《單片機原理與應用系統設計》課件第04章.ppt

1、第4章 MCS-51單片機的定時器、串口和中斷系統4.1 MCS-51單片機的定時器4.2 MCS-51單片機的串口4.3 MCS-51單片機的中斷系統4.1.1 定時器T0和T14.1.2 定時器T24.1 MCS-51單片機的定時器4.1 MCS-51單片機的定時器 MCS-51 MCS-51單片機內部可有單片機內部可有3 3個定時器個定時器/計數器：計數器：T0T0、T1T1、T2T2，可配置為定時器或計數器。通?？膳渲脼槎〞r器或計數器。通常,將片內沒有定時器將片內沒有定時器T2T2的單的單片機稱為片機稱為5151型單片機，有定時器型單片機，有定時器T2T2的稱為的稱為5252型單片機。

2、型單片機。定時器定時器TnTn（n=0n=0、1 1、2 2）由）由2 2個個8 8位計數器位計數器THnTHn和和TLnTLn組成。組成。T0T0及及T1T1的配置和控制寄存器分別為的配置和控制寄存器分別為TMODTMOD、TCONTCON，T2T2的配置和的配置和控制寄存器分別為控制寄存器分別為T2MODT2MOD、T2CONT2CON。4.1.1 定時器T0和T1：方式寄存器TMOD TMODTMOD是一個特殊功能寄存器，用于配置定時器是一個特殊功能寄存器，用于配置定時器T0T0和和T1T1的工作方式，其字節地址為的工作方式，其字節地址為89H89H，不可位尋址，上電缺，不可位尋址，上電

3、缺省值為省值為00H00H。TMODTMOD的低的低4 4位用于配置定時器位用于配置定時器T0T0，高，高4 4位用于位用于配置定時器配置定時器T1T1，下面依次給出，下面依次給出TMODTMOD的格式表、各控制位的格式表、各控制位的功能描述表、以及定時器的工作方式選擇表。的功能描述表、以及定時器的工作方式選擇表。D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0GATEGATEC/TC/TM1M1MOMOGATEGATEC/TC/TM1M1M0M0T1T1方式字段方式字段T0T0方式字段方式字段TMODTMOD的格式的格式 4.1.1 定時器T0和T1：方式寄存器TMOD TM

4、ODTMOD的控制位描述的控制位描述 位位名稱名稱描述描述7 7GATEGATE定時器定時器T1T1的門控位，為的門控位，為1 1時，定時器的計數受外部引腳時，定時器的計數受外部引腳#INT1#INT1的控的控制（外部引腳為制（外部引腳為1 1，允許計數；為，允許計數；為0 0，停止計數）；為，停止計數）；為0 0時，定時時，定時器只受器只受TR1TR1控制?？刂?。6 6C/TC/TT1T1的定時器的定時器/計數器選擇位，計數器選擇位，1 1為計數器，為計數器，0 0為定時器。為定時器。5 5、4 4M1M1、M0M0定時器定時器T1T1的方式選擇位。的方式選擇位。3 3GATEGATE定時器

5、定時器T0T0的門控位，為的門控位，為1 1時，定時器的計數受外部引腳時，定時器的計數受外部引腳#INT0#INT0的控的控制（外部引腳為制（外部引腳為1 1，允許計數；為，允許計數；為0 0，停止計數）；為，停止計數）；為0 0時，定時時，定時器只受器只受TR0TR0控制?？刂?。2 2C/TC/TT0T0的定時器的定時器/計數器選擇位，計數器選擇位，1 1為計數器，為計數器，0 0為定時器。為定時器。1 1、0 0M1M1、M0M0定時器定時器T0T0的方式選擇位。的方式選擇位。4.1.1 定時器T0和T1：方式寄存器TMODM1M1M0M0功能說明功能說明0 00 0方式方式0 0，為，為

6、1313位的定時位的定時/計數器計數器0 01 1方式方式1 1，為，為1616位的定時位的定時/計數器計數器1 10 0方式方式2 2，為自動重裝的，為自動重裝的8 8位定時位定時/計數器計數器1 11 1方式方式3 3，僅用于，僅用于T0T0，分為，分為2 2個個8 8位計數器，位計數器，T1T1在方式在方式3 3時停止計數時停止計數定時器的工作方式選擇定時器的工作方式選擇 4.1.1 定時器T0和T1：方式寄存器TMOD TCONTCON是一個特殊功能寄存器，用于控制定時器是一個特殊功能寄存器，用于控制定時器T0T0和和T1T1的運行，同時還是中斷請求和中斷觸發方式的運行，同時還是中斷請

7、求和中斷觸發方式寄存器。寄存器。TCONTCON的字節地址為的字節地址為88H88H，可以位尋址，上電，可以位尋址，上電缺省值為缺省值為00H00H。下面依次給出。下面依次給出TCONTCON的格式表與各控制的格式表與各控制位的描述表。位的描述表。4.1.1 定時器T0和T1：控制寄存器TCONTCONTCON的格式的格式 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT04.1.1 定時器T0和T1：控制寄存器TCON TCONTCON的控制位描述的控制位描述 位位名稱名稱描述描述7

8、 7TF1TF1T1T1溢出標志。溢出標志。T1T1溢出時置位，可由軟件查詢和清零，溢出時置位，可由軟件查詢和清零，CPUCPU響應中斷時自動響應中斷時自動清零。清零。6 6TR1TR1T1T1運行控制。為運行控制。為1 1允許計數，為允許計數，為0 0停止計數。停止計數。5 5TF0TF0T0T0溢出標志。溢出標志。T0T0溢出時置位，可由軟件查詢和清零，溢出時置位，可由軟件查詢和清零，CPUCPU響應中斷時自動響應中斷時自動清零。清零。4 4TR0TR0T0T0運行控制。為運行控制。為1 1允許計數，為允許計數，為0 0停止計數。停止計數。3 3IE1IE1外部中斷外部中斷1 1請求標志。

9、由引腳上的低電平或下降沿置位（取決于請求標志。由引腳上的低電平或下降沿置位（取決于IT1IT1）。）。2 2IT1IT1外部中斷外部中斷1 1觸發方式控制位，觸發方式控制位，0 0為電平方式，為電平方式，1 1為邊沿方式。為邊沿方式。1 1IE0IE0外部中斷外部中斷0 0請求標志。由引腳上的低電平或下降沿置位（取決于請求標志。由引腳上的低電平或下降沿置位（取決于IT0IT0）。）。0 0IT0IT0外部中斷外部中斷0 0觸發方式控制位，觸發方式控制位，0 0為電平方式，為電平方式，1 1為邊沿方式。為邊沿方式。4.1.1 定時器T0和T1：控制寄存器TCON 定時器定時器T0T0和和T1T1

10、有方式有方式0 0、方式、方式1 1、方式、方式2 2、方式、方式3 3等四種工作方式，以滿足不同的應用需要。工作方等四種工作方式，以滿足不同的應用需要。工作方式由式由TMODTMOD中的中的M1M1和和M0M0來配置。來配置。4.1.1 定時器T0和T1：工作方式 方式方式0 0：適合定時器適合定時器T0T0和和T1T1。定時器定時器T0T0的方式的方式0 0的工作結構如的工作結構如下下圖所示，它是圖所示，它是1313位計數器，位計數器，由由TL0TL0的低的低5 5位和位和TH0TH0的的8 8位組成，位組成，TL0TL0的低的低5 5位每個機器周期增加位每個機器周期增加1 1，它溢出時向

11、它溢出時向TH0TH0進位，進位，TH0TH0計數溢出時，置位溢出標志計數溢出時，置位溢出標志TF0TF0。設晶振。設晶振頻率為頻率為 ，計數初值為，計數初值為 ，則，則T0T0定時間隔為：定時間隔為：4.1.1 定時器T0和T1：工作方式oscfa1312(2)oscaf定時器定時器T0T0的方式的方式0 0結構結構4.1.1 定時器T0和T1：工作方式4.1.1 定時器T0和T1：工作方式 方式方式1 1：適合定時器適合定時器T0T0和和T1T1。定時器。定時器T0T0的方式的方式1 1的工作結構如的工作結構如下圖所示，它和方式下圖所示，它和方式0 0的差別僅在于計數器的位數不同。在方式的

12、差別僅在于計數器的位數不同。在方式1 1中，中，TL0TL0為低為低8 8位，位，TH0TH0為高為高8 8位，構成一個位，構成一個1616位的計數器。位的計數器。設晶振設晶振頻率為頻率為 ，計數初值為，計數初值為 ，則，則T0T0定時間隔為：定時間隔為：oscfaoscfa)2(1216定時器定時器T0T0的方式的方式1 1結構結構 4.1.1 定時器T0和T1：工作方式4.1.1 定時器T0和T1：工作方式 方式方式2 2：適合定時器適合定時器T0T0和和T1T1。定時器。定時器T0T0的方式的方式2 2結構如結構如下下圖圖所示，它是自動重裝初值的所示，它是自動重裝初值的8 8位計數器。位

13、計數器。在方式在方式2 2中，中，TL0TL0為為8 8位計數器，位計數器，TH0TH0為計數初值寄存器，當為計數初值寄存器，當TL0TL0溢出時，一方面置位溢出標志溢出時，一方面置位溢出標志TF0TF0，同時將，同時將TH0TH0中的計數初值中的計數初值送至送至TL0TL0，使，使TL0TL0從初值開始重新加從初值開始重新加1 1計數。設晶振頻率為計數。設晶振頻率為 ，計數初值為計數初值為 ，則定時，則定時間隔為：間隔為：oscfa812(2)oscaf定時器定時器T0T0的方式的方式2 2結構結構4.1.1 定時器T0和T1：工作方式4.1.1 定時器T0和T1：工作方式 方式方式3 3：

14、僅用于定時器僅用于定時器T0T0。定時器定時器T0T0工作于方式工作于方式3 3時，它分為時，它分為2 2個個8 8位計數器位計數器TL0TL0和和TH0TH0。TL0TL0可以作為可以作為8 8位定時器或外部事件計數器，它使用定時器位定時器或外部事件計數器，它使用定時器T0T0的的控制位控制位GATEGATE、TR0TR0、INT0INT0、TF0TF0等進行控制，其計數初值必須由等進行控制，其計數初值必須由軟件每次設定。軟件每次設定。TH0TH0固定工作為固定工作為8 8位定時器方式，它使用定時器位定時器方式，它使用定時器T1T1的控制位的控制位TR1TR1、TF1TF1，即當，即當TR1

15、TR1為為1 1時，允許時，允許TH0TH0計數，計數，TH0TH0計數計數溢出時，置位溢出標志溢出時，置位溢出標志TF1TF1。此時，定時器。此時，定時器T1T1的運行由方式字來的運行由方式字來控制，方式控制，方式3 3停止計數，其它方式允許計數，但計數溢出時不置停止計數，其它方式允許計數，但計數溢出時不置位標志位標志TF1TF1。定時器定時器T0T0的方式的方式3 3結構結構4.1.1 定時器T0和T1：工作方式4.1.2 定時器T2 在在5252型單片機中另外還有定時器型單片機中另外還有定時器T2T2。定時器。定時器T2T2是一個是一個1616位位的定時器，可工作于定時器或計數器方式，它

16、有兩組數據寄存的定時器，可工作于定時器或計數器方式，它有兩組數據寄存器，即器，即TH2TH2、TL2TL2、RCAP2HRCAP2H、RCAP2LRCAP2L，有捕獲、自動重裝（可配，有捕獲、自動重裝（可配置為加或減計數）、波特率發生器等三種工作模式，由特殊功置為加或減計數）、波特率發生器等三種工作模式，由特殊功能寄存器能寄存器T2CONT2CON和和T2MODT2MOD來配置和控制其工作。來配置和控制其工作。4.1.2 定時器T2：控制寄存器T2CON T2CONT2CON是一個特殊功能寄存器，用于設置定時器是一個特殊功能寄存器，用于設置定時器T2T2的工作模式，和控制的工作模式，和控制T2

17、T2的運行，其字節地址是的運行，其字節地址是C8HC8H，可，可位尋址，上電缺省值為位尋址，上電缺省值為00H00H。下面依次給出下面依次給出T2CONT2CON的格式的格式表表、各控制位的功能描述表各控制位的功能描述表、以及、以及工作模式表。工作模式表。T2CONT2CON的格式的格式 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0TF2TF2EXF2EXF2RCLKRCLKTCLKTCLKEXEN2EXEN2TR2TR2CNT2CNT2CAP2CAP24.1.2 定時器T2：控制寄存器T2CON T2CONT2CON的控制位描述的控制位描述 位位名稱名稱描述描述7 7TF

18、2TF2T2T2溢出標志，由軟件清零。溢出標志，由軟件清零。6 6EXF2EXF2T2T2外部標志，由軟件清零。外部標志，由軟件清零。5 5RCLKRCLK接收時鐘允許位，由軟件置位或清零。接收時鐘允許位，由軟件置位或清零。4 4TCLKTCLK發送時鐘允許位，由軟件置位或清零。發送時鐘允許位，由軟件置位或清零。3 3EXEN2EXEN2T2T2外部允許位，由軟件置位或清零。外部允許位，由軟件置位或清零。2 2TR2TR2T2T2計數啟動計數啟動/停止控制位。停止控制位。(TR2)=1(TR2)=1啟動計數，啟動計數，(TR2)=0(TR2)=0停止計數。停止計數。1 1CNT2CNT2定時器

19、定時器T2T2的計數的計數/定時選擇位。定時選擇位。(CNT2)=1(CNT2)=1計數，計數，(CNT2)=0(CNT2)=0定時。定時。0 0CAP2CAP2捕獲捕獲/重裝選擇位。重裝選擇位。1 1：捕獲方式；：捕獲方式；0 0：重裝方式：重裝方式4.1.2 定時器T2：控制寄存器T2CON定時器定時器T2T2的工作模式的工作模式RCLKRCLKTCLKTCLKCAP2CAP2TR2TR2工作模式工作模式0 00 01 11616位自動重裝模式位自動重裝模式0 01 11 11616位捕獲模式位捕獲模式1 1X X1 1波特率發生器模式波特率發生器模式X XX X0 0停止停止4.1.2

20、定時器T2：控制寄存器T2CONT2MODT2MOD是一個特殊功能寄存器，用于補充配置定時器是一個特殊功能寄存器，用于補充配置定時器T2T2的的工作方式，其字節地址為工作方式，其字節地址為0C9H0C9H，不可位尋址，上電缺省值為，不可位尋址，上電缺省值為XXXX XX00BXXXX XX00B，下面依次給出，下面依次給出T2MODT2MOD的格式表、各控制位的功能的格式表、各控制位的功能描述表。描述表。4.1.2 定時器T2：方式寄存器T2MODT2MODT2MOD的格式的格式 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0T2OET2OEDCENDCEN4.1.2 定時器

21、T2：方式寄存器T2MOD符號符號功能功能保留位保留位T2OET2OET2T2輸出使能位輸出使能位DCENDCEN1:1:允許允許T2T2配置成加計數或減計數配置成加計數或減計數;0:T2;0:T2只能是加計數只能是加計數T2MODT2MOD的控制位描述的控制位描述 4.1.2 定時器T2：方式寄存器T2MOD定時器定時器T2T2有捕獲、自動重裝、波特率發生器等三種有捕獲、自動重裝、波特率發生器等三種工作模式，以滿足不同的應用需要。其工作模式通過配工作模式，以滿足不同的應用需要。其工作模式通過配置置T2CONT2CON來選擇。來選擇。4.1.2 定時器T2：工作模式選擇選擇捕獲模式捕獲模式時，

22、如果時，如果(EXEN2)=0(EXEN2)=0，定時器，定時器T2T2是一個是一個1616位位的定時器或計數器，其溢出將導致的定時器或計數器，其溢出將導致TF2TF2置位，從而引起中斷；置位，從而引起中斷；如果如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，定時器，定時器T2T2做同樣的操作，但做同樣的操作，但T2EXT2EX的負跳變將的負跳變將導致導致TH2TH2和和TL2TL2的值分別進入的值分別進入RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L，同時導致，同時導致EXF2EXF2置置位，從而引起中斷。定時器位，從而引起中斷。定時器T2T2的捕獲模式結構見下圖。的捕獲模式結構見下圖。4.

23、1.2 定時器T2：工作模式定時器定時器T2T2的捕獲模式結構的捕獲模式結構4.1.2 定時器T2：工作模式在在自動重裝模式自動重裝模式下，定時器下，定時器T2T2可編程配置為加計數或減計可編程配置為加計數或減計數，這與數，這與T2MODT2MOD的的DCENDCEN位有關。上電復位時，位有關。上電復位時，DCENDCEN為零。為零。(DCEN)=0(DCEN)=0的自動重裝模式如下圖所示，此時定時器的自動重裝模式如下圖所示，此時定時器T2T2只能只能為加計數器。如果為加計數器。如果(EXEN2)=0(EXEN2)=0，定時器，定時器T2T2是一個是一個1616位的定時器或位的定時器或計數器，

24、溢出導致計數器，溢出導致TF2TF2置位，從而引起中斷，同時，置位，從而引起中斷，同時，RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值自動裝入中的值自動裝入TH2TH2和和TL2TL2；RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值是由中的值是由軟件預置的。如果軟件預置的。如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，計數溢出或，計數溢出或T2EXT2EX的負跳變都可引的負跳變都可引起重裝，起重裝，T2EXT2EX的負跳變同時置位的負跳變同時置位EXF2EXF2，可以引起中斷。，可以引起中斷。4.1.2 定時器T2：工作模式定時器定時器T2T2的自動重裝模式（的自動重裝模式

25、（(DCEN)=0(DCEN)=0）4.1.2 定時器T2：工作模式(DCEN)=1(DCEN)=1的自動重裝模式見下圖，此時定時器的自動重裝模式見下圖，此時定時器T2T2可設置為加計可設置為加計數或減計數，計數方向通過數或減計數，計數方向通過T2EXT2EX管腳控制。管腳控制。T2EXT2EX為高電平時定時器為高電平時定時器T2T2加計數，定時器加計數，定時器T2T2溢出（也稱為上溢）溢出（也稱為上溢）會導致會導致TF2TF2置位，同時也使置位，同時也使RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值分別自動裝入中的值分別自動裝入TH2TH2和和TL2TL2。T2EXT2EX為低電

26、平時定時器為低電平時定時器T2T2減計數，當減計數，當TH2TH2和和TL2TL2與存儲在與存儲在RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值相等時，定時器中的值相等時，定時器T2T2溢出（也稱為下溢）。定溢出（也稱為下溢）。定時器時器T2T2下溢使下溢使TF2TF2置位，同時使得置位，同時使得0FFFFH0FFFFH重新裝入定時器寄存器。重新裝入定時器寄存器。EXF2EXF2位在定時器位在定時器T2T2上溢或下溢時將發生翻轉，能被用作第上溢或下溢時將發生翻轉，能被用作第1717位分辨位分辨率；同時此種工作模式下，率；同時此種工作模式下，EXF2EXF2位不作為中斷標志。位不作為

27、中斷標志。4.1.2 定時器T2：工作模式定時器定時器T2T2的自動重裝模式（的自動重裝模式（(DCEN)=1(DCEN)=1）4.1.2 定時器T2：工作模式 在在波特率發生器模式波特率發生器模式下，定時器下，定時器T2T2的結構如下圖所示。的結構如下圖所示。TH2TH2的的溢出將使溢出將使RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L的值裝入寄存器的值裝入寄存器TH2TH2和和TL2TL2，但不會置位，但不會置位TF2TF2，也不產生中斷。如果，也不產生中斷。如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，T2EXT2EX的負跳變可置位的負跳變可置位EXF2EXF2引引起中斷，但不會重裝起

28、中斷，但不會重裝TH2TH2和和TL2TL2。此時，。此時，T2EXT2EX可用作外部中斷?？捎米魍獠恐袛?。在該模式下，定時器在該模式下，定時器T2T2（(TR2)=1(TR2)=1時）每個狀態周期加時）每個狀態周期加1 1。故。故 T2T2溢出率溢出率=振蕩器頻率振蕩器頻率/(2/(265536-(RCAP2H,RCAP2L)65536-(RCAP2H,RCAP2L)(RCAP2H,RCAP2L)(RCAP2H,RCAP2L)表示表示RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L看作無符號整數時的值?？醋鳠o符號整數時的值。為避免寫操作與重裝操作相沖突，在訪問定時器為避免寫操作與重裝操作

29、相沖突，在訪問定時器T2T2和和RCAP2RCAP2之之前，應先停止定時器前，應先停止定時器T2T2的工作（即先將的工作（即先將TR2TR2清零）。清零）。4.1.2 定時器T2：工作模式 T2T2的波特率發生器模式的波特率發生器模式4.1.2 定時器T2：工作模式4.2.1 串口的一般概念4.2.2 MCS-51單片機串口的結構4.2.3 MCS-51單片機串口的工作方式4.2.4 多機通信原理4.2.5 MCS-51單片機串口的波特率4.2.6 MCS-51單片機串口應用編程實例4.2 MCS-51單片機的串口 計算機的中央處理器與外界交換信息通常有并行和串行兩種通計算機的中央處理器與外界

30、交換信息通常有并行和串行兩種通信方式。數據的各位同時傳送的方式稱為并行通信，數據一位一位信方式。數據的各位同時傳送的方式稱為并行通信，數據一位一位傳送的方式稱為串行通信。實現并行通信的接口稱為并口。例如傳送的方式稱為串行通信。實現并行通信的接口稱為并口。例如MCS-51MCS-51單片機的單片機的P1P1口就是并口；并行通信所需傳輸線的根數和數據口就是并口；并行通信所需傳輸線的根數和數據位數相等，因此數據線較多，但它的通信速度較快，適合于近距離位數相等，因此數據線較多，但它的通信速度較快，適合于近距離通信。串行通信通過串口來實現，它需要的傳輸線少，但速度慢，通信。串行通信通過串口來實現，它需要

31、的傳輸線少，但速度慢，適合于遠距離通信。適合于遠距離通信。串行通信通常又有異步和同步兩種基本通信方式，以及單工、串行通信通常又有異步和同步兩種基本通信方式，以及單工、半雙工、全雙工三種傳送方法。半雙工、全雙工三種傳送方法。4.2.1 串口的一般概念 異步通信方式每次傳送一幀數據，下圖為一種典型的異步通信異步通信方式每次傳送一幀數據，下圖為一種典型的異步通信數據格式。異步通信方式的優點是數據傳送的可靠性較高，缺點是數據格式。異步通信方式的優點是數據傳送的可靠性較高，缺點是通信效率比較低。通信效率比較低。在異步通信中，在異步通信中，CPUCPU與外設之間必須有兩項約定，即字符格式與外設之間必須有兩

32、項約定，即字符格式和波特率。字符格式保證雙方將同一信息串理解成同一種意義，原和波特率。字符格式保證雙方將同一信息串理解成同一種意義，原則上可自由制定。波特率定義為每秒鐘傳送的二進制數的位數。則上可自由制定。波特率定義為每秒鐘傳送的二進制數的位數。4.2.1 串口的一般概念4.2.1 串口的一般概念 在同步通信中，數據字節之間沒有間隔，下圖為一種典型的同在同步通信中，數據字節之間沒有間隔，下圖為一種典型的同步通信數據格式。同步通信具有效率高、速度快的優點，在傳感器步通信數據格式。同步通信具有效率高、速度快的優點，在傳感器等專用設備中使用十分廣泛。等專用設備中使用十分廣泛。在串行通信中，單工傳送是

33、指通信接口只能發送或只能接收；在串行通信中，單工傳送是指通信接口只能發送或只能接收；雙工傳送是指通信接口既能發送又能接收，它分為半雙工和全雙工雙工傳送是指通信接口既能發送又能接收，它分為半雙工和全雙工傳送，其中，半雙工傳送是指任一時刻不能既發送又接收；全雙工傳送，其中，半雙工傳送是指任一時刻不能既發送又接收；全雙工傳送是指通信雙方具有同時發送和接收數據的能力。傳送是指通信雙方具有同時發送和接收數據的能力。同步字符同步字符1 1同步字符同步字符2 2n n個數據字節個數據字節校驗字節校驗字節1 1校驗字節校驗字節2 2 MCS-51 MCS-51單片機的串口是一個全雙工的通用異步串口，可以同時單

34、片機的串口是一個全雙工的通用異步串口，可以同時發送和接收數據，通稱發送和接收數據，通稱UARTUART口。它可用于與串行外設進行通信，或口。它可用于與串行外設進行通信，或用于用于MCS-51MCS-51多機系統之間的通信，還可以工作于移位寄存器模式，多機系統之間的通信，還可以工作于移位寄存器模式，用于擴充用于擴充I/OI/O口?？?。MCS-51MCS-51單片機的串口通過引腳單片機的串口通過引腳RXDRXD和和TXDTXD（即（即P3.0P3.0和和P3.1P3.1的第二的第二功能）與外界通信，特殊功能寄存器功能）與外界通信，特殊功能寄存器SBUFSBUF是串口緩沖寄存器，包括是串口緩沖寄存器

35、，包括發送寄存器和接收寄存器，它們有相同名字和地址空間，但不會出發送寄存器和接收寄存器，它們有相同名字和地址空間，但不會出現沖突，因為接收寄存器只能被現沖突，因為接收寄存器只能被CPUCPU讀出數據，發送寄存器只能被讀出數據，發送寄存器只能被CPUCPU寫入數據，寫入數據，MCS-51MCS-51單片機通過兩個特殊功能寄存器單片機通過兩個特殊功能寄存器SCONSCON和和PCONPCON來配置和控制串口的工作方式。來配置和控制串口的工作方式。4.2.2 MCS-51單片機串口的結構 串口控制寄存器串口控制寄存器SCONSCON是一個特殊功能寄存器，它的主要是一個特殊功能寄存器，它的主要功能是選

36、擇串行通信方式、控制串口的發送和接收，以及指功能是選擇串行通信方式、控制串口的發送和接收，以及指示串口的工作狀態等，其字節地址是示串口的工作狀態等，其字節地址是98H98H，可位尋址，上電，可位尋址，上電缺省值為缺省值為00H00H。SCONSCON的下面依次給出的下面依次給出SCONSCON中每一位的定義、中每一位的定義、以及每一位的功能描述。以及每一位的功能描述。4.2.2 串口的結構：串口控制寄存器SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCONSCON的格式的格式 4.2.2 串口的結構：串口控制寄存器SCONSCONSCON各位的功能描述各

37、位的功能描述 位位名稱名稱描述描述7 76 6SM0SM0SM1SM1串口工作方式選擇位，串口工作方式選擇位，=00=00選擇方式選擇方式0 0；=01=01選擇方式選擇方式1 1；=10=10選擇方式選擇方式2 2；=11=11選選擇方式擇方式3.3.5 5SM2SM2多機通信控制位。對于方式多機通信控制位。對于方式0 0，SM2SM2為為0 0。對于方式。對于方式1 1，如，如SM2SM2為為1 1，則只有接收到，則只有接收到有效的停止位時，有效的停止位時，RIRI才置才置1 1；如果、；如果、SM2SM2為為0 0，則接收到的停止位裝入，則接收到的停止位裝入RB8RB8，而不，而不管它是

38、否有效管它是否有效(為為1 1），），RIRI都置位。對于方式都置位。對于方式2 2或或3 3，如，如SM2SM2為為1 1，則接收到的第九，則接收到的第九位數據位數據RB8RB8為為0 0時，不激活時，不激活RIRI。4 4RENREN接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清零來禁止接收。接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清零來禁止接收。3 3TB8TB8對于方式對于方式2 2或或3 3，是發送的第，是發送的第9 9位數據。需要時由軟件置位數據。需要時由軟件置1 1或清零?；蚯辶?。2 2RB8RB8對于方式對于方式2 2或或3 3，是接收的第，是接收的第9 9位數據。對于

39、方式位數據。對于方式1 1，如果，如果(SM2)=0(SM2)=0，RB8RB8是接收到是接收到的停止位，若不出錯，它應該為的停止位，若不出錯，它應該為1 1。對于方式。對于方式0 0，不使用，不使用RB8RB8。1 1TITI發送中斷標志。對于方式發送中斷標志。對于方式0 0，第，第8 8位發送結束時，由硬件置位。對于其它方式，位發送結束時，由硬件置位。對于其它方式，發送停止位前，由硬件置位。發送停止位前，由硬件置位。TITI必須用軟件清零。必須用軟件清零。0 0RIRI接收中斷標志。對于方式接收中斷標志。對于方式0 0，第，第8 8位數據接收完成后，由硬件置位。在其它方式位數據接收完成后，

40、由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見于中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見于SM2SM2的說明）。的說明）。RIRI置位表示一幀數據接收完畢，置位表示一幀數據接收完畢，RIRI也必須用軟件清零。也必須用軟件清零。4.2.2 串口的結構：串口控制寄存器SCON PCONPCON也是一個特殊功能寄存器，它是為了在也是一個特殊功能寄存器，它是為了在CHMOSCHMOS型的型的單片機上實現電源控制（節電模式和掉電模式）而附加的。單片機上實現電源控制（節電模式和掉電模式）而附加的。PCONPCON的最高位的最高位SMODSMOD是串口波特率系數控制位，見

41、下表。當是串口波特率系數控制位，見下表。當SMODSMOD位為位為1 1時波特率加倍。時波特率加倍。PCONPCON的其它位為掉電方式控制位，的其它位為掉電方式控制位，其功能因具體的單片機型號而異。其功能因具體的單片機型號而異。4.2.2 串口的結構：電源控制寄存器PCONPCONPCON的格式的格式 D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD-4.2.2 串口的結構：電源控制寄存器PCON MCS-51 MCS-51單片機串口有單片機串口有4 4種工作方式：方式種工作方式：方式0 0、方式、方式1 1、方式方式2 2、方式、方式3 3，它們由，它們由SCONSCON中的中的SM0SM0、SM1

42、SM1定義，下面分定義，下面分別介紹。別介紹。4.2.3 MCS-51單片機串口的工作方式SM1SM1SM0SM0方式說明方式說明0 00 0方式方式0 0，8 8位移位寄存器，用于位移位寄存器，用于IOIO擴展擴展 0 01 18 8位位UART UART 1 10 09 9位位UART UART 1 11 19 9位位UART UART 串口的工作方式選擇串口的工作方式選擇 4.2.3 MCS-51單片機串口的工作方式方式方式0 0為移位寄存器輸入為移位寄存器輸入/輸出方式?？赏饨右莆患拇嫫饕詳U展輸出方式?？赏饨右莆患拇嫫饕詳U展I/OI/O口，也可以外接同步輸入口，也可以外接同步輸入/輸出

43、設備。輸出設備。8 8位串行數據從引腳位串行數據從引腳RXDRXD輸輸入或輸出，引腳入或輸出，引腳TXDTXD輸出同步時鐘脈沖。輸出同步時鐘脈沖。方式方式0 0輸出數據時，輸出數據時，CPUCPU將數據寫入發送寄存器將數據寫入發送寄存器SBUFSBUF，立即啟動，立即啟動發送，將數據以發送，將數據以f fOSCOSC/12/12（f fOSCOSC為振蕩器頻率）的特率輸出，低位在為振蕩器頻率）的特率輸出，低位在前，高位在后。發送完一幀數據后，發送中斷標志前，高位在后。發送完一幀數據后，發送中斷標志TITI由硬件置位。由硬件置位。當串口以方式當串口以方式0 0接收時，先置位允許接收控制位接收時，

44、先置位允許接收控制位RENREN。當。當(RI)=0(RI)=0且且(REN)=1(REN)=1時，開始接收。當接收到第時，開始接收。當接收到第8 8位數據時，將數據移入接收位數據時，將數據移入接收寄存器，并由硬件置位寄存器，并由硬件置位RIRI。通常，新的數據送入外部移位寄存器之。通常，新的數據送入外部移位寄存器之后要通知單片機，單片機才開始這個接收過程。后要通知單片機，單片機才開始這個接收過程。4.2.3 串口的工作方式：方式0下圖給出了移位寄存器下圖給出了移位寄存器74HC16474HC164的引腳及其與的引腳及其與MCS-51MCS-51單單片機的連接電路圖。片機的連接電路圖。74HC

45、16474HC164是一種是一種8 8位串入并出移位寄存器，位串入并出移位寄存器，其功能表見下表。電路中，其功能表見下表。電路中，MCS-51MCS-51單片機的串口工作于移位單片機的串口工作于移位寄存器輸出方式，引腳寄存器輸出方式，引腳RXDRXD輸出的串行數據移入輸出的串行數據移入74HC16474HC164的的A A、B B端，引腳端，引腳TXDTXD輸出的移位脈沖接入輸出的移位脈沖接入74HC16474HC164的的CLKCLK端，端，74HC16474HC164的的QAQAQHQH將并行輸出數據。將并行輸出數據。4.2.3 串口的工作方式：方式0 74HC164 74HC164的引腳

46、圖的引腳圖 MCS-51MCS-51和和74HC16474HC164的連接電路圖的連接電路圖 4.2.3 串口的工作方式：方式04.2.3 串口的工作方式：方式074HC16474HC164功能表功能表輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號CLRCLRCLKCLKA BA BQ QA AQ QB BQ QH HL Lx xx xx x00000 0（清除）（清除）H HL Lx xx xQ QAnAnQ QBnBnQ QHnHn（保持）（保持）H HL-HL-HH HH HHQHQAnAnQ QGnGn（移入（移入1 1）H HL-HL-HL xL xLQLQAnAnQ QGnGn（移入（移入0 0

47、）H HL-HL-Hx Lx LLQLQAnAnQ QGnGn（移入（移入0 0）方式方式1 1為波特率可變的為波特率可變的8 8位異步通信接口方式。每幀信息包括一個位異步通信接口方式。每幀信息包括一個起始位起始位0 0、八個數據位和一個停止位、八個數據位和一個停止位1 1，波特率由定時器波特率由定時器T1T1或或T2T2的溢出的溢出率決定。率決定。方式方式1 1發送：當發送：當CPUCPU將數據寫入發送緩沖區將數據寫入發送緩沖區SBUFSBUF時，啟動發送。數時，啟動發送。數據從引腳據從引腳TXDTXD輸出，發送完輸出，發送完畢畢后由硬件置位發送中斷標志后由硬件置位發送中斷標志TITI。方式

48、方式1 1接收：接收：(REN)=1(REN)=1時，時，若若引腳引腳RXDRXD采樣到負跳變，并確認是起始采樣到負跳變，并確認是起始位位0 0，則按照設定格式接收一幀數據。只有，則按照設定格式接收一幀數據。只有(RI)=0(RI)=0，且滿足下列條件之，且滿足下列條件之一時，才把接收到的一時，才把接收到的8 8位數據和停止位分別送入接收寄存器和位數據和停止位分別送入接收寄存器和RB8RB8，并，并置位中斷標志置位中斷標志RIRI；否則信息將丟失。；否則信息將丟失。條件條件1 1：(SM2)=0(SM2)=0，停止位可為，停止位可為1 1或或0 0；條件條件2 2：(SM2)=1(SM2)=1

49、，停止位必須為，停止位必須為1 1。4.2.3 串口的工作方式：方式1方式方式2 2和和3 3除波特率外，其余相同。除波特率外，其余相同。方式方式2 2的波特率的波特率為振蕩器頻率的為振蕩器頻率的1/641/64或或1/321/32，方式，方式3 3的波特率由定時器的波特率由定時器T1T1或或T2T2的溢出率確定。方式的溢出率確定。方式2 2和和3 3均為均為9 9位位UARTUART方式，比方式方式，比方式1 1增加了一位可編程的第增加了一位可編程的第9 9位數據。位數據。方式方式2 2和和3 3的發送：數據由的發送：數據由TXDTXD端輸出，其中數據字有端輸出，其中數據字有9 9位，附加的

50、位，附加的第第9 9位來自位來自SCONSCON寄存器的寄存器的TB8TB8位，加上起始位和停止位共有位，加上起始位和停止位共有1111位位。當當CPUCPU將將數據寫入數據寫入SBUFSBUF時啟動發送時啟動發送；發送發送完完一幀后，置位中斷標志一幀后，置位中斷標志TITI。方式方式2 2和和3 3的接收：在的接收：在(REN)=1(REN)=1時，時，當當采樣采樣到到引腳引腳RXDRXD從從1 1到到0 0的跳變的跳變時，開始接收數據時，開始接收數據；接收到第接收到第9 9位數據后，在位數據后，在(RI)=0(RI)=0，且還滿足下列兩，且還滿足下列兩個條件之一，接收到的數據才進入個條件之