并行口和定时器

1、并行口和定时器第1页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.1 P0口 P0口是一个三态双向口，在系统扩展时，可作为低8位地址线和数据总线的分时复用口，在其他状态下可作为通用I/O接口。第2页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.1 P0口 第3页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.1 P0口 P0口是一个多功能8位口，可以字节访问，也可位访问，字节访问地址为80H，位访问地址为80H87H。(1) P0口用于I/O口是准双向I/O口。 作为I/O口使用时，控制信号应为“0”，多路开关接通输出锁存器的 端。同时与门关闭，上

2、拉FET截止，形成P0口的输出电路为漏极开路输出。需要外接上拉电阻。a)作输出口时： 不需要条件，可以正确的输出b)作输入口时：当CPU复位后进行输入操作时，输入信息是正确的。 当P0口的某位（或整个P0口）先进行了输出操作，而后要由输出变成输入操作方式时，必须先用输出指令将锁存器置“1”，才能保证输入信息正确。 （即是准双向的含义）第4页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.1 P0口（2）P0口用于地址/数据分时复用时是真正双向I/O口。当控制=1时，MUX接通地址/数据输出端。a)当地址/数据输出线置1时，“与”门输出为1，上拉FET导通，同时地址/数据输出通过反

3、相器输出0，控制下拉FET截止，这样A点电位上拉，地址/数据输出线为1。b)当地址/数据输出线置0时，“与”门输出为0，上拉FET截止，同时地址/数据输出通过反相器输出1，控制下拉FET导通，这样A点电位下拉，地址/数据输出线为0。输入数据，控制=0，分析同（1）中的输入中的第一种情况。 通过上述分析可以看出，此时的输出状态随地址/数据线而变。因此，P0口可以作为地址/数据复用总线使用（需要加地址锁存器）。此时的P0口相当一个双向口。第5页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.2 P1口P1口是一个8位口，可以字节也可按位访问，其字节地址为90H，位访问地址为90H97

4、H。P1口是一个准双向I/O口，其1位的内部结构如图5.2所示。第6页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.2 P1口第7页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.2 P1口 它在结构上与P0口的区别在于输出驱动部分，其输出驱动部分由场效应管V1与内部上拉电阻组成。当其某位输出为1时，使输出驱动器中的场效应管截止，该位的输出由内部等效的上拉电阻拉成高电平，输出1。当输出为0时，输出场效应管导通则输出引脚为低电平，输出为0。不必像P0口那样需要外接上拉电阻。第8页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.2 P1口在8051/80

5、C51单片机中，P1口只有通用I/O接口一种功能，它的每一位可以分别定义为输入或输出，其输入输出原理特性与P0口作为通用I/O接口使用时一样。P1口具有驱动4个LSTTL负载的能力。在8052/80C52单片机中，P1口P1.0与P1.1除作为通用I/O接口线外，还具有第二功能，即P1.0可作为定时器/计数器2的外部计数脉冲输入端T2，P1.1可作为定时器/计数器2的外部控制输入端T2EX。第9页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.3 P2口 P2口也是一个准双向I/O口，其1位内部结构见图5.3。在访问外部存储器时，P2口作为高8位地址输出口，在其他时候作为一般I/

6、O接口使用。第10页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.3 P2口第11页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.3 P2口当作为准双向通用I/O口使用时，控制信号为低电平无效，多路转换器MUX接通锁存器Q端，锁存器Q端经反相器3接控制场效应管V1，其工作原理与P1相同，负载能力也与P1相同。当作为外部扩展存储器的高8位地址总线使用时，控制信号应为高电平“1”有效，多路转换开关MUX接通地址信号，来自程序计数器PC的高8位地址PCH，或数据指针DPTR的高8位地址DPH经反相器3和V1反相后复原在P2.x口的引脚上，输出高8位地址A8A15。在上

7、述情况下，口锁存器的内容不受影响，所以，取指或访问外部存储器结束后，由于转换开关又接至左侧，使输出驱动器与锁存器Q端相连，引脚上将恢复原来的数据。第12页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.4 P3口 P3口是一个多功能的8位口，可以字节访问也可位访问，其字节访问地址为B0H，位访问地址为B0HB7H。P3口的功能： （1）可作I/O口使用，为准双向口。这方面的功能与P1口一样。 （2）每一位均具有第2功能。 第13页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.4 P3口第14页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.4 P3口

8、当P3口作为通用I/O接口时，要求第2功能输出线保持高电平，使与非门3的输出取决于口锁存器的状态。在这种情况下，P3口仍是1个准双向口，它的工作方式、负载能力均与P1、P2口相同。 当P3口作为第2功能(各引脚功能见表5.1)使用时就不能再做通用输出口使用，其锁存器Q端必须为高电平，以允许第2功能输出，在做第2功能输入时，虽仍做通用输入口，但已无实际意义。 第15页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.5 接口的使用原则1. I/O接口的读、写、修改每个I/O口均有两种“读”方式：读引脚和读锁存器。 读引脚：是读外部接口的电平信号，读引脚信号有效。读锁存器：是将接口锁存

9、器的Q端信号读回，写锁存器信号有效。读锁存器指令主要用于读修改写指令。如下列这些指令：如：ANL P1,A XRL P3,A INC P2 第16页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.5 接口的使用原则2. 使用原则MCS-51单片机中的4个I/O口在实际使用中，一般遵循以下用法：P0口一般做系统扩展地址低8位/数据复用口，P1口一般做I/O扩展口，P2口做系统扩展地址高8位和I/O口扩展的地址译码用，P3口做中断输入、串行通用口使用。在各个口的带负载能力和接口要求上，由于P0口的输出级与P1P3口的输出级在结构上不同，所以，要求也不同。P0口的每一位可驱动8个TTL

10、输入，在做通用I/O口使用时，输出级是开漏电路，故需外部加上拉电阻。在做地址/数据总线使用时，不需要外接上拉电阻。P1P3的输出级内部有高效的上拉电阻，每一位输出可驱动4个TTL输入。第17页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三5.1.5 接口的使用原则在实际使用中，一般用户在I/O扩展时，很难计算I/O的负载能力。对扩展集成芯片，如74LS系列的一些大规模集成芯片(如8155、8255、8253、8259等)，都可与MCS-51直接接口。其他一些扩展用芯片，使用中可参考器件手册及典型电路。对于一些线性元件，如键盘、码盘及LED显示等输入/输出设备，由于MCS-51单片机提供

11、不了足够的驱动电流，应尽量设计驱动部分。第18页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三五. 应用举例例：用4个发光二极管对应显示4个开关的开合状态。 如P1.0合则P1.4亮。MCS-51P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.01.无条件传送方式：指示灯立即反映开关状态。ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAIN：ORL A，#0FH MOV P1，AMOV A，P1SWAP A MOV P1，ASJMP MAIN第19页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三8.5.3 可编程接口电路的扩展 可编程接口：其功能可由指令

12、来加以改变的接口芯片。在MCS-51单片机中常用的两种接口芯片：8255可编程通用并行接口8155带256字节RAM和14位定时/计数器的可编程并行接口。1.8255可编程并行I/O接口1）8255结构8255具有3个可编程并行I/O端口，A口B口和C口。这3个8位I/O端口的功能由编程决定，其组成框图及引脚见图8-29 第20页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三图8-29 8255内部结构与引脚 第21页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三3）8255的工作方式8255有3种工作方式:方式0方式1方式2。 方式0（基本输入/输出方式）：方式0不需要任何选

13、通信号。A口B口及C口的高4位和低4位都可以被设定为输入或输出。作输出口时，输出的数据被锁存；作输入口时，输入的数据不锁存。方式1（选通输入/输出方式）：在这种方式下，ABC三个口将被分为两组。A组包括A口和C口的高4位，A口可由编程设定为输入口或输出口，C口的高4位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号；B组包括B口和C口的低4位，B口可由编程设定为输入口或输出口，C口的低4位则用来作为输入/输出操作的控制和同步信号。A口和B口的输入数据或输出数据都被锁存。第22页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三方式2（双向总线方式）：在这种方式下，A口为8位双向总线口，C口的PC3

14、PC7用来作为输入/输出的控制同步信号。应注意的是，只有A口允许作为双向总线口使用，这时B口和PC0PC2则可编程为方式0或方式1工作。4) 8255的控制字8255工作方式的选择是通过对控制口输入控制字（或称命令字）的方式实现的。控制字有方式选择控制字和C口置位/复位控制字。 方式选择控制字方式选择控制字的格式与定义如图第23页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展8255A接口工作状态选择表 A1 A0工作状态0 1 00 0A口数据数据总线0 1B口数据数据总线1 0C口数据数据总线1 0 00 0总线数据A口 0 1总线数据B口 1 0

15、总线数据C口 1 1总线数据控制字寄存器 X X 1X X数据总线三态 0 1 01 1非法状态 1 1 0X X数据总线三态 第24页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展命令字8255A片内有1个8位控制命令寄存器，有两种命令字，即方式控制字和PC口置位/复位控制字，均写入命令寄存器。第25页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展第26页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展 图6.24 8255A和8031的接口电路 第27页，共61页，2

16、022年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展8255A的 PA口地址为FF7CH， PB口地址为FF7DH PC口地址为FF7EH，控制口地址为FF7FH例6-5：结合上图说明8255A初始化设计: 对8255A的端口方式设置：设端口PA为方式0输入，端口PB方式1输出，端口PC上半部PC7PC4输出,下半部PC3PC0输入。 8255A相应控制字为10010101B=95H，其初始化程序为：MOV DPTR，#0FF7FH ;控制口地址送DPTRMOV A，#95H ;方式控制字送AMOVX DPTR，A ;方式控制字送8255A控制口第28页，共61页，202

17、2年，5月20日，7点41分，星期三8255A可编程接口并行I/O扩展例6-6： 结合图6.24对端口进行置位/复位。把PC口的第5位PC5置1，再把PC口的PC5复位。解：对PC5的置位控制字为00001011B0BH，复位控制字为00001010B0AH，程序如下： MOV DPTR, 0FF7FH MOV A, 0BH MOVX DPTR, A ;控制字控制口，PC51 MOV A, 0AH MOVX DPTR, A ;控制字控制口，PC50第29页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 定时器/计数器： Timer/Counter 本质上都是加法计数器，当对固定周期的脉

18、冲信号计数时是定时器，对脉冲长度不确定的信号计数时是计数器。 每接收到一个计数脉冲，加法计数器的值就加一，当计满时发生溢出，并从0开始继续计数。 加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出，该信号使TCON的某位（TF0或TF1位）置一，作为定时器/计数器的溢出中断标志。6.1 定时器/计数器的结构及工作原理 第30页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三6.2 方式和控制寄存器 一、 定时器/计数器的方式寄存器TMOD 图 6.2 TMOD各位定义 8位分为两组，高四位控制T1，低4位控制T0。第31页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三对TMOD的各个

19、位的说明：GATE位：门控位。GATE1时，T0、T1是否计数要受到外部引脚输入电平的控制，INT0引脚控制T0，INT1引脚控制T1。可用于测量在INT0和INT1引脚出现的正脉冲的宽度。若GATE0，即不使能门控功能，定时计数器的运行不受外部输入引脚INT0、INT1的控制。第32页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三C/T位：计数器模式和定时器模式的选择位。C/T0，为定时器模式，内部计数器对晶振脉冲12分频后的脉冲计数，该脉冲周期等于机器周期，所以可以理解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时间，所以称为定时器模式。C/T1，为计数器模式，计数器对外部输入引脚

20、T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数，允许的最高计数频率为晶振频率的1/24。第33页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三M1 M0：四种工作方式的选择位 表 6.1 工作方式选择表 M1 M0 方式说 明0 0013 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位） 0 1116 位定时器/计数器 1 02自动重装入初值的 8 位计数器 1 13 T0 分成两个独立的 8 位计数器, T1 在方式 3 时停止工作 第34页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 定时器初值的确定： 加法计数器是计满溢出时才申请中断, 所以在给定时器/计数器赋

21、初值时, 不能直接输入所需的计数值, 而应输入的是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设最大值为 M, 计数值为 N, 初值为 X, 则 X的计算方法如下: 计数状态: X=MN 定时状态: X=M定时时间/T 而 T=12晶振频率 第35页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 二、 定时器/计数器控制寄存器TCON TF0、TF1分别是定时器/计数器T0、 T1 的溢出标志位, 加法计数器计满溢出时置 1, 申请中断, 在中断响应后自动复 0。TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断是否开放来决定。 TR1、TR0 分别是定时器 /计数器T1、 T0 的运行控制位,

22、 通过软件置 1 后, 定时器 /计数器才开始工作, 在系统复位时被清 0。 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0第36页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三6.3 工作方式 一、 方式 0 图6.3 方式 0（13位计数器） 第37页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 在方式0下，T0和T1工作在13位的定时/计数器方式，由TH的高 8 位和TL的低 5 位组成。 当T0的13位计数器加到全部为 1 以后，再加1就产生溢出，这时置TCON的TF0为 1 ，同时把计数器全部变 0 ，然后从 0 开始继续计数。 第38页，共61页，2022年，5

23、月20日，7点41分，星期三 方式0的计数长度M为2的13次方。 初值也是13位二进制数，但要注意是高8位赋值给TH0，低5位前面补足 3 个 0 凑成 8 位赋给TL0。 例如，如要求计数值为1000，则初值为 xM100081921000 1C18H1 1100 000 1 1000B 则赋初值时，TH00E0H，TL018H。第39页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三二、 方式1 图 6.4 方式 1（16位计数器） 第40页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一不同是T0和T1工作在方式1时是16位的计数/定时

24、器。 方式1时的计数长度M是2的16次方。16位的初值直接拆成高低字节，分别送入TH和TL即可。第41页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三三、方式 2图 6.5 方式 2（初始常数自动重装载） 第42页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 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就针对这个问题而设置，它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也称为自动重加载工作方式。第43页，共61页，2022年，5月20日，7点41

25、分，星期三 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。第44页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 四、 方式 3 图 6.6 方式 3（两个 8 位独立计数器） 第45页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 在工作方式3模式下，定时/计数器0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中TL0既可以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时/

26、计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。TH0就没有那么多“资源”可利用了，只能作为简单的定时器使用，而且由于定时/计数器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定时/计数器1的控制位TR1和TF1，也就是以计数溢出去置位TF1，TR1则负责控制TH0定时的启动和停止。第46页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 由于TL0既能作定时器也能作计数器使用，而TH0只能作定时器使用而不能作计数器使用，因此在方式3模式下，定时/计数器0可以构成二个定时器或者一个定时器和一个计数器。 如果定时/计数器0工作于工作方式3，那么定时/计数器1的工作方式

27、就不可避免受到一定的限制，因为自己的一些控制位已被定时/计数器借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下，如果设置T1工作在方式3，则T1停止工作，相当于其他方式时令TR10。第47页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三6.4 定时器/计数器应用举例 一、 方式 0 的应用 例 1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振频率为 6 MHz。 选用定时器 /计数器T0 作定时器, 输出为P1.0 引脚, 2 ms 的方波可由间隔 1 ms的高低电平相间而成, 因而只要每隔 1 ms对 P1.0 取反一次即可得到这个方波。 定时 1 ms的初值: 因为 机器周期=12

28、6 MHz= 2 s所以 1 ms内T0 需要计数N次: N= 1 ms2 s = 500 第48页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 由此可知: 使用方式 0 的 13 位计数器即可, T0 的初值X为 X=MN=8 192500=7 692=1E0CH 但是, 因为 13 位计数器中, 低 8 位 TL0 只使用了 5 位, 其余码均计入高 8 位TH0 的初值, 则 T0 的初值调整为 TH0=0F0H, TL0=0CHTMOD初始化: TMOD=00000000B=00H （GATE=0, C/T=0, M1=0, M0=0）TCON初始化: 启动TR0=1 IE初

29、始化: 开放中断EA=1, 定时器T0 中断允许ET0=1 第49页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三程序清单如下: ORG 0000H AJMP START; 复位入口 ORG 000BH AJMP TOINT ; T0中断入口 ORG 0030HSTART: MOV SP, 60H; 初始化程序 MOV TH0, 0F0H ; T0赋初值 MOV TL0, 0CH MOV TMOD, 00H SETB TR0 ; 启动T0 第50页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 SETB ET0 ; 开T0中断 SETB EA ; 开总允许中断 MAIN: AJ

30、MP MAIN ; 主程序 T0INT: CPL P1.0 MOV TL0, 0CH MOV TH0, 0F0H RETI 第51页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 二、 方式 1应用 方式 1 与方式 0 基本相同, 只是方式 1 改用了 16 位计数器。 要求定时周期较长时, 13 位计数器不够用, 可改用 16 位计数器。 例 2 已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送, 产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。 假定红灯亮时停止统计, 红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计, 试用单片机定时器 /计数器T1的方式 1完成该项产品的计数任务。

31、 第52页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三图 6.7 硬件原理图 第53页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 (1) 初始化: TMOD=11010000B=0D0H （GATE=1, C/T=1, M0M1=01） TCON=00H (2) T1在方式1时, 溢出产生中断, 且计数器回零, 故在中断服务程序中, 需用R0计数中断次数, 以保护累积计数结果。 第54页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三(3) 启动T1计数, 开T1中断。 程序清单如下: ORG 0000H AJMP START ; 复位入口 ORG 001BH AJ

32、MP T1INT ; T1中断入口 ORG 0100H START: MOV SP, 60H ; 初始化程序 MOV TCON, 00H MOV TMOD, 0D0H MOV TH1, 00H 第55页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 MOV TL1, 00H MOV R0, 00H ; 清中断次数计数单元 MOV P3, 28H; 设置P3.5第二功能 SETB TR1 ; 启动T1 SETB ET1; 开T1中断 SETB EA ; 开总中断 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 调显示子程序 ORG 0A00H T1INT: INC R0 ; 中断服务子程序 RETI DISP: ; 显示子程序 RET 第56页，共61页，2022年，5月20日，7点41分，星期三 三、 方式 2 应用 方式 2 是定时器自动重装载的操作方式, 在这种方式下, 定时器 0 和 1 的工作是相同的, 它的工作过程