单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 第2版 教学课件 作者 王长涛 韩忠华 夏兴华 第三章.pptVIP

下一页 总目录 章目录 返回 上一页 第3章51单片机的硬件资源 3.1 51单片机并行I/O口 3.2 51单片机中断系统 3.3 51单片机定时器/计数器 3.4 51单片机串行通信 第1章和第2章对51单片机的系统结构和指令系统进行了总体介绍，详细讲述了单片机内部包含的主要部件，如CPU、控制器、特殊功能寄存器及内部存储空间的分配等，这些部件必须在程序的控制下才能发挥作用。本章将对前面尚未详细介绍的51单片机的硬件资源进行详尽的讨论，包括并行I/O口、中断系统、定时器/计数器、串行口等。 第3章51单片机的硬件资源 3.1 51单片机指令格式 3.1.1 I/O口的作用 （1）实现和不同外设的速度匹配 （2）改变数据传送方式 （3）改变信号的性质和电平 输入/输出（I/O）接口是CPU和外设间信息交换的桥梁，它可以是一块单独的大规模集成电路，也可以同CPU一起集成在一块芯片上。I/O接口分为并行接口和串行接口两种，本节介绍并行I/O口，串行接口将在3.4节中详细介绍。 3.1.2 内部并行I/O口 51单片机内部提供了4个并行I/O口，分别为P0、P1．P2和P3口，其中，P0口为三态双向端口，负载能力为8个LS型TTL门电路；P1～P3为准双向端口，用做输入时，端口锁存器必须先写“1”，负载能力为4个LS型TTL门电路。 3.1.3 内部并行I/O口的应用 51单片机内部4个并行I/O口共有3种操作方式，即输出数据方式、读端口数据方式和读端口引脚方式。 在数据输出方式下，CPU通过一条数据操作指令就可以将输出数据写入P0～P3的端口锁存器，然后通过输出驱动器送到端口引脚。因此，凡是端口操作指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的。例如，下面的指令均可以在P0口输出数据： MOV P0，A；累加器A中的内容送入P0中 ANL P0，A；P0口的内容和累加器Ａ中的内容进行逻辑与操作后送入P0口 读端口数据方式是一种仅对端口锁存器中的数据进行读入的操作方式，CPU读入的这个数据并非端口引脚的数据。因此，CPU只要一条传送指令就可以将端口锁存器中的数据读入累加器A或内部RAM中。例如，下面的指令可以从P1口输入数据： MOV A，P1；P1锁存器中的数据送入累加器A中 MOV 20H，P1；P1锁存器中的数据送入内部RAM的20H单元中 读端口引脚方式可以从端口引脚上读入信息。在这种方式下，CPU首先必须使预读端口引脚所对应的锁存器设置“1”，以便驱动器中的T2管截止，然后打开输入三态缓冲器，使相应端口引脚上的信号输入CPU内部数据总线。因此，用户在读引脚时必须连续使用两条指令。例如，读P1口第4位引脚上的信号的程序如下： MOV P1，#0FH；使P1口低四位锁存器置“1” MOV A，P1；读P1口第4位引脚信号 应当指出，51单片机内部4个I/O口既可以字节寻址，也可以位寻址，每一位既可以用做输入，也可以用做输出。 3.2 51单片机中断系统 3.2.1 中断的定义 中断是指计算机暂停原程序的执行转而为外部设备服务（即执行中断服务程序），并在服务完成后自动返回原程序继续执行的过程。中断由中断源产生，中断源在需要时可以向CPU提出“中断请求”，中断请求通常是一种电信号，CPU一旦对这个信号进行检测和响应，便自动转入该中断源的终端服务程序执行，并在执行完后自动返回原程序继续执行。中断又可以定义为CPU自动执行终端服务程序并返回原程序继续执行的过程。 引入中断的概念可以提高单片机的工作效率和处理数据的实时性。 （1）提高CPU的工作效率 CPU有了中断功能可以通过分时操作启动多个外设同时工作，并能对它们进行统一管理。CPU执行人们在主程序中安排的有关指令可以使各种外设并行工作，而且任何一个外设在工作完成后都可以通过中断得到满意服务，因此，CPU在与外设交换信息时通过中断就可以避免不必要的等待和查询，从而大大提高了工作效率。 （2）提高处理数据的实时性 在实时控制系统中，被控系统的实时参数、溢出数据和故障信息都必须为计算机及时采集、处理和分析，以便对系统实施正确调节和控制。因此，计算机对实时数据的处理时效常常是被控系统的关键，是影响产品质量和系统安全的关键。CPU有了中断功能，系统的故障信息都可以通过中断立即传递给CPU，使其可以迅速采集实时数据和故障信息，并作出相应的响应。 3.2.2 中断源 中断源是指引起中断原因的设备或部件，或者发出中断请求信号的源，不同型号的单片机系统的中断源数量也不同，51单片机提供了5个中断源，均有两级优先级，通过4个中断控制器（即IE、IP、TCON和SCON）进行中断管理，其结构如图3-5所示。 具