单片机模块四单片机内部三大功能课件

1、单元1 中断系统及其应用知识目标：1.了解单片机中断系统原理。2.认识单片机中断系统执行过程。3.理解单片机中断系统编程结构。技能目标：灵活应用中断方式进行编程。2.灵活应用中断进行彩灯控制器硬件电路设计方法。3.掌握应用中断进行彩灯控制器软件设计方法。4.掌握应用中断彩灯控制器调试的方法和技能。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作一、任务描述 工作任务要 求理解中断有关知识熟练掌握中断编程方法中断方式控制彩灯器硬件电路设计掌握应用中断方式控制彩灯器硬件电路设计方法彩灯控制器软件电路设计掌握应用中断方式彩灯控制器软件设计方法彩灯控制器硬件电路安装和调试掌握应用中断方式进行彩灯控制器硬件电路安

2、装和调试方法二、任务分析当CPU正在处理某项事务的时候，如果系统出现了某些急需处理的异常情况或特殊的请求，这时要求CPU暂停正在处理的工作，而转去处理这个随机发生的紧急或特殊事件，待该事件处理完后，自动回到原来被中断的地方，继续执行被中断的程序，这个过程称做中断。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作二、任务分析中断处理过程由以下几个阶段完成。1.中断请求2.中断允许控制3.中断查询4.中断响应5.中断处理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作二、任务分析任务内容： 利用单片机设计一个彩灯控制系统，控制要求如下：（1）正常情况下P1口的8只LED灯交替循环点亮，时间间隔是1s；（2）当按下按键

3、S1时8只LED灯间隔亮灯闪烁6次，闪烁周期为1s；（3）闪烁结束后回到正常工作状态。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统的基本概念（1）主程序：原来正常执行的程序；（2）中断服务程序：中断之后处理的程序，也称为中断处理子程序；（3）中断源：发出中断申请的信号或引起中断的事件；（4）中断入口地址：中断响应后，中断执行的首地址。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（1）中断系统结构中断过程是在硬件基础上配以相应的软件实现的，MCS-51单片机有5个固定的可屏蔽中断源，有两级中断嵌套，还有2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置编程，其内部结

4、构如图4-1所示。优先级也可由程序设置为高优先级或低优先级。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（1）中断系统结构中断过程是在硬件基础上配以相应的软件实现的，MCS-51单片机有5个固定的可屏蔽中断源，有两级中断嵌套，还有2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置编程，其内部结构如图4-1所示。优先级也可由程序设置为高优先级或低优先级。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作图4-1 MCS-51单片机中断系统内部结构示意图任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作（1）中断系统结构外部中断和分别由P3.2和P3.3提供，外部中断有电平和脉冲两种触发方式；定时器/计数器

5、TF0和TF1分别由片内定时/计数器0和定时/计数器1提供；串行口中断RI或TI由片内串行口提供。 三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作（1）中断系统结构当P3口作I/O口使用时，第二功能信号线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出口数据输出通路畅通无阻。而当P3口作第二功能口线使用时，该位的锁存器置高电平，使与非门对第二功能信号输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（1）中断系统结构第二功能为输入的信号引脚，在口线上的输入通路增设了一个缓冲器，输入的第二功能信号即从这个缓冲器的输

6、出端取得。作为I/O口线输入端时，取自三态缓冲器的输出端。这样，不管是作为输入口使用还是第二功能信号输入，输出电路中的锁存器输出和第二功能输出信号线均应置“1”。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理三、相关知识：中断系统及其管理（2）中断源MCS-51单片机有2个外部中断和2个内部定时/计数器溢出中断TF0、TF1和1个内部串行口中断RI或TI。每个中断源可由程序控制其打开或关断，优先级也可由程序设置为高优先级或低优先级。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（3）中断控制相关寄存器51系列单片机为用户提供了4个特殊功能寄存器用来进

7、行中断系统控制：定时/计数器控制寄存器TCON；串行口控制寄存器SCON；中断允许控制寄存器IE；中断优先级控制寄存器IP。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（3）中断控制相关寄存器1）定时/计数器控制寄存器TCON：用于锁存外部中断请求标志位及定时/计数器溢出中断请求标志位。进行字节操作时，寄存器地址为88H。按位操作时，各位的地址为88H8FH，其内容及位地址见表4-2所示。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作表4-2 定时/计数器控制寄存器TCON内容及位地址表位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符号TF1TR1TF0TR0IE1I

8、T1IE0IT0三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IT0和IT1为外部中断请求触发方式控制位。IT0（IT1）=1为脉冲触发方式，下降沿有效；IT0（IT1）=0为电平触发方式，低电平有效。该位由软件置“1”或清“0”。三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IE0和IE1为外部中断请求标志位。当CPU采样到INT0（I

9、NT1）端出现有效中断请求时，IE0（IE1）由硬件置“1”，中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件自动清“0”。三、相关知识：中断系统及其管理2）串行口控制寄存器SCON：SCON的低两位是串行口的发送中断请求和接收中断请求标志位。该寄存器进行字节操作时，寄存器地址为98H。按位操作时，各位的地址为98H9FH，其内容及位地址见表4-3所示。表4-3 串行口控制寄存器SCON内容及位地址表位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器

10、制作RI为串行口接收中断请求标志位，当接收到一帧数据后由硬件置“1”，向CPU请求中断处理，完成后由软件进行清“0”。TI为串行口发送中断请求标志位，当发送完一帧数据后由硬件置“1”，向CPU请求中断处理，完成后由软件进行清“0”。位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI三、相关知识：中断系统及其管理3）中断允许控制寄存器IE：IE负责控制各中断源的开放或屏蔽，该寄存器进行字节操作时，寄存器地址为A8H。按位操作时，各位的地址为A8HAFH，其内容及位地址见表4-4所示。表4-4 中断允许控制寄存器IE内容及位地址表位地址AFHA

11、EHADHACHABHAAHA9HA8H位符号EAESET1EX1ET0EX0任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作EA为中断允许总控制位，EA=0时禁止所有中断，EA=1时中断的禁止或允许由各中断源中断允许控制位进行设置。EX0（EX1）为外部中断允许控制位，当EX0（EX1）=1时允许外部中断，当EX0（EX1）=0时禁止外部中断。ET0（ET1）为定时/计数器中断允许控制位，当ET0（ET1）=1时允许定时/计数器中断，当ET0（ET1）=0时禁止定时/计数器中断。ES为串行中断允许控制位，当ES=1时允许串行中断,ES

12、=0时禁止串行中断。位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位符号EAESET1EX1ET0EX0三、相关知识：中断系统及其管理（4）中断优先级控制寄存器IP：IP用于设置单片机的中断系统的优先级，可以用程序将5个中断源设置为高优先级或低优先级，该寄存器进行字节操作时，寄存器地址为B8H。按位操作时，各位的地址为B8HBFH，其内容及位地址见表4-5所示。表4-5 中断优先级控制寄存器IE内容及位地址表位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位符号PSPT1PX1PT0PX0任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制

13、彩灯控制器制作PX0（PX1）为外部中断优先级设定位，当PX0（PX1）=1时设定外部中断0（1）为高优先级，当PX0（PX1）=0时设置外部中断0（1）为低优先级。PT0（PT1）为定时/计数器中断优先级设定位，当PT0（PT1）=1时设定定时/计数器中断为高优先级，当PT0（PT1）=0时设定定时/计数器中断为低优先级。PS为串行中断优先级设定位，当PS=1时设定串行中断为高优先级，PS=0时设定串行中断为低优先级。当有多个同级别的中断源同时申请时，系统将按照外部中断0定时/计数器0外部中断1定时/计数器1串行口的顺序响应中断。位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位符号P

14、SPT1PX1PT0PX0三、相关知识：中断系统及其管理（4）中断处理过程1）中断响应条件MCS-51单片机CPU响应中断的条件有以下4个： 有中断源发出中断请求；中断总允许控制位EA=1，即允许所有中断源申请中断；申请中断的中断源其中断允许控制位为1，即该中断可以向CPU申请中断；正在中断请求时，CPU没有执行更高级别的中断服务程序。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理2）中断响应过程当中断源发出中断请求后，满足中断响应条件，且不存在受阻情况时，CPU将立即响应该中断请求，如有多个中断源同时提出中断申请时，将按中断源的优先级别分别作出响应。在响应中断请求后先将

15、断点地址压入堆栈保存，以备中断结束后返回原程序；接着将相应中断处理程序的入口地址送入程序计数器PC，使程序转向该中断入口地址，并执行中断服务程序。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理2）中断响应过程MCS-51单片机的中断源及中断入口地址如表4-6所示： 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作表4-6 MCS-51单片机中断源及入口地址表中断源外部中断0定时/计数器0外部中断1定时/计数器1串行口入口地址0003H000BH0013H001BH0023H三、相关知识：中断系统及其管理3）中断处理中断处理分保护现场、中断服务、恢复现场和中断返回4个步骤。保护现场是

16、指中断响应后，在中断服务程序开头将要使用的累加器、通用寄存器中的数据压入堆栈，以便恢复现场时数据不丢失；中断响应后根据中断源入口地址进入中断服务子程序；恢复现场即将保护的累加器、通用寄存器的内容从堆栈中取出，其结尾必须是中断返回指令RETI；中断返回将中断响应时压入堆栈PC值取出，从而使CPU返回原程序中断点继续执行。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理（5）中断请求撤销中断响应后，对TCON和SCON的中断请求标志位应及时撤消。否则意味着中断请求仍然存在，将造成中断的重复响应，因此应在中断返回前，撤消其中断标志。1）外部中断请求的撤销2）定时/计数器中断请求的

17、撤销3）串行中断请求的撤销任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理1）外部中断请求的撤销脉冲触发方式的外中断请求撤销外部中断0中断请求标志位IE0和外部中断1中断请求标志位IE1的清“0”是由单片机硬件自动完成的，用户无需参与。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理1）外部中断请求的撤销电平触发方式的外中断请求撤销外部中断标志位的清“0”是自动完成的，但是如果在中断结束后低电平持续存在的话，CPU又会把中断请求标志位（IE0/IE1）置“1”。因此，对电平触发方式的外部中断请求信号，需要外加电路，即在中断响应后立即将和引脚电平从低电平强

18、制为高电平。 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理2）定时/计数器中断请求的撤销中断响应后，由硬件自动把定时/计数器0中断请求标志位TF0和定时/计数器1中断请求标志位TF1清“0”，此操作不需要用户参与。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理3）串行中断请求的撤销中断响应后，没有用硬件清除TI或RI，所以必须在中断服务程序中用软件(指令)将串行发送中断请求标志位TI或串行接收中断请求标志位RI清“0”。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作中断处理过程三、相关知识

19、：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作（6）中断编程结构在中断处理过程中许多操作都是由单片机自动完成的，用户要做的工作就是用中断系统的4个专用寄存器进行中断控制编程，中断系统编程结构如图4-3所示。（以外部中断0为例）：三、相关知识：中断系统及其管理任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理ORG 0000H ；单片机复位后PC=0000H，程序执行首地址，一般需跳转LJMP MAIN ；程序有中断时，用LJMP指令跳过入口地址表到主程序ORG 0003H ；外部中断0的入口地址LJMP INT_0 ；用LJMP跳转至其它地址，INT_0为中断入口地

20、址名ORG 0030H ；主程序存放首地址MAIN: MOV SP,#60H ；设置堆栈栈底地址，存放断点地址或数据* ；初始化程序和主程序，需要对中断相关寄存器设置INT_0：* ；中断服务程序RETI ；中断最后一条指令为RETI，返回主程序END ；程序最后用END指令表示程序结束任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作三、相关知识：中断系统及其管理3.中断系统的应用 （1）中断初始化（2）设置堆栈指针SP（3）定义中断优先级（4）开放中断 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作中断初始化应在产生中断请求前完成，一般要放在主程序中，与主程序的其他初始化内容一起完成设置。三、相关知识：中断系

21、统及其管理3.中断系统的应用 （1）中断初始化（2）设置堆栈指针SP（3）定义中断优先级（4）开放中断 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作因中断设计保护断点PC地址和保护现场数据，且均要用堆栈实现保护，因此要设置适宜的堆栈深度。单片机复位时，SP=07H，当深度要求不高且工作寄存器组13组不用时，可维持复位时的状态，深度为24字节。因为20H2FH为位寻址区，深度大于24字节时，会进入该区。当要求有一定深度时，可设置SP=60H或50H，深度分别为32字节和48字节。 三、相关知识：中断系统及其管理3.中断系统的应用 （1）中断初始化（2）设置堆栈指针SP（3）定义中断优先级（4）开放中断

22、 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作IP为中断优先级控制寄存器，单元地址是B8H，MCS-51型单片机有两个中断优先级：高优先级和低优先级。 IE1 （IE0） ：外中断请求标志位。当P3.3引脚信号有效时，IE1由硬件自动置“1”，当CPU响应该中断后，由片内硬件自动清“0”（只适用于边沿触发方式）。当选择电平触发时，由软件复位。IT1（ IT0） ：外中断触发方式控制位。由软件置位或复位。若IT1=1，则触发方式为边沿触发方式，当P3.3引脚出现下跳边沿脉冲信号有效；若IT1=0。则触发方式为电平触发方式，当P3.3引脚出现低电平信号时有效。三、相关知识：中断系统及其管理3.中断系统的

23、应用 （1）中断初始化（2）设置堆栈指针SP（3）定义中断优先级（4）开放中断 任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作IE为中断允许控制寄存器，单元地址是A8H，MCS-51型单片机对中断源的开放或关闭（屏蔽）是由中断允许控制寄存器IE控制的，可用软件对各位分别置“1”或清“0”，从而实现对各中断源的开放或关断。EA：CPU中断允许控制位。若EA=1，则CPU开中断总允许；若EA=0，则CPU关中断且屏蔽所有中断源。EX0：外中断中断允许控制位。若EX0=1，则开中断；若EX0=0，则关中断。五、任务实施-电路设计任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作五、任务实施-流程图任务 中断系统及中断控

24、制彩灯控制器制作图4-5 主程序流程图 图4-6 中断服务程序流程图五、任务实施-源程序任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作五、任务实施-源程序任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作五、任务实施-源程序任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作八、扩展知识-六路数字显示抢答器的设计应用AT89S51芯片及简单的外围电路，设计制作一个6人抢答器，当按下“开始”按键后，参赛选手进行抢答，使用1位数码管显示最先按键的选手的号码并保持到下一次抢答开始 。任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作八、扩展知识-六路数字显示抢答器的设计任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作八、扩展知识-六路数字显示抢答器的设计

25、任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作八、扩展知识-六路数字显示抢答器的设计任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作八、扩展知识-六路数字显示抢答器的设计任务 中断系统及中断控制彩灯控制器制作单元2 定时/计数器及其应用 知识目标：1.了解单片机定时/计数器结构及原理。2.熟悉单片机定时/计数器工作方式。3.能根据定时/计数器工作方式熟练计算定时时间。技能目标：1.掌握单片机定时/计数器的初始化编程结构。2.能熟练设计方波控制器硬件电路。3.能熟练设计方波控制器软件程序。4.掌握方波控制器硬件电路安装和调试方法。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 一、任务描述 工作任务要 求理解定

26、时/计数器有关知识 熟练掌握定时/计数器编程方法 方波控制器硬件电路设计 掌握方波控制器硬件电路设计方法彩灯控制器软件电路设计掌握方波控制器软件设计方法方波控制器硬件电路安装和调试 掌握方波控制器硬件电路安装和调试方法二、任务分析在单片机应用系统中，为实现定时控制和对外部事件进行计数，需要用到单片机内部的另一重要功能：定时/计数器。这样我们要首先明确定时/计数器工作方式；通过指令控制定时/计数器。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 二、任务内容用定时/计数器T1工作方式1，产生周期为2ms的方波，并经P1.0输出；设单片机晶振频率为6MHZ。电路原理图如图4-16所示。1.采用中

27、断方式进行定时/计数器溢出处理；2.采用查询方式进行定时/计数器溢出处理；任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 二、任务分析-方波电路原理图任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理51系列单片机有两个16位可编程定时/计数器T0和T1，简称为定时器0和定时器1。 T0和T1分别由两个独立的8位专用寄存器组成，即T0由TH0和TL0组成，T1由TH1和TL1组成，用于存放定时/计数器的初值及对外部或内部脉冲进行计数。定时/计数器工作方式寄存器TMOD用于进行定时或计数功能选择、启动方式选择及工作方式选择。定时/计数器控制寄存器TCON用于启停控

28、制及计数溢出控制。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理1定时当定时/计数器工作方式寄存器TMOD中的功能选择位为0时，工作于定时方式。此时T0或T1对内部计数脉冲(由晶体振荡器产生的振荡信号经12分频得到的脉冲信号)进行计数，由于此时的计数脉冲信号频率与机器周期信号频率相等，所以可以将T0或T1看成是对机器周期信号进行计数，即1个机器周期输入1个计数脉冲，定时器加1。当定时/计数器控制寄存器TCON中的启动控制位TR0和TR1为1时，定时器就从某一初始值开始计数，每个机器周期定时器加1，当计数值达到最大值时，计数溢出，则将定时器的溢出标志位TF0或T

29、F1置“1”，发出一次中断请求。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理2计数当定时/计数器工作方式寄存器TMOD中的功能选择位为1时，工作于计数方式。此时计数器T0或T1对外部输入脉冲计数，每来一个外部输入脉冲信号，定时器就加1。在计数工作方式时，单片机在每个机器周期对外部引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的电平进行一次采样，当在某一机器周期采样到高电平，在下一机器周期采样到低电平时，则在第三个机器周期定时器加1；所以在计数工作方式时，是对外部输入的负脉冲进行计数，计数器每次加1需用2个机器周期，则计数脉冲信号的最高工作频率为机器周期信号频率的二

30、分之一。与定时工作方式相同，当TCON中的TR0和TR1位为1时，定时器开始工作，从某一初始值开始计数，每来一个外部计数脉冲，定时器就加1，当计数值达到最大值时，计数溢出，将溢出标志位TF0或TF1置“1”，发出一次中断请求。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理3定时/计数器控制(1) 定时/计数器工作方式寄存器（TMOD）TMOD是特殊功能寄存器区中的一个寄存器，地址为89H，其功能是对T0和T1的功能、工作方式及启动方式进行控制，其各位的定义见表4-11所示，高4位对T1进行控制，低4位对T0进行控制，高4位与低4位的作用相同。 任务 定时/计数

31、器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理3定时/计数器控制(1) 定时/计数器工作方式寄存器（TMOD）TMOD是特殊功能寄存器区中的一个寄存器，地址为89H，其功能是对T0和T1的功能、工作方式及启动方式进行控制，其各位的定义见表4-11所示，高4位对T1进行控制，低4位对T0进行控制，高4位与低4位的作用相同。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0GATEM1M0GATEM1M0三、相关知识：定时/计数器原理(1) 定时/计数器工作方式寄存器（TMOD）任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 T1T0D

32、7D6D5D4D3D2D1D0GATEM1M0GATEM1M0门空位：当GATE0时，定时/计数器仅受TR(TR0或TR1)控制，当TR为1时，定时器开始工作，此时称软启动方式；当GATE1时，只有外部引脚 P3.2或P3.3为高电平，且TR为1时，定时/计数器才工作，如两个信号中任意一个为低电平，则定时器不工作，此时称为硬启动方式。 三、相关知识：定时/计数器原理(1) 定时/计数器工作方式寄存器（TMOD）任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0GATEM1M0GATEM1M0功能选择位：当=0时设定为定时器工作方式；当=1时设定为计数器工

33、作方式。工作方式选择位：M1和M0组合可以定义4种工作方式 。三、相关知识：定时/计数器原理任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 M1 M0工作方式功能说明0 0方式013位定时/计数器0 1方式116位定时/计数器1 0方式2自动重装8位初值计数器1 1方式3T0：分为两个8位独立计数器；T1：停止计数三、相关知识：定时/计数器原理(2) 定时/计数器控制寄存器（TCON）TCON在特殊功能寄存器区中的地址为88H，可位寻址，其功能是对定时/计数器的启动、停止，计数溢出中断请求及外部中断请求和外部中断触发方式进行控制。其中高4位是对定时/计数器进行控制，低4位是对外部中断进行控制

34、 。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理溢出标志位：当计数满溢出时由硬件将TF1（TF0）置“1”。当采用中断方式进行计数溢出处理时(中断开放)，由硬件查询到TF1（TF0）为1时，产生定时器中断，进行定时器中断服务处理，在中断响应后由硬件自动将TF1（TF0）清“0”。当采用查询方式进行计数溢出处理时(中断关闭)，由程序查询到TF1（TF0）为1时，进行定时器溢出处理，在程序中用指令将TF1（TF0）清“0”。运行控制位：当TR0=1（TR1=1）时，T0（T1）开始计数；当TR0=0（TR1=1）时，T0（T1）停止计数。任务 定时/计数器原理及

35、定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理4定时/计数器工作方式（1）方式0方式0是13位计数长度的工作方式，由TH0的8位和TL0的低5位构成，TL0高3位未用。定时/计数器0工作在方式0的结构如图4-11所示。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理4定时/计数器工作方式（1）方式0当 0时，多路转换开关接通振荡器的12分频输出，13位计数器对此脉冲信号(即机器周期)进行计数。计数器从某一计数初值开始每个机器周期加1，当加到n个1时计数器溢出(到达计数器的最大值)，计数器从初值计数到最大值(最大值与初值之差n称为计数器的计数值)所用机器

36、周期数为n，则所用时间为n个机器周期。因此改变不同的计数值n(即改变计数初值，因最大值是固定的)，可以实现不同的定时时间，这就是定时/计数器的定时工作原理。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理定时时间为：当 1时，多路转换开关接通计数引脚T0(P3.4)，计数脉冲由外部输入，当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，从而实现对外部信号的计数功能。无论是定时还是计数功能，计数溢出时，硬件自动把13位计数器清“0”，同时硬件将溢出标志位TF0置“1”。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理当门控位GATE=0时，或

37、门输出高电平，与门的输出只受控制位TR0控制。如果TR00，则与门输出为低电平，控制开关断开，定时/计数器停止计数。如TR01，则与门输出为高电平，控制开关闭合，定时/计数器工作。此时称定时/计数器为软启动方式。当GATE=1时，只有TR0和 同时为高电平，定时/计数器才工作，否则任意一个信号为低电平，定时/计数器就不工作,此时称定时/计数器为硬启动方式。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理(2) 方式1方式1是16位计数长度的工作方式，由TH0的8位和TL0的8位构成。其结构和工作原理与方式0完全相同，所不同的只是计数器的位数。方式1的定时时间为：

38、 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理(3) 方式2方式2为具有初值重装功能的8位计数器，其结构如图4-12所示。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理(3) 方式2在方式2中，TL0用作8位计数器，TH0用作保存计数初值。在定时器初始化编程时，TL0和TH0由指令赋予相同的初值。一旦TL0计数溢出，则将TF0置“1”，同时将保存在TH0中的计数初值自动重装入TL0，继续计数，TH0中的内容保持不变，即TL0是一个自动恢复初值的8位计数器。定时时间为： 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相

39、关知识：定时/计数器原理(4) 方式31）T0工作于方式3T0工作于方式3时的结构如图4-13所示。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理在方式3下，定时器/计数器0被拆成两个独立的8位的计数器TL0和TH0。其中TL0 既可以作计数功能使用，又可以作定时功能使用，占用了原T0的控制位、引脚和中断源，即、GATE、TR0、TF0和T0 (P3.4)引脚、引脚均用于TL0的控制。对于TH0只能作定时功能使用，同时借用了定时/计数器1的运行控制位TR1和溢出标志位TF1，并占用了T1的中断源。TH0启动和停止仅受TR1控制，而计数溢出时则置位TF1。任务

40、 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理2）T0工作于方式3时的T1当定时/计数器T0工作在方式3时，定时/计数器T1可工作在方式0、方式1和方式2，此时T1的结构如图4-14所示。 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理由于TR1、TF1和T1中断源均被定时/计数器0占用，此时仅有控制位切换其定时或计数工作方式，计数溢出时，只能将输出送入串行口。在这种情况下定时/计数器1一般用作波特率发生器。只要设置好工作方式，便可自动开始运行。如果要停止工作，只需要把定时/计数器1设置成工作方式3就可以了。 任务 定时/计数器原

41、理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理（6）定时器初始化编程1）定时/计数器组成及控制单片机定时/计数器的基本结构如图4-15所示。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理两个16位定时/计数器T0和T1，及两个定时/计数器控制用寄存器TCON和TMOD组成。其中T0由两个8位寄存器TH0(地址为8CH)和TL0(地址为8AH)组成，T1由两个8位寄存器TH1(地址为8DH)和TL1(地址为8BH)组成。T0和T1用于存放定时或计数的初值，并对内部脉冲(定时)或外部脉冲(计数)进行加1计数。定时/计数器控制寄存器TCON主要用于定时

42、/计数器的启动、停止及计数溢出控制，定时/计数器方式寄存器TMOD用于定时或计数功能选择、工作方式选择及启动方式选择控制。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理2）定时/计数器初始化编程在定时器初始化阶段，用户要作的工作就是设定采用哪个定时器及其工作方式、计算定时器的定时/计数初值、根据需要开放定时/计数器中断及优先级设定、启动定时器工作，所以在使用定时/计数器时在主程序中要先对其进行初始化，使其按设定的功能工作。初始化步骤如图4-16所示。任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理任务 定时/计数器原理及定时/计

43、数控制的方波制作 图4-16 定时/计数器初始化步骤三、相关知识：定时/计数器原理典型结构如下(以定时器0为例)：MOV TMOD, #*；定时器及其工作方式设定MOV TH0, #*；定时器0定时/计数高位初值MOV TL0, #* ；定时器0定时/计数低位初值MOV IE, #82H ；开放定时器中断MOV IP, #* ；定时器优先级SETB TR0 ；启动定时器0任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理典型结构如下(以定时器0为例)：MOV TMOD, #*；定时器及其工作方式设定MOV TH0, #*；定时器0定时/计数高位初值MOV TL0,

44、 #* ；定时器0定时/计数低位初值MOV IE, #82H ；开放定时器中断MOV IP, #* ；定时器优先级SETB TR0 ；启动定时器0任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 五、任务实施分析：P1.0产生2ms的方波，只需1ms对P1.0取反一次即可，所以定时/计数器定时时间为1ms。1.采用中断方式进行定时/计数器溢出处理；（1）计算定时/计数器初值设定时/计数器初值为X，则初值的计算公式为：1）定时方式定时时间：t=计数值n机器周期TM =（定时/计数器最大值M-定时/计数器初值X）机器周期TM=(M-X) TM所以初值：X=M-t/ TM任务 定时/计数器原理及定时

45、/计数控制的方波制作 三、相关知识：定时/计数器原理（2）计数方式计数值n=定时/计数器最大值M-定时/计数器初值X所以初值X=M-n在本设计任务中晶振频率为6MHz，所以机器周期为：采用定时功能工作方式1，所以初值为： 任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 五、任务实施（3）TMOD设置如表4-14所示。T1定时、工作方式1、软启动，所以TMOD设置为：TMOD=10H。表4-14 TMOD的设置任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 五、任务实施-程序设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 五、任务实施-采用查询方式任务 定时/计数器原理及定时/计数控制

46、的方波制作 七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 十字路口交通信号灯控制系统要求如下：（1）东西方向：绿灯先亮55s后闪亮3s，然后黄灯亮2s，最后红灯亮60s；（2）南北方向：红灯先亮60s，然后绿灯亮55s后闪亮3s，最后黄灯亮2s。具体工作状态如表4-17所示。要求编制十字路口交通信号灯控制程序如下：（1）采用定时器查询方式实现十字路口交通信号灯控制。（2）采用定时器中断方式实现十字路口交通信号灯控制。七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 表4-17 十字路口交通信号灯工作状态

47、表东西方向信号绿灯亮绿灯闪亮黄灯亮红灯亮时间55s3次共3s2s60s南北方向信号红灯亮绿灯亮绿灯闪亮黄灯亮时间60s55s3次共3s2s七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 （2）程序设计1）初始化首先用MOV TMOD,#01H指令设定定时器0工作用方式1，由于定时器1的最大延时时间为65.536ms，为便于计算我们延时50ms，则定时器的初值为65536-50000=15536，转换成十六进制数为3CB0H，所以用指令MOV TH0，#3CH和MOV TL0，#0B0H设定定时器0的初值，最后用指令SETB TR0启动定时器T0。七

48、、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 2）正常工作状态单片机上电后，首先是东西绿灯和南北红灯亮，此时应用MOV P1，#0F3H指令实现；用指令MOV R0，#110实现55s延时，55s后东西绿灯闪烁，南北红灯亮，此时每隔0.5s应用CPL P1.3指令实现；3秒后东西黄灯亮，南北红灯亮此时应用MOV P1,#0EBH指令实现；2s后东西红灯亮，南北绿灯亮此时应用MOV P1，#0DEH指令实现；55s后南北绿灯闪烁，东西红灯亮，此时每隔1s应用CPL P1.0指令实现；3s后南北黄灯亮，东西红灯亮，应用MOV P1，#0DDH指令实现，

49、2s后完成一个周期，继续循环运行。 七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 图4-19 十字路口交通信号灯控制电路原理图七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 2）正常工作状态单片机上电后，首先是东西绿灯和南北红灯亮，此时应用MOV P1，#0F3H指令实现；用指令MOV R0，#110实现55s延时，55s后东西绿灯闪烁，南北红灯亮，此时每隔0.5s应用CPL P1.3指令实现；3秒后东西黄灯亮，南北红灯亮此时应用MOV P1,#0EBH指令实现；2s后东西红灯亮，南北绿灯亮此时应用M

50、OV P1，#0DEH指令实现；55s后南北绿灯闪烁，东西红灯亮，此时每隔1s应用CPL P1.0指令实现；3s后南北黄灯亮，东西红灯亮，应用MOV P1，#0DDH指令实现，2s后完成一个周期，继续循环运行。 七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 3）延时子程序由于程序中绿灯有闪烁状态且周期是1s，即0.5s高电平，0.5s低电平，所以延时子程序为0.5s延时，又由于定时器计满后为50ms，所以用0.5s需要查询10次，当TF0变为1时表示50ms时间到，再将计数值减1判断是否为0，若若不为0则继续延时，若为0则表示0.5s时间到，再通

51、过R0中不同的数值实现55s、0.5s和2s延时。 按以上任务分析绘制的主程序流程如图4-20所示。七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 3）延时子程序由于程序中绿灯有闪烁状态且周期是1s，即0.5s高电平，0.5s低电平，所以延时子程序为0.5s延时，又由于定时器计满后为50ms，所以用0.5s需要查询10次，当TF0变为1时表示50ms时间到，再将计数值减1判断是否为0，若若不为0则继续延时，若为0则表示0.5s时间到，再通过R0中不同的数值实现55s、0.5s和2s延时。 按以上任务分析绘制的主程序流程如图4-20所示。七、扩展知识

52、-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 七、扩展知识-十字路口交通信号灯控制系统设计任务 定时/计数器原理及定时/计数控制的方波制作 单元3 单片机通信控制系统设计知识目标：1.了解单片机中断系统原理。2.认识单片机中断系统执行过程。3.理解单片机中断系统编程结构。技能目标：灵活应用中断方式进行编程。2.灵活应用中断进行彩灯控制器硬件电路设计方法。3.掌握应用中断进行彩灯控制器软件设计方法。4.掌握应用中断彩灯控制器调试的方法和技能。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作一、任务描述 工作任务要 求了解单片机通信有关知识掌握单片机通信编程方法单片机通信

53、控制器硬件电路设计掌握单片机通信控制器硬件电路设计方法单片机通信控制器软件电路设计掌握单片机通信控制器软件设计方法单片机通信控制器硬件电路安装和调试掌握单片机通信控制器硬件电路安装和调试方法二、任务分析串行通信是单片机与外界交换信息的一种基本通信方式，51系列单片机配置了一个全双工的异步串行通信接口UART，通过RXD (P3.0)引脚接收串行数据，通过TXD(P3.1)引脚发送串行数据，此接口也可用作同步移位寄存器方式下的串行扩展接口。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作二、任务分析要掌握单片机与外界通信必须明确以下知识：1.通信基础知识。2.串行通信控制。3.串行口工作方式。4.串行口初

54、始化编程。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作二、任务分析任务内容：两只单片机采用进行串行通信，要求如下：（1）甲机发送一信号数据AAH，乙机在正确接收到该信号数据后，使接于P0.0的LED闪烁3次，同时给甲机发送一接收正确应答信号BBH；（2）乙机没能正确接收到该信号数据时，使接于P0.1的LED点亮，同时给甲机发送一接收错误应答信号FFH；（3）甲机若收到BBH应答信号，则使接于P0.0的LED闪烁3次，甲机若收到FFH应答信号，则使接于P0.1的LED点亮。通过单片机双机通信制作，使学生掌握单片机串行通信控制过程及串行通信程序设计方法。 任务 单片机串行通信原理及双机通信制作三、相关知

55、识: 通信基础知识（1）并行通信与串行通信系统之间的信息交换称为通信，通信的基本方式分为并行通信和串行通信两种，并行通信和串行通信示意图如图4-21所示。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作任务 单片机串行通信原理及双机通信制作图4-21 并行通信和串行通信示意图三、相关知识: 通信基础知识（1）并行通信与串行通信并行通信是数据的各位同时发送或接收数据，例如主机内部CPU与硬盘或光驱的通信，其特点是传送速度快，缺点是连接线较多，不利于远距离通信；串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收，例如单片机与单片机或PC之间的通信，其优点是连接线较少，适合远距离通信，缺点是传送速度慢。任务 单片机串行通

56、信原理及双机通信制作三、相关知识: 通信基础知识（2）异步通信与同步通信异步通信是指通信的发送与接收设备使用各自的时钟控制数据的发送和接收过程。异步通信是以帧为单位进行传输，一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位，异步通信依靠起始位和停止位保持通信同步，其数据帧格式如图4-22所示。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作任务 单片机串行通信原理及双机通信制作图4-22 异步串行通信数据帧格式起始位：表示发送端开始发送一帧数据，位于字符帧的开头，只占一位，为逻辑0（低电平）；数据位：位于起始位的后面，低位在前，高位在后，一般为8位或9位；检验位：位于数据位的后面，只占一位，根据需要采用奇校验

57、或偶校验；停止位：表示一帧数据发送完毕，位于数据帧末尾，通常可取1位、1.5位、2位，位逻辑1（高电平）。三、相关知识: 通信基础知识（2）异步通信与同步通信同步通信是指发送方时钟和接收方时钟严格一致的通信方式。同步通信依靠同步字符保持通信同步，由1-2个同步字符和多字节数据位组成。同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据，每位占用的时间相等。多字节数据之间若没有数据传送，便用同步字符来填充。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作三、相关知识: 通信基础知识（3）单工、半双工与全双工通信串行通信按照数据传送方向可分为单工、半双工、全双工三种方式。单工：甲乙双方通信时只能单向传递数据，

58、发送方和接收方固定；半双工：通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送；全双工：通信双方均具有发送和接收器，可实现甲乙双方同时发送和接收数据。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作三、相关知识: 通信基础知识（4）传输速率数据的传输速率用比特率表示。比特率是指每秒钟传输的二进制代码的位数，单位是位/秒（bps）。常用的比特率有9600bps、4800bps、2400bps等。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作三、相关知识: 串行通信控制（1）串行数据缓冲器SBUFMCS-51单片机的全双工串行口包含串行发送器和接收器，有两个物理上独立的发送缓冲器和接收缓冲器，串行

59、口结构如图4-23所示。串行数据缓冲器SBUF是一个可直接寻址的专用寄存器，在逻辑上SBUF具有同一个单元地址99H，CPU通过不同的操作指令来区别这两个寄存器，所以不会因地址和名称相同而产生错误。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作任务 单片机串行通信原理及双机通信制作图4-23 串行口结构三、相关知识: 串行通信控制（2）串行口控制寄存器SCONSCON是51系列单片机的一个可位寻址的专用寄存器，用于串行通信方式选择、接收和发送控制、串行口状态指示等，其内容及位地址见表4-19。任务 单片机串行通信原理及双机通信制作表4-19 串行口控制寄存器SCON内容及位地址表位地址9FH9EH9D

60、H9CH9BH9AH99H98H位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI三、相关知识: 串行通信控制三、相关知识: 串行通信控制（2）串行口控制寄存器SCON 串行口工作方式选择位：串行口有4种工作方式，根据SM0和SM1的值确定串行口采用哪种工作方式；多机通信控制位：当串行口工作于方式2或方式3时，SM2用于主-从多机通信控制；允许接收控制位：REN=1允许接收，REN=0禁止接收；发送第9位：多机通信时发送数据的第9位，TB8=1表示发送地址帧，TB8=0表示发送数据帧，也可作为奇偶校验位用；任务 单片机串行通信原理及双机通信制作三、相关知识: 串行通信控制（2）串行口控制寄存器