第四章-80C51单片机的功能单元

第四章80C51单片机的功能单元4·180C51的四个I/O口在使用上有哪些分工和特点?试比较各分工的特点?试比较各口的特点?何谓分时复用总线?P3口的第二变异功能有哪些?答:(1)80C51的四个I/O口在使用上的分工和特点①P0口:可作通用I/O口用，也可作地址/数据线用。作通用I/O口用时，输出级为开漏极电路，在驱动外部电路时应接上拉电阻;在接有外部存储器时，P0口作地址/数据线用，先输出低8位地址到外部地址锁存器，后输人指令代码或输人/输出数据。②Pl口:是一个8位准双向口，作通用I/O口用。③P2口:是一个8位准双向口，作通用I/O口用。当外部接有存储器时，可用于输出高8位地址。④P3口:是一个多功能端口。其基本功能仍然是通用I/O口，使用时与Pl、P2口类似。其第二功能则是串行口、外部中断线、定时器/计数器的输入及外部数据存储器的选通信号等。(2)分时复用总线分时复用总线是:在一组总线上，在不同的时间，有时输出地址，有时输人代码或输出/输人数据。例如，P0口和P2口就组成了一组地址/数据复用总线。（3)P3口的第二变异功能第一功能第二变异功能串行口：P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）中断：P3.2INT0外部中断0P3.3INT1外部中断1定时器/计数器（T0、T1）：P3.4T0（定时器/计数器0的外部输入）P3.5T1（定时器/计数器1的外部输入）数据存储器选通：P3.6WR（外部存储器写选通，低电平有效，输出）P3.7RD（外部存储器读选通，低电平有效，输出）4·280C51端口P0~P3作通用I/O口时，在输入引脚数据时，应注意什么?答:p0~p3作通用I/O口在输入引脚数据时，应先用软件向口的输出锁存器写1。4·3读一改一写指令有何特点?请至少列出五条不同操作的读—改一写指令。答:（1）读一改一写指令的优点从I/O口的位结构图中可以看出，有两种读口的操作:一种是读引脚操作，一种是读锁存器操作。①在响应CPU输出的读引脚信号时，端口本身引脚的电平值通过缓冲器BUFl进入内部总线。这种类型的指令，执行之前必须先将端口锁存器置1，使A点处于高电平;否则，会损坏引脚，而且也使信号无法读出，已于前述。这种类型的指令有:MOVA,P1;A←P1MOVdirect,P1;direct←Pl②执行读锁存器的指令时，CPU首先完成将锁存器的值通过缓冲器BUF2读入内部，进行修改、改变，然后重新写到锁存器中去，这就是读一改一写指令。这种类型的指令包含所有的口的逻辑操作(ANL、ORL、XRL)和位操作(JBC、CPL、MOV、SETB、CLR等)指令。读锁存器操作可以避免一些错误，如用Pl.X去驱动晶体管的基极。当对Pl.X写人1之后，晶体管导通。若此时CPU接着读该位引脚的值，即晶体管基极的值时，为0;但是正确的值应该是1，这却可从读锁存器得到。(2)读一改一写指令的操作对口的8位一起操作:ANLPi,A;i=0~3ORLPi,A;i=0~3XRLPi,A;i=0~3INCPi;i=0~3DECPi;i=0~3对口的某一位操作JBCPl.j，label;j=0~7CPLPl.j;j=0~74·4为什么当P2口作为扩展程序存储器的高8位地址后，就不再适宜作通用I/O了?答:在系统中如果外接有程序存储器，由于访问片外程序存储器的连续不断地取指操作，P2口需要不断送出高位地址，故这时p2口的全部口线均不宜再作I/O口使用。4·580C51单片机内部设有几个定时器/计数器?它们各古由哪些特殊功能寄存器所组成?有哪几种工作方式?简述各种工作方式的功能特点。如何选择?答：①80C51有两个16位的定时器/计数器T0和Tl。②80C51定时器/计数器的特殊功能寄存器有:定时器/计数器方式寄存器TMOD;定时器/计数器控制寄存器TCON;定时器/计数器数据寄存器THl、TLl、TH0、TL0。③80C51的定时器/计数器有四种不同的工作方式:●方式0:TMOD中的Ml=0、M0=0，当计数溢出时，TFX置位。如果中断允许，CPU响应中断并转人中断服务程序，由内部硬件清TFX。TFx也可以由程序查询和清零。●方式1:TMOD中的Ml=0、M0=1，当计数时，TFx溢出后向THx进位，THx溢出后将TFx置位并向CPU申请中断。其他与方式0完全相同。●方式2:TMOD中的Ml=l、M0=0，当TLx计数溢出时，一方面将TFx置位，并向CPU申请中断；另一方面将THx的内容重新装入TLx中，继续计数。重新装入不影响THx的内容，所以可以多次连续装入。方式2对定时控制特别有用，它可实现每个预定时间发出控制信号，而且特别适合于串行口波特率发生器的使用。●方式3:TMOD中的Ml=l、M0=1，这种方式是将定时器/计数器T0分为一个8位定时器/计数器和一个8位定时器，TL0用于8位定时器/计数器，TH0用于8位定时器。定时器/计数器的工作与方式0相同，只是此时的计数器为8位计数器TL0，它占用了T0的GATE、INT0、TR0、T0引脚以及中断源等资源。TH0所构成的定时器只能作为定时器用，因为此时的外部引脚T0己为定时器/计数器TL0所占用。不过这时它却占用定时器/计数器Tl的启动/停止控制位TRl、计数溢出标识位TFl及中断源。4·6定时器/计数器作定时用时，定时时间与哪些因素有关?作计数用时，对外界计数频率有何限制?答：①定时器/计数器作定时用时，其定时时间与下面因素有关:晶体振荡器的频率、机器周期、计数器的长度、定时器/计数器初值。②用做计数器时，对外部输入端T0、Tl上1到0的跳变进行加1计数。在计数状态下，每个机器周期的S5P2时刻采样外部输入，当第一个机器周期采样为高电平，而在第二个机器周期采样为低电平时，内部计数器加1。新的计数值在紧接着采样到跳变后的下一机器周期的S3P1出现在计数器中。由于检测一个1到0的跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部计数的最快速率为振荡频率的1/24。外部输入信号的速率向下可以不受限制，但是脉冲宽度必须保证在其电平变化之前能被采样到一次，即至少保持一个完整的机器周期;否则，将会由于采样不到而出现漏计现象。4·7定时器T0为方式3时，由于TRl位已被T0占用，如何控制定时器T1的开启和关闭?答：在方式3T，Tl己将TFl、TRl资源出借给T0使用了，因此，它自己只能作波特率发生器使用。Tl作波特率发生器时，可以设置成方式0~方式2，用在任何不需要中断控制的场合。作波特率发生器时，常设置成方式2的自动重装状态。从题图4-1中可以看出，利用置Tl为定时器方式可以启动波特率发生器;而置Tl为计数器方式，则可以关闭波特率发生器。此时，只需要MOVTMOD，#63H；初始化；设T0为方式3；设T1为计数器，方式2；关闭T1波特率发生器MOVTL1，#38H；置定时常数，即设波特率MOVTH1，#38HMOVTMOD，#23H；设T1为定时器，方式2；启动T1波特率发生器4·8在80C51单片机系统中，己知时钟频率为6MHZ，选用定时器T0设置方式3，请编程使Pl.0和Pl.1口分别输出周期为1ms和400us的方波。答：以定时器T0设置方式3:TL0和TH0作为两个8位定时器，产生500us和200us的定时中断，即可使Pl.0和Pl.1口分别输出周期为lms和400us的方波。①时间常数的计算:振荡器的频率fosc=6MHz=6×106Hz，方式3计数器长度L=8，28=256。●定时时间T=500us=500×10-6sfosc×T6×106×500×10-6定时常数TC=2L—=256—=256—250=61212●定时时间T=200us=200×10-6sfosc×T6×106×200×10-6定时常数TC=2L—=256—=256—100=56=38H1212②P1.0和P1.1口分别输出周期为1ms和400us的方波的程序：ORG000BHAJMPIT0P；ORG001BHAJMPIT1P；ORG100HSTART：MOVSP,#60H;设栈指针ACALLPTOM3;调定时器初始化程序PTOM3：MOVTMOD,#03H;定时器初始化，设T0为方式3MOVTL0，#6MOVTH0，#38HSETBTR0;定时开始SETBET0;开中断SETBEARET；IT0P：MOVTL0，#6H;TL0定时器中断程序CPLP1.0RETI；IT1P：MOVTH0，#38H；TH0定时器中断程序CPLPl.1RETI4·9用80C51的定时器测量某正单脉冲的宽度，采用何种方式可得到最大量程?若时钟频率为6MHZ，求允许测量的最大脉冲宽度是多少?答：①设置:将外部脉冲引至INT0引脚上，设T0为定时器方式，并设T0为方式l，GATE程控为l，TR0为1。一旦INT0(P3.2)引脚上出现高电平，定时器即开始定时，也就是它开始对时钟的机器周期进行计数，直至高电平出现。此时读出T0值即可。TMOD的设定(即控制字):控制字为#09H。初值为TH0=#00H,TL0=#00H。②编程:;脉冲宽度在R3(高字节)、R4(低字节)START:MOVTMOD，#09H;控制字MOVTL0，#00H;定时常数MOVTH0，#00HWAITl:JBP3.2，WAITl;等待INT0变低SETBTR0;启动定时器T0计数(机器周期数)WAIT2:JNBP3.2,WAIT2;等待INT0变高(正脉冲到来)WAIT3:JBP3.2，WAIT3;等待INT0变低CLRTR0;定时器停止计数MOVA,TL0;先读低位MOVR4，A存人R4中MOVA,TH0;再读高位MOVR3，ARET③由于定时器方式1的长度为16位，其最大计数值为216=65535，即正脉冲的宽度最大值不能超过65535个机器周期。如果时钟频率为6MHz，允许测量的最大脉冲宽度是:65535×2us=131.070ms。4·1080C51的串行口有几种工作方式及其功能特点?如何选择和设定?答:在串行口控制寄存器SCON中的SM0和SMl位决定串行口的工作方式；SM2位决定串行口应用于多处理机通信方式。(1)方式0当SMO=0,SMl=0时，串行口选择方式0。这种工作方式实质上是一种同步移位寄存器方式。方式0时，数据传输波特率固定为1/l2fosc。数据由RXD(P3.0)引脚输入或输出，同步移位时钟由TXD(P3.1)引脚输出。接收/发送的是8位数据，传输时低位在前。帧格式如下:(2)方式1当SMO=0.SMl=1时，串行口选择方式1。方式1时，数据传输波特率由定时器/计数器Tl和T2的溢出决定，可用程序设定。由TxD(P3.1)引脚发送数据，由RXD(P3.0)引脚接收数据。发送或接收一帧信息为10位,1位起始位（0)、8位数据位和1位停止位(1)。帧格式如下:(3)方式2和3当SM0=l，SMl=0时，串行口选择方式2;当SM0=l,SMl=1时，串行口选择方式3。方式2和3的区别在于它们波特率产生方式不同。方式2的波特率是固定的，为振荡器频率的1/32fosc或1/64fosc;方式3的波特率则由定时器/计数器Tl和T2的溢出决定，可用程序设定的。由TYD(P3.1)引脚发送数据，由RXD(P3.0)引脚接收数据。发送或接收一帧信息为11位,1位起始位(0)、9位数据位和1位停止位(1),帧格式如下:(4)多处理机通信方式在串行口控制寄存器SCON中，设有多处理机通信位SM2(SCON.5)。当串行口以方式2或方式3接收时，若SM2=1，如果接收到的第9位数据(RB8)为l，才将数据送人接收缓冲器SBUF，并RI置1发中断;否则，数据将丢失。若SM2=0，则无论第9位数据(RB8)是1还是0，都能将数据装人SBUF，并且发中断。利用这一特性，便可实现主机与多个从机之间的串行通信。4·11何谓波特率、溢出率?如何计算和设置80C51串行通信的波特率?答：1·波特率、溢出率波特率(Baudrate)是指每秒钟传输的数据位数，波