单片机应用技术中级教程4

1．教学内容：并行I/O口P0、P1、P2、P3、的结构原理与功能，读引脚操作、读锁存器操作，定时器/计数器T0、T1的结构原理，相关的特殊功能寄存器、工作方式，T2的结构原理、功能选择，监视定时器T3的工作原理，T0、T1的应用编程。串行口的功能特点：相关的专用寄存器，工作方式，波特率与波特率发生器、串行口简单应用编程。80C51单片机的中断系统、中断源、中断标志、中断矢量，中断允许控制、中断优先级控制，外部中断的两种触发方式，中断响应的条件，响应的过程。２．教学重点：并行I/O的结构原理、接口功能，读引脚和读锁存器操作，定时器T0，T1的工作方式、相关的专用寄存器、应用编程。串行口的功能特点、相关的专用寄存器、工作方式，初始化编程、中断系统、中断源与标志及中断矢量、外部中断的两种触发方式、中断允许和优先级控制，中断响应的条件、响应的过程式、简单应用编程。３．教学要求：80C51单片机是通过专用寄存器对各功能单元进行管理的，要求学生掌握这些功能单元的基本应用方法。掌握并行接口（P0、P1、P2、P3）的内部结构及其特点；掌握定时器/计数器T0、T1的结构原理和特点、以及T0、T1的应用编程；掌握80C51单片机的中断系统的结构原理和特点以及应用编程；掌握串行口的功能特点及应用编程。第四章80C51单片机的功能单元表4—180C51并行I/O接口的比较I/O口P0口P1口P2口P3口位数8888性质真正双向口准双向口准双向口准双向口功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能SFR字节地址80H90HA0HB0H地址范围80H~87H90H~97HA0H~A7HB0H~B7H驱动能力8个TTL负载4个TTL负载4个TTL负载4个TTL负载4.1并行I/O接口80C51共有4个并行的双向口,计有32根I/O口线，各口的每一位都由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器所组成。但它们在结构上有一些差异，因此各口的性质和功能也有一些差异。详见P77表4－1：I/O口P0口P1口P2口P3口替代功能程序存储器、片外数据存储器低8位地址及8位数据CTC2T2、T2EX(CTC2仅80C52中有)串行口程序存储器、片外数据存储器高8位地址串行口：RXDTXD中断：INT0INT1CTC0、1：T0、T1片外数据存储器：WRRD4.1.1P1口P1口是一个8位的准双向口,可字节访问及位访问,其字节地址是90H,位地址是90H~97H。1。位结构与工作过程分析P1口的位结构如P78图4－1所示，它包含输出锁存器、输入缓冲器BUF1(读引脚）和BUF2(读锁存器）以及由场效应晶体管(FET)Q0与上拉电阻组成的输出/输入驱动器.P1口的工作过程如下：（参见P78图4－1）①P1.i位作输出口用：CPU输出0时，D＝0，Q=0,/Q=1,晶体管Q0导通，A点被下拉为低电平，即输出0；CPU输出1时，D＝1，Q=1,/Q=0，晶体管Q0截止，A点被上拉为高电平，即输出1。（即输出锁存，输出时没有条件。）②P1.i位作输入口用：先向P1.i位输出高电平，使A点提升为高电平，此操作称为设置P1.i位作为输入线。若外设输入为1时，A点为高电平，由BUF1读入总线后，B点也是高电平；若外设输入为0时，A点为低电平，由BUF1读入总线后，B点也是低电平。(即输入缓冲，输入时有条件，需先将该口置1,再输入。)单片机的引脚（P1口）P1口：输出锁存器、输入缓冲器BUF1(读引脚）和BUF2(读锁存器）以及由场效应晶体管(FET)Q0与上拉电阻组成的输出/输入驱动器。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻P1口某位结构AQ021DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=1时110截止=1单片机的引脚（P1口）作输出口用：CPU输出1时，D＝1，Q=1,/Q=0，晶体管Q0截止，A点被上拉为高电平，即输出1。AQ021DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=0时001=0导通单片机的引脚（P1口）作输出口用：CPU输出0时，D＝0，Q=0,/Q=1,晶体管Q0导通，A点被下拉为低电平，即输出0；AQ021DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输入数据时，要先对其写“1”110截止单片机的引脚（P1口）•P1口为准双向I/O口（内置了上拉电阻），仅在作输入口用时：要先对其(锁存器）写“1”。AQ02P1口的特点①输出锁存,输出时没有条件;②输入缓冲,输入时有条件,即需要先将该口设为输入状态,先输出1;③工作过程中无高阻悬浮状态,也就是该口不是输入态就是输出态。具有这种特性的口不属于“真正”的双向口，而被称为“准”双向口。需要注意是：若在输入操作之前，不将A点设置为高电平(即置1)，如A点为低电平，则外设输入的任何信号均被A点拉为低电平。此时如外设为高电平，因被Q0强拉为低电平，将可能因大电流使晶体管烧坏。P1口能驱动4个TTL负载。简单测控实例原理图P1.3作输入端口光路通畅，R亮2K光路阻断，R暗400KR亮2.2KR暗250KJOB3:CLRP1.1;亮绿灯REDO:SETBP1.3;P1.3作输入口必先置1CHECK:JNBP1.3,CHECK;检测通道是否被阻断？LOOP:…………;有入侵者，报警！AJMPREDO;再跳回去检测任务：红外防盗报警P1.3口用于输入状态检测的语句：R亮2.2K，红外线光路通畅时，P1.3端＝低电平R暗250K，红外线光路阻断时，P1.3端＝高电平3。P1口的操作（1）字节操作和位操作：前面已述，P1口不仅可以作为一个8位字节来操作，也可以按位来操作。如：MOVP1,A,MOVP1,＃data等，为字节操作。MOVP1.i,C,SETBP1.i等，为位操作。（2）读引脚操作和读锁存器操作①读引脚信号时要先置1，后输入；MOVA,P1(P1为源操作数）②读锁存器时，锁存器的值是经缓冲器BUF2读入内部总线，修改后再写回锁存器。如前所述，它可避免误解。MOVP1,A;ANLP1,#10HCLRP1.1(P1为目的操作数）4。关于口操作的时序在执行改变口锁存器内容的指令时，新的内容在指令执行的最后一个周期的S6P2时传送到口锁存器内，然而口锁存器仅在任何周期的P1才被其锁存器/缓冲器采样到，在P2时输出此值并保持。因此，S6P2时写入端口的新数值只有到下一周期的S1P1才能出现在输出引脚上。5。P1口的多功能线：在80C52中，P1.0和P1.1是多功能的,即除作一般的双向口外,它们还具有如下功能：P1.0—定时器2/计数器2的外部输入端T2；P1.1—定时器2/计数器2的外部控制端T2EX。此时，该两位的结构与P3口的位结构相当，详情后述。4.1.2P3口：它是一个多功能的8位口，可字节访问也可位访问，其字节地址为B0H,位地址为B0H~B7H。1。位结构与工作过程分析（1）位结构：P3口的位结构如P81图4－2所示。从图中可见：①P3口中增加了一个与非门。其输入端C接Q，另一端B接替代输出功能。②输出锁存器不是从/Q端而是从Q端引出。③有两个输入缓冲器，替代输入功能取自第一个缓冲器的输出端；I/O口的通用输入信号取自第二个缓冲器的输出端。（2）输出工作过程分析：①当替代输出功能B点置1时，输出锁存器的输出可以顺利地通到引脚P3.i。此时，其工作状态与P1口类似，为一准双向的I/O口(作读引脚输入时应先置1)。②当输出锁存器的输出置1时，替代输出功能可以顺利通到引脚P3.i:若替代输出为0，因与非门的C点已置1，现B＝0，∴其输出为1，使Q0导通，A为低电平；反之，B=1,C=1,Q0截止，A为高电平。此时，P3口处于替代输出功能状态。③当P3口的某位作为替代输入功能时，此时B=1,C＝1，FET截止，该引脚为高阻输入。由于端口不执行MOVA,P3,∴”读引脚”无效，第二缓冲器不通，此时某引脚的第二功能信号（如RXD）经第一缓冲器送入替代输入功能端。2。P3口的功能和特点：P3口是个多功能口，可驱动4个TTL负载。(1)可作为普通的I/O口，为准双向口（这点与P1口一样）。(2)可作为替代功能的输入、输出（这点与P1口不同）：P3.0—RXD,串行输入；P3.1—TXD，串行输出。P3.2—INT0，外部中断0；P3.3—INT1，外部中断1。P3.4—T0，定时器/计数器0的外部计数脉冲输入。P3.5—T1，定时器/计数器1的外部计数脉冲输入。P3.6—/WR，外部RAM写选通，输出，低电平有效。P3.7—/RD，外部RAM读选通，输出，低电平有效。因此，P3口不论是作为替代功能输入和替代功能输出，还是作为一般I/O口的输入功能时，都要向该口位的锁存器先输出1，即让图4－2的C＝1（Q=1），只是作为替代功能时由内部自动置C＝1；而作为一般I/O口的输入功能时，应由程序先置1，这一点应引起注意。单片机的引脚（P3口）•P3口的口线逻辑电路如图4－2所示(P81)•P3.0—P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出（WR，RD，TxD）引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4P3口某位结构BC21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出（WR，RD，TxD）引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc4第二功能输出时，内部自动D=1111反相器单片机的引脚（P3口）•P3.0—P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。BC21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线此端自动＝1引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4第二功能输入时，信号经缓冲器4直接进入内总线1110截止单片机的引脚（P3口）•P3.0—P3.7:双功能口（内置了上拉电阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。BC2。P3口的功能和特点：P3口是个多功能口，可驱动4个TTL负载。(1)可作为普通的I/O口，为准双向口（这点与P1口一样）。(2)可作为替代功能的输入、输出（这点与P1口不同）：P3.0—RXD,串行输入；P3.1—TXD，串行输出。P3.2—INT0，外部中断0；P3.3—INT1，外部中断1。P3.4—T0，定时器/计数器0的外部计数脉冲输入。P3.5—T1，定时器/计数器1的外部计数脉冲输入。P3.6—/WR，外部RAM写选通，输出，低电平有效。P3.7—/RD，外部RAM读选通，输出，低电平有效。因此，P3口不论是作为替代功能输入和替代功能输出，还是作为一般I/O口的输入功能时，都要向该口位的锁存器先输出1，即让图4－2的C＝1（Q=1），只是作为替代功能时由内部自动置C＝1；而作为一般I/O口的输入功能时，应由程序先置1，这一点应引起注意。4.1.3P2口：P2口是个多功能8位口，可字节访问也可位访问，其字节地址为A0H,位地址为A0H~A7H。1.位结构与工作过程分析：P2口的位结构如P82图4－3所示。（1）位结构：它与P1口位结构的区别在于：①P2口位结构中增加了一个多路开关。其切换由内部控制信号控制，可分别接输出锁存器的Q端或地址寄存器的高8位。②输出锁存器的输出端是Q而不是/Q，因此开关后面接非门。（2）工作过程分析：（参见P82图4－3）①当内部控制信号使多路开关接锁存器的Q端（C点）时，若内部总线输出0，则Q＝0,经开关和反相器后输出1，Q0导通，A为0，即输出低电平；反之，当内部总线输出1时，A为1，输出高电平。②当内部控制信号使多路开关接地址输出侧（B点）时，这时多路开关接地址输出寄存器