2ANLA，#0FHADDA，R3；加低位BCD碼MOVR2，ARET4．3查表程序使用MOVCA，@A+DPTR指令來查表，程序清單如下：MOVDPTR，#BS；子程序入口地址表首址RLA；鍵碼值乘以２MOVR2，A；暫存ＡMOVCA，@A+DPTR；取得入口地址低位PUSHA；進棧暫存INCAMOVCA，@A+DPTR；取得入口地址高位MOVDPH，APOPDPLCLRAJMP@A+DPTR；轉向鍵處理子程序BS：DBRK0L；處理子程序入口地址表DBRK0HDBRK1LDBRK1HDBRK2LDBRK2H┇┇4．4散轉程序一、采用轉移指令表的散轉程序

例4-17編出要求根據R３的內容轉向各個操作程序的程序。即當(R３)=0，轉向OPRO(R３)=1，轉向OPRl…(R３)=n，轉向OPRn解：程序清單如下：MOVA，R３RLA；分支序號值乘2MOVDPTR，#BRTABL；轉移指令表首址JMP@A+DPTR；轉向形成的散轉地址BRTABL：AJMPOPR0；轉移指令表AJMPOPR1…AJMPOPRn二、采用地址偏移量表的散轉程序例4-19編出能按R６的內容轉向5個操作程序的程序。其對應關系如下：OPRD0：操作程序0OPRD1：操作程序1OPRD2：操作程序2OPRD3：操作程序3OPRD4：操作程序4解：程序清單如下:MOVA，R６MOVDPTR，#TAB3；指向地址偏移量表首址MOVCA，@A+DPTR；散轉點入口地址在A中JMP@A+DPTR；轉向相應的操作程序入口TAB3:DBOPRDO-TAB3；地址偏移量表DBOPRDl-TAB3DBOPRD2-TAB3DBOPRD3-TAB3DBOPRD4-TAB3三、采用轉向地址表的散轉程序例4-20編程：要求根據R６的內容轉向相應的操作程序中去。設備操作程序的轉向地址分別為OPRD0，OPRDl，…OPRDn。解：程序清單如下:MOVDPTR，#BRTABL；指向轉向地址表MOVA，R６ADDA，R６；(A)←(R６)*2JNCNAND；INCDPH；(R６)*2的進位加到DPHNAND：MOVR３，A；暫存變址值MOVCA，@A+DPTR；取轉向地址高8位XCHA，R３INCAMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址低8位MOVDPL，A；轉向地址在DPTR中MOVDPH，R３CLRAJMP@A+DPTR；轉向相應的操作程序BRTABL：DWOPRDO；轉向地址表DWOPRD1┆DWOPRDn四、采用“RET”指令的散轉程序

例4-21編出能根據R６的內容轉向各個操作程序的程序。設該操作程序的轉向地址分別為OPRD0，OPRDl，…OPRDn。解：程序清單如下：MOVDPTR，#TAB3；指向轉移地址表MOVA，R６ADDA，R６JNCNANDINCDPHNAND：MOVR７，AMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址高8位XCHA，R７INCAMOVCA，@A+DPTR；取轉向地址低8位PUSHA；轉向地址入棧MOVA，R７PUSHARET；轉向操作程序TAB3：DWOPRD0；轉向地址表DWOPRDl┇DWOPRDn4．5I/O端口控制程序

例4-22試編出能模擬圖4-9中電路的程序。ORG0200HDBIT00HEBIT01HGBIT02HLOOP1：ORLP1，#08H；準備P1.3輸入LOOP2：MOVC，P1.3；檢測K3狀態JCLOOP2；若未準備好（K3斷），則LOOP2ORLP1，#03H；若準備好，則準備輸入P1.0和P1.1狀態MOVC，P1.0；輸入K0狀態MOVD，C；送入DMOVC，P1.1；輸入K1狀態MOVE，C；送入EANLC，D；D∧E送CMOVG，C；送入GMOVC，EORLC，D；D∨E送CANLC，/G；（D∨E）∧（D∧E）MOVP1.2，C；輸出結果SJMPLOOP1；準備下次模擬END4．6子程序調用時的參數傳遞方法一、通過寄存器或片內RAM傳遞參數例4-23利用通過寄存器或片內RAM傳遞參數這種方法編出調用SUBRT子程序的主程序。解：應該是:MAIN:MOVR0，#30H；傳送RAM數據區的起始地址MOVR7，#0AH；傳送RAM數據區的長度ACALLSUBRT；調用清零子程序SJMP$；結束SUBRT:MOVA，#00H；清零子程序LOOP：MOV＠R0，AINCR0DJNZR7，LOOPRET二、通過堆棧傳遞參數例4-25在HEX單元存有兩個十六進制數，試編程分別把它們轉換成ASCII碼存入ASC和ASC+1單元。解：本題子程序采用查表方法完成一個十六進制數的ASCII碼轉換，主程序完成入口參數的傳遞和子程序的兩次調用，以滿足題目要求。程序清單為：ORG1200HPUSHHEX；入口參數壓棧ACALLHASC；求低位十六進制數的ASCII碼POPASC；出口參數存入ASCMOVA，HEX；十六進制數送ASWAPA；高位十六進制數送低4位PUSHACC；入口參數壓棧ACALLHASC；求高位十六進制數的ASCII碼POPASC+1；出口參數送ASC+1SJMP$；原地踏步，結束HASC：DECSPDECSP；入口參數地址送SPPOPACC；入口參數送AANLA，#0FH；取出入口參數低4位ADDA，#07H；地址調整MOVCA，@A+PC；查相應ASCII碼PUSHACC；出口參數壓棧INCSPINCSP；SP指向斷點地址高8位RET；返回主程序ASCTABL：DB‘0’，‘1’，‘2’，‘3’，‘4’，‘5’，‘6’，‘7’DB‘8’，‘9’，‘A’，‘B’，‘C’，‘D’，‘E’，‘F’END三、利用指針寄存器傳遞參數

例4-26編出能實現打印THISISANEXAMPLE的程序。解：將要打印的字符及代碼不是放在調用指令之前，而是緊跟在調用指令之后。主程序：MAIN：…ACALLPRINT；調用打印子程序DB‘THISISANEXAMPLE'；要打印的字符及代碼DBOAH，ODH，OOHNEXT：…子程序：PRINT：POPDPH；把調用指令下面字節的地址彈出，作為數據指針POPDPLPPPl：MOVA，#OOHMOVCA，@A+DPTR；取出欲打印的字符INCDPTRJZPPPEND；判斷是否為結束字符PPP2：；打印程序SJMPPPPl；未完，繼續打印PPPEND：JMP@A+DPTR；指向主程序NEXT處，取代返回指令

第五章定時/計數器

5．1定時/計數的結構及工作原理

一、定時/計數器的結構和原理1．定時/計數器的結構圖5?1TMOD、TCON與T0、T1的結構框圖2．定時/計數器的原理

圖5?2定時/計數器的結構框圖

二、定時/計數器方式寄存器TMOD表格5?1方式選擇位意義M1M0工作方式功能說明00方式013位計數器01方式116位計數器10方式2自動再裝入8位計數器11方式3定時器0：分成兩個8位計數器定時器1：停止計數TMOD格式如下：定時器1定時器0

TMOD

D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC/T(—)M1M0GATEC/T(—)M1M0三、定時控制寄存器TCON定時器控制字TCON的格式如下：

TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

5．2定時/計數器的工作方式一、方式0當M1M0兩位為00時，定時/計數器被選為工作方式0，其邏輯結構如圖5?3所示。圖5?3T0(或T1)方式0結構二、方式1圖5?4T0(或T1)方式1結構三、方式2圖5?5T0(或T1)方式1結構三、方式2圖5?6T0(或T1)方式2結構

四、方式3圖5?7T0方式3下和T1結構一、方式0、方式1的應用例5-1選擇T1方式0用于定時，在P1。1輸出周期為1ms的方波，晶振fosc=6MHZ。根據題意，只要使P1。1每隔500μs取反一次即可得到1ms方波，因而T1的定時時間為500μs。將T1設為定時方式0：GATE=0，C/T(—)=0，M1M0=00；T0不用可為任意，只要不使其進入方式3，一般取0即可。故TMOD=00H。系統復位后TMOD為0，所以不必對TMOD置初值。下面計算500μs定時T1的初值：機器周期T=12/fosc=12/6×106=2μs設初值為X則：（213－X）×2×10－6s=500×10－6sX=7942D=1111100000110B=1F06H因為在作13位計數器用時，TL1高3位未用，應寫0，X的低5位裝入TL1的低5位，所以TL1=06H；X的高8位應裝入TH1，所以TH1=F8H。源程序如下：

MOVTL1，#06H；給TL1置初值

MOVTH1，#F8H；給TH1置初值

SETBTR1；啟動T1LP1：JBCTF1，LP2；查詢計數溢出否

AJMPLP1

LP2：MOVTL1，06H；重裝初值

MOVTH1，F8H

CPLP1。1；輸出取反

AJMPLP1；重復循環二、方式2的應用例5-2用定時器1方式2計數，要求每計滿100次，將P1。0取反。根據題意，外部計數信號由T1（P3.5）引腳輸入，每跳變一次計數器加1，由程序查詢TF1。方式2有自動重裝初值的功能，初始化后不必再置初值。初值X=28－100=156D=9CHTH1=TL1=9CHTMOD=60H源程序如下：

MOVTMOD，#60H；設置T1為方式2

MOVTL1，#9CH；置初值

MOVTH1，#9CH

SETBTR1；啟動T1DEL：JBCTF1，REP；查詢計數溢出

AJMPDEL

REP：CPLP1。0；輸出取反

AJMPDEL

三、門控位的應用圖5?8外部正脈沖寬度測量例5-3利用T0門控位測試INT0引腳上出現的正脈沖的寬度，并以機器周期數的形式顯示在顯示器上。根據要求可這樣設計程序：將T0設定為方式1，GATE設為1，置TR0為1。一旦INT0（P3。2）引腳上出現高電平即開始計數，直至出現低電平，停止計數，然后讀取T0的計數值并顯示。測試過程如下：源程序如下：BEGIN：MOVTMOD，#O9H；T0工作于方式1，GATE置1

MOVTL0，#00H

MOVTH0；#00H

WAIT1：JBP3。2，WAIT1；等待INT0變低

SETBTR0；啟動T0WAIT2：JNBP3。2，WAIT2；等待正脈沖到WAIT3：JBP3。2，WAIT3；等待INT0變低

CLRTR0；停止T0計數

MOVR0，#DISBUF；顯示緩沖區首地址送R0

MOVA，TL0；機器周期的存放格式為低位占低地址，高位占高地址，連續4個顯示緩沖單元

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

INCR0

MOVA，TH0

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

DIS：LCALLDISUP；長調用顯示子程序

AJMPDIS；重復顯示機器周期數由于定時方式1的16位計數長度有限，被測脈沖高電平寬度只能小于65536個機器周期。源程序如下：

第六章

MCS-51單片機的系統擴展6．1MCS-51單片機的引腳定義及最小應用系統一、8051的引腳定義及功能圖6?1MCS-51的引腳圖及功能分類圖二、MCS-51單片機最小應用系統

圖6?28051/8751最小應用系統6．2MCS-51單片機外部存儲器的擴展一、外部程序存儲器的擴展及取指過程圖6?3外部程序存儲器一般連接方法1．程序存儲器的一般連接方式圖6-4擴展8K字節程序存儲器的連線圖2．典型EPROM擴展電路3．程序存儲器E2PROM的擴展圖6-5E2PROM作為程序存儲器的擴展圖二、數據存儲器的擴展圖6-6擴展2KB數據存儲器的線路圖1．數據存儲器一般的擴展方法

2．常用數據存儲器的擴展電路三、綜合擴展實例圖6-7擴展16KBRAM和16KBEPROM

6．3并行I/O口的擴展一、簡單I/O口的擴展圖6-8簡單I/O接口擴展電路二、可編程I/O口的擴展圖6?98155的結構和引腳表格6?18155口地址分布AD0~AD7選中寄存器A7A6A5A4A3A2A1A0×××××000內部命令寄存器×××××001通用I/O口A寄存器×××××010通用I/O口B寄存器×××××011口C：通用I/O口或控制口×××××100定時/計數器的低8位寄存器×××××101定時/計數器的高8位寄存器3．8155與單片機的連接表格6?28155的RAM和I/O口地址分配P2.4P2.3選擇地址00RAME700H～E7FFH(256B)01I/O口EF00H命令口/狀態口EF01H通用I/O口AEF02H通用I/O口BEF03H口CEF04H計數值低8位EF05H計數值高8位和計數方式圖6?10擴展一片8155的基本方案4．8155片內RAM的使用OK：…；和為0，讀/寫正確（1）命令寄存器的用法

表格6?3C口工作方式方式位ALTIALT2ALT3ALT4PC0輸入方式輸出方式AINTR（A口中斷）AINTR（A口中斷）PC1ABF（A口緩沖器滿）ABF（A口緩沖器滿）PC2ASTB（A口選通）ASTB（A口選通）PC3輸出方式BINTR（B口中斷）PC4BBF（B口緩沖器滿）PC5BSTB（B口選通）備注A口B口為基本I/O口A口B口為基本I/O口A口為選通輸入方式B口為基本I/O口A口、B口為選通輸入/輸出方式圖6?128155方式4的邏輯結構圖

6．作定時/計數器用表6-48155定時器輸出方式M2M1方式定時器輸出方波00單個方波01連續方波10在終止計數時輸出單個脈沖11連續脈沖第七章

MCS-51系統的串行接口7．1串行通訊概述一、串行通訊的兩種基本方式1．異步傳送方式

第n個字符(一串行幀)n+1n-1

…P10D0D1D2D3D4D5D6D7P10D0…

起始位數據位校驗位停止位

圖7-2異步通訊的幀格式開始

結束同步字符同步字符數據段CRC字符#1CRC字符#2圖7-3同步傳送方式二、波特率圖7-4串行通訊的制式三、數據傳送的方向1．單工制式(Simplex)2．半雙工制式(HalfDuplex)3．全雙工(Full-duplex)制式7．2MCS-51單片機的串行接口一、MCS-51串行口結構圖7-5MCS-51串行口組成示意1．串行口數據緩沖器SBUF

2．串行口控制寄存器SCON見表格7-1SM0位地址9F9E9D9C9B9A9998SCONSM1SM2RENTB8RB8TIRI

接收中斷標志發送中斷標志接收數據第9位發送數據第9位接收控制0：禁止接收1：允許接收多機通信0：單機對單機1：多機通信

圖7-6串行口控制寄存器SCON圖7-6串行口控制寄存器SCON3．特殊功能寄存器PCONPCON主要是為CHMOS型單片機的電源控制設置的專用寄存器，單元地址為87H，不能位尋址。其格式如圖7-7所示。SMOD———GF1GF0PDIDL通用標志位空閑控制位0：正常方式1：空閑方式掉電控制位0：正常方式1：掉電方式波特率選擇位SMOD=1時，方式1、2和3的波特率加倍

圖7-7PCON各位定義二、MCS-51串行的工作方式MCS-51的串行口有四種工作方式，它是由SCON中的SM1和SM0來決定的，如表格7-1

表格7-1串行口的工作方式SM0SMl工作方式方式簡單描述波特率000移位寄存器I/O主振頻率/120118位UART可變1029位UART主振頻率/32或主振頻率/641139位UART可變1．方式0圖7-8串行口方式0的時序2．方式1在方式1時，串行口被設置為波特率可變的8位異步通信接口。其時序如圖7-9所示。圖7-9串行口方式1的時序3．方式2串行口工作為方式2時，被定義為9位異步通信接口。其時序如圖7-10所示。4．方式3圖7-10串行口方式2、3的時序三、MCS-51串行通信的波特率1．方式0的波特率2．方式2的波特率3．方式1或方式3的波特率表格7-2常用波特率和定時器T1初值關系表波特率(方式1、3)fosc=6Mfosc=12Mfosc=11.059MSMODT1方式初值SMODT1方式初值SMODT1方式初值62.5k

12FFH

19.2k

12FDH9.6k

02FDH4.8k

12F3H02FAH2.4k12F3H12F3H02F4H1.2k12E6H02E6H02E8H60012CCH02CCH02D0H30002CCH0298H02A0H137.5121DH021DH022EH1100272H01FEEBH01FEFFH表格7-2常用波特率和定時器T1初值關系表7．3MCS-51單片機串行口的應用一、串行口方式0用作擴展并行I/O口圖7-11串行口方式0擴展并行輸出口

MOVSCON，#00H；串行口方式0初始化

MOVA，#80H；最左一位發光二極管先亮

CLRP1.0；關閉并行輸出START1：MOVSBUF，A；開始串行輸出LOOP：JNBTI，LOOP；查詢TI

SETBP1.0；啟動并行輸出

ACALLDELAY；顯示延時

CLRTI；清發送中斷標志

RRA；準備右邊一位顯示

CLRP1.0；關閉并行輸出

SJMPSTART1；再一次串行輸出二、方式1與點對點的異步通訊在下面給出的實現指定功能的通訊程序中，發送和接收都通過調用子程序來完成，并設發送數據區的首地址為20H，接收數據區的首地址為40H。主程序：

MOVTMOD，#20H；定時器1設為方式2

MOVTL，#0F3H；定時器初值

MOVTH1，#0F3H；8位重裝值

SETBTR1；啟動定時器1

MOVSCON，#50H；串行口設為方式1，REN＝1

MOVR0，#20H；發送數據區首址

MOVR1，#40H；接收數據區首址

ACALLSOUT；輸出一個字符$：SJMP$；等待中斷中斷服務程序：

ORG0023H；串行口中斷入口

AJMPSBRl；轉至中斷服務程序SBRl：JNBRI，SEND；TI＝1，為發送中斷

ACALLSIN；RI＝1，為接收中斷

SJMPNEXT；轉至統一的出口SEND：ACALLSOUT；調用發送子程序NEXT：RETI；中斷返回發送子程序：SOUT：MOVA，＠Ro；取發送數據到A

MOVC，P；加上奇校驗位

CPLC

MOVACC.7，C

INCR0；修改發送數據指針

MOVSBUF，A；發送ASCII碼

CLRTI；清發送中斷標志

RET

接收子程序：SIN：MOVA，SBUF；讀出接收緩沖區內容

MOVC，P；取出校驗位

CPLC；奇校驗

ANLA，#7FH；刪除校驗位

MOV＠R1，A；讀入接收緩沖區

INCR1；修改接收數據指針

CLRRI；清接收中斷標志

RET

三、方式2、方式3與多機通訊圖7-12多機通訊連接示意圖1．多機通信原理2．多機通信實現四、微機與單片機之間的通訊圖7-13微機與單片機串行通信接口

7．4相互通道接口標準及其選擇一、相互通道的典型結構二、關于RS-232C、RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口圖7-14多機系統的相互通道2．抗干擾能力1．RS-232C接口

圖7-15通過電話網實現遠程連接表格7-3微機中常用的RS-232C接口信號引腳號符號名稱說明1PGND保護地為了安全和大地相連，有時可不接2TXD發送數據從DTE到DCE的數據線3RXD接收數據從DCE到DTE的數據線4RTS請求發送當DTE希望在數據線上傳遞數據時由DTE發出，DCE通過所得到的控制信號決定是否響應5CTS允許發送允許計算機發送數據時，則由DCE發出6DSR數字置位就緒當數據線已被接好后由DCE發出7SGND信號地作為信號地的公共回路8DCD數據載波檢測當DCE已經從數據線上接收到信號時發出此信號20DTR數字終端就緒當DTE已準備好和調制解調器交換數據時，由DTE發出，使用公共通信網時才需要22RI振鈴指示當正在進行通信時，由DCE發出，使用公共通信網時才需要表格7-3微機中常用的RS-232C接口信號

圖7-16簡單的RS-232C數據通訊2．RS-449、RS-422、RS-423和RS-485接口表格7-4幾種串行接口標準的比較特性參數RS-232CRS-423RS-422RS-485工作模式單端發單端收單端發雙端收雙端發雙端收雙端發雙端收在傳輸線上允許的驅動器和接收器數目1個驅動器1個接收器1個驅動器10個接收器1個驅動器10個接收器32個驅動器32個接收器最大電纜長度15m1200m(1kb/s)1200m(90kb/s)1200m(100kb/s)最大速率20kb/s100kb/s(12m)10Mb/s(12m)10Mb/s(15m)驅動器輸出(最大電壓)±25V±6V±6V-7V～+12V驅動器輸出(信號電平)±5V(帶負載)±15V(未帶負載)±3.6V(帶負載)±6V(未帶負載)±2V(帶負載)±6V(未帶負載)±1.5V(帶負載)±5V(末帶負載)驅動器負載阻抗3kΩ～7kΩ450Ω100Ω54Ω驅動器電源開路電流(高阻抗態)Vmax/300Ω(開路)±100μA(開路)±100μA(開路)±100μA(開路)接收器輸入電壓范圍±15V±10V±12V-7V～+12V接收器輸入靈敏度±3V±200mV±200mV±200mV接收器輸入阻抗2kΩ～7kΩ4kΩmin4kΩmin12kΩmin

第八章

MCS-51單片機的中斷系統圖8-18051的中斷系統8．1中斷系統及其管理一、中斷源及中斷入口

中斷源入口地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013H定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H二、外部中斷請求標志2．SCON的中斷標志

1．TCON中的中斷標志三、中斷允許控制四、中斷源優先級的設定五、中斷響應處理過程2．中斷處理1．中斷響應的過程

3．中斷返回

4．外部中斷響應時間8．2擴充外部中斷源一、利用定時器進行擴充圖8-2多外部中斷源連接方法二、采用中斷和查詢相結合的方法擴充外部中斷源

EXINT：PUSHPSWPUSHACCJBP10，SAV1JBP11，SAV2JBP12，SAV3JBP13，SAV4DISUB：POPACCPOPPSW

RETISAV1：…；XI1中斷服務程序AJMPDISUBSAV2：…；XI2中斷服務程序AJMPDISUBSAV3：…；XI3中斷服務程序AJMPDISUBSAV4：…；XI1中斷服務程序AJMPDISUB8．3中斷系統的應用圖8-3外部中斷實驗第九章

單片機應用系統的設計方法及實例9．1顯示器、鍵盤與單片機的連接

一、LED數碼管與單片機的連接圖9-1共陰極和共陽極數碼管1．靜態顯示圖9-2靜態顯示原理DISP： MOV R0，#50H ；R0指向第一個顯示單元MOV R2，#4 ；循環計數器賦初值MOV R3，#0 ；顯示位指針賦初值LOOP： MOV A，@R0ANL A，#0FH ；取第i個顯示單元的低4位SWAP AORL A，R3 ；第i個顯示單元的低4位送R3的高4位MOV P1，A ；第i個顯示單元的低4位送R3指出的數碼管去顯示MOV A，@R0ANL A，#0F0H ；取第i個顯示單元的高4位INC R3 ；指向下一個數碼管ORL A，R3 ；第i個顯示單元的高4位送R3指出的數碼管去顯示MOV P1，A ；將第i個顯示單元的高4位送到相應的數碼管去顯示INC R0 ；指向下一個顯示單元INC R3 ；指向下一個LED數碼管DJNE R2，LOOP ；未顯示完4單元的8個BCD碼，返回繼續顯示RET圖9-3采用譯碼器的靜態顯示接口電路

2．串行顯示接口圖9-5串行顯示接口DISP： SETB P1.0 ；選通顯示器 MOV SCON，#00H ；置串口方式0MOV R0，#50H ；R0指向第一個顯示單元MOV R2，#4 ；循環計數器置初值MOV DPTR，#TAB ；DPTR指向第一個顯示單元LOOP： MOV A，@R0ANL A，#0FH ；取第i個顯示單元的低4位MOVC A，@A＋DPTR ；查譯碼表MOC SBUF，A ；第i個顯示單元的低4位的顯示碼送串口緩沖器WAIT1： JNB TI，$ ；未發送完，等待CLR TI ；清發送中斷標志MOV A，@R0ANL A，#0F0H ；取第i個顯示單元的高4位SWAP AMOVC A，@A＋DPTR ；查譯碼表MOC SBUF，A ；第i個顯示單元的高4位的顯示碼送串口緩沖器WAIT2： JNB TI，$ ；未發送完，等待CLR TI ；清發送中斷標志INC R0DJNZ R2，LOOP ；未發送完4個單元的8個字符，返回繼續RETTAB：DB 03H，9FH，25H，0DH，99H，DB 49H，41H，1FH，01H，19H3．動態掃描顯示接口圖9-6動態掃描顯示接口電路；-----------------主程序------------------STAR: ∶ ∶LOOP: ∶ACALL S00EF ；將顯示緩沖區內容送去顯示∶ ∶SJMP LOOP；--------------送顯示子程序--------------DISP: CLR A ORL A,P3 ；取P3口內容 ANL A,#0F0H MOV R3,A ；保護P3口高4位 MOV A,43H ；取位選信號 ANL A,#0FH ；位選信號送A的低4位 ORL A,R3 ；P3口高4位送A的高4位 MOV R0,34H ；取段選指針 MOV P1,#0FFH ；關顯 MOV P3,A ；輸出位選信號 MOV A，@R0 ；顯示內容送A MOV DPTR,#TAB ；譯碼表首址送DPTR MOVC A,@A+DPTR ；查表譯顯示碼 MOV P1,A ；輸出段選信號1MOV A,43H ； RL A ； MOV 43H,A ；位選指針指向下一位 INC 34H ；段選指針指向下一位 JB ACC.0,DONE ；不到最后一位，轉 MOV 34H,#50H ；段選指針復位 MOV 43H,#0EEH ；位選指針復位DONE: RET；-----------------顯示譯碼表---------------TAB: DB0C0H ；顯示字符0，相對地址00HDB0F9H ；1DB0A4H ；2DB0B0H ；3DB99H ；4DB92H ；5DB82H ；6DB0F8H ；7DB80H ；8DB90H ；9圖9-7按鍵與單片機直接連接圖9-8帶鎖存器的按鍵與單片機的接口電路

圖9-9按鍵接口程序流程圖程序如下：KSCAN： MOV DPTR，#7FFFH ；指向244MOVX A，@DPTR ；讀244ANL A，#0FH ；取4個按鍵的值CJNE A，#0FH，LOOS ；無鍵按下，轉去判斷是否鍵放開JB 11H，L0475 ；鍵有效標志等于1，等待鍵放開，返回JC 10H，SETSYN ；第一次發現鍵按下，轉去置標志，存鍵值CJNE A，R4，CLRSYN ；兩次讀得的按鍵值不同，鍵無效，清第一次發現鍵按下標志SETB 11H ；置鍵有效標志RETLOOS ： JNB 11H，RETUR ；鍵有效標志等于0，未按過鍵，返回 SJMP KEYDO ；鍵放開，轉鍵處理SETSYN： SETB 10H ；置第一次發現鍵按下標志MOV R4，A ；保存鍵值SJMP RETUR ；返回CLRK： CLR 11H ；清鍵有效標志CLRSYN： CLR 10H ；清第一次發現鍵按下標志MOV R4，#00H ；清鍵值暫存單元RETKEYDO： RRC AJC JUS2 ；沒按S1，再判斷S2ALMP DOS1 ；轉鍵S1處理程序JUS2： JC JUS3 ；沒按S2，再判斷S3ALMP DOS2 ；轉鍵S2處理程序JUS3： JC JUS4 ；沒按S3，再判斷S4ALMP DOS3 ；轉鍵S3處理程序JUS4： JC RETUR ；沒按S4，誤判斷，退出 ALMP DOS4 ；轉鍵S4處理程序DOS1： …… ；鍵S1處理程序……SJMP RETURDOS2： …… ；鍵S2處理程序……SJMP RETURDOS3： …… ；鍵S3處理程序……SJMP RETURDOS4： …… ；鍵S4處理程序……SJMP RETUR三、鍵盤與單片機的接口圖9-10鍵盤與單片機的接口電路圖9-11鍵盤接口程序流程圖二、A/D轉換器與單片機的接口圖9-12ADC0801～ADC0805

圖9-13ADC0801～0805與單片機的接口9．3D/A轉換器與單片機的連接一、D/A轉換器的基本原理圖9-14T型網絡D/A轉換器二、D/A轉換器與單片機的接口1．內部結構圖9-15DAC0832的引腳排列

圖9-16DAC0832結構圖3．接口電路（1）單緩沖器方式圖9-17DAC0832與單片機的接口（2）雙緩沖器方式圖9-18多路DAC0832同步轉換的接口電路程序如下：MOVDPTR，#0DFFFH；指向0832（1）MOVA，#data1MOVX@DPTR，A；data1送0832（1）鎖存器MOVX@DPTR，#0BFFFH；指向0832（2）MOVA，#data2MOVX@DPTR，A；data2送0832（2）鎖存器MOVDPTR，#7FFFH；指向0832（1）和0832（2）的數據傳送端MOVX@DPTR，A；data1和data2同時送D/A轉換器進行轉換9．4MCS-51單片機應用系統設計舉例一、系統構成及控制原理圖9-19糖果包裝機的結構圖圖9–20走紙輪的頂視圖圖9-21相位誤差與速度誤差圖9-22控制流程圖二、硬件電路1．主程序圖9-23硬件電路圖9-24主程序流程圖-------------初始化------------------ORG0000HAJMPADR00ORG0003HCLREX0；關外部中斷0，以防止脈沖抖動造成中斷重復響應AJMPINT0ORG000BHAJMPT0ORG0013HCLREX1；關外部中斷1AJMPINT1ORG001BHAJMPT1ORG0030HADR00:MOVR0,#20H；20H～70H單元清0