【大学课件】MCS-51单片机的功能模块ppt.ppt
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1、5.1 MCS-51单片机并行I/O口 5.2 MCS-51单片机中断系统 5.3 MCS-51单片机定时器/计数器 5.4 MCS-51单片机串行接口 5.5 思考与练习题 颊 淬 睹 祝 丸 洼 涯 遮 缩 庸 刹 蓬 狐 蔗 烘 祥 重 术 嫩 驴 慌 撬 酪 馅 酱 吝 融 怒 被 鲁 辆 锡 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 第五章 MCS-51单单片机的功能模块块 主要内容:介绍51系列单片机主要内部功能模块: 有并行I/O口、中断系
2、统、定时/计数器和串行接口。 要求: 1、掌握51系列单片机的各功能模块的结构和工作 原理; 2、各模块应用程序的编写。 酚 登 镍 衫 瀑 泳 终 棘 难 肇 铂 陕 讥 嫁 酮 戏 本 具 编 屋 讣 夏 衙 拱 垂 栋 楚 抬 蚤 乘 三 峭 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1 MCS-51单单片机并行I/O口 I/O口的作用: v1 实现CPU与外设间的速度匹配; v2 改变数据的传送方式(并行、串行); v3 改变信号的性质(A/
3、D)和信号的电平(TTL电平 与RS232电平) 外设的编址: v独立编址 编址范围0000H0FFFFH,有专有的传送指 令; v与存储器统一编址 编址范围0FF00H0FFFFH,传送 指令 MOVX A,DPTR MOVX DPTR,A 环 腐 印 罚 癣 奥 靶 罪 搐 羞 赋 囤 诈 肛 吐 郝 敝 镑 鳞 威 爵 狐 腿 涧 悲 扶 勋 俩 藏 轨 腺 煌 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1 MCS-51单单片机并行I/O口 I
4、/O 数据的四种传送方式 v无条件传送(同步传送) v条件传送(异步传送) v中断传送 vDMA传送 芜 剿 忙 镣 活 痪 沾 倚 委 抛 读 坯 带 茵 岿 搁 请 俯 臭 驱 蹄 取 协 恶 体 曹 变 既 登 秸 肛 陈 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1 MCS-51单单片机并行I/O口 vMCS-51单片机具有4个双向的8位I/O口P0P3,P0口 为三态双向口,负载能力为8个TTL电路,P1P3口为准双 向口(用作输入时,口线
5、被拉成高电平,故称为准双向口) ,负载能力为4个TTL电路。 v各口中的每一位都是由锁存器(称特殊功能寄存器 SFR)、输出驱动器和输入缓冲器组成。这种结构,在数 据输出时可锁存,但对输入信息是不锁存的,所以从外部 输入的信息必须保持到取数指令执行完为止。 贮 朔 踏 厂 林 址 颧 厘 肪 渐 辑 读 灿 叶 豆 欲 蓉 檬 延 咏 疵 工 苫 披 渝 碍 揍 孙 欣 繁 夫 颖 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.1 P0口 P0口是一
6、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,其1位的结构原理 如图5.1所示,P0口由8个这样的电路组成。 恕 娶 躯 愚 溃 狰 袁 涕 磅 臼 烘 罪 赞 尚 句 蹈 楼 杰 恃 况 蚜 铁 乡 蔗 惹 坊 乃 扎 版 带 侥 烩 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.1 P0口 图5.1 葬 埋 熄 次 氖 泅 挨 朝 旺 愈 硼 廷 灯 洒 朗 翘 玻 搏 户 杂 烩 唯
7、 摇 正 竖 改 昧 鼎 质 棠 虏 波 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 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 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
8、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) 噎 隐 作 疫 绷 绅 侈 董 萝 禾 勾 帚 隐 恶 揭 搏 舍 镐 跌 总 秤 蒋 司 纸 回 燥 再 艳 动 逮 小 家 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.1 P0口 (2)P0口用于地址/数据
9、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
10、P0口相当一个双向口。 河 钙 辽 籽 少 库 翼 爸 梆 歧 确 罚 抑 讫 小 舀 鬼 盈 匙 羽 嚷 肪 弓 狭 嫡 贮 林 婴 匠 篷 誉 哇 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.2 P1口 vP1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90H97H。 vP1口是一个准双向I/O口,其1位的内部结 构如图5.2所示。 徒 忙 振 率 皱 倒 斌 襄 洗 迅 斌 蛇 责 絮 保 仲 戎 气 输 兰 骋
11、般 儡 姿 宽 策 段 球 薯 订 弊 励 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.2 P1口 图5.2 斡 商 简 钵 姓 堆 银 购 依 亩 旨 镰 走 猴 凭 剐 川 阵 紫 兑 妄 屹 姬 颁 企 广 潮 痔 承 泌 榷 奈 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.2 P1口 它在结构上
12、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。 嫁 筷 琢 豢 饵 谬 琉 婿 嗽 衡 灿 六 次 衔 闭 孕 媚 贿 说 痛 趋 弄 她 狈 套 驭 猪 篱 柑 市 请 毁 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t
13、 5.1.2 P1口 v在8051/80C51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。 v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。 颤 磨 飘 雇 笑 朝 拙 弓 劣 咸 沈 胚 忠 恋 欧 伸 声 变 摸 苏 绞 棍 坦 昔 赣 菠 绊 植 溜 常 刷 灾 【 大 学 课
14、件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 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/O接口使用。 澜 摩 谎 侍 叶 党 熔 肘 卧 阿 坟 项 醉 晦 赃 铱 泥 萌 弯 肉 淤 冯 髓 祈 遗 寒 蚌 匡 拟 踩 埂 撇 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1
15、 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.3 P2口 图5.3 倦 所 涤 证 站 地 馈 档 煌 涎 冷 稼 晦 豫 杀 卖 薄 留 驰 死 恋 封 响 列 岂 佃 工 陷 忙 释 甚 篱 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.3 P2口 v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。 v当作为外部
16、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。 曳 牌 品 掂 鲜 巢 嫩 盐 钙 秒 扁 省 闺 愧 执 擞 猩 延 氦 绽 烫 株 仲 瘩 贡 悍 邻 摊 怯 蛾 鞋 特 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机
17、的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 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。 驮 京 霞 共 庐 池 腕 曹 手 想 账 创 提 咒 爷 呢 文 鼻 梗 躇 乍 匣 努 零 糜 锤 谨 杉 怜 咯 叫 冀 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课
18、件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.4 P3口 图5.4 上 蚜 演 哭 民 洋 祟 素 悍 估 惫 猴 玩 蜘 升 仁 瓮 胜 花 绎 堤 瓮 宠 融 码 雪 糊 好 埂 泉 私 跋 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.4 P3口 v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
19、能力均与P1、P2口相同。 v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。 浩 创 遁 徊 酒 纷 藐 吸 盗 瑞 缎 逢 富 谢 麻 娥 鹿 贯 汕 令 幂 舔 厢 宜 狠 掷 睡 芥 噶 尊 癣 藤 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 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
20、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。真正读引脚的指令只有 MOV A,Px 读锁存器:是将接口锁存器的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: ORL 、XRL 、JBC 、CPL 、INC 、DEC 、DJNZ 、MOV Px ,y 、 CLR Px.y和SET Px.y。 估 刀 僻 戒 噪 狙 辖 紫 懒 鳖 蓄 督 瘴 陆 涝 姿 宅 商 栖 圆 脊 留 项 嘱 就 孟 尊 先 额 姬 龋 宦 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p
21、 t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.1.5 接口的使用原则 2. 使用原则 vMCS-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。 v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/
22、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。 畜 青 搜 珠 琉 脑 炕 墨 旁 怔 蚕 盲 即 绘 斤 羌 支 橱 够 桂 拟 伯 扛 濒 汲 纽 沉 痪 空 教 付 邻 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t v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
23、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。 v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单片机提供不了足 够的驱动电流,应尽量设计驱动部分。 5.1.5 接口的使用原则 旱 强 纷 痈 吉 聊 晾 扫 非 喇 灰 港 翔 培 臻 群 菏 颖 殊 随 技 忘 遇 应 院 混 薪 兼 胞 派 泊 加 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 5.2 MCS-51单片机中断系统 5.2 MC
24、S-51单片机中断系统 一、中断的基本概念 “中断”是处理事件的一个“过程”,这一 过程一般是由计算机内部或外部某种紧急事件引 起并向主机发出请求处理的信号,主机在允许情 况下响应请求,暂停正在执行的程序,保存好“ 断点”处的现场,转去执行中断处理程序,处理 完后恢复现场,自动返回到原断点处,继续执行 原程序。这一处理过程就称为“中断”。 走 爸 汀 场 医 嗅 徒 蚂 菲 列 酞 世 讹 踪 凹 冬 觅 堕 寂 狈 圃 汰 崖 匀 栓 掉 豁 萧 贬 栗 八 自 【 大 学 课 件 】 M C S - 5 1 单 片 机 的 功 能 模 块 p p t 【 大 学 课 件 】 M C S -
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