单片机学习知识点全攻略（三）

　　参阅相关系列

　　单片机学习知识点全攻略（一）

　　单片机学习知识点全攻略（二）

　　系列三主要知识点：

　　15：单片机位操作指令

　　16：单片机定时器与计数器

　　17：单片机定时器/计数器的方式

　　18：单片机的中断系统

　　19：单片机定时器、中断试验

　　20：单片机定时/计数器实验

　　21：单片机串行口介绍

　　15、单片机位操作指令

　　前面那些流水灯的例程，我们已经习惯了“位”一位就是一盏灯的亮和灭，而我们学的指令却全都是用“字节”来介绍的：字节的移动、加法、减法、逻辑运 算、移位等等。用字节来处理一些数学问题，比如说：控制冰箱的温度、电视的音量等等很直观，能直接用数值来表在。可是如果用它来控制一些开关的打开和合 上，灯的亮和灭，就有些不直接了，记得我们上次课上的流水灯的例程吗？我们知道送往P1口的数值后并不能马上知道哪个灯亮和来灭，而是要化成二进制才知 道。工业中有很多场合需要处理这类开关输出，继电器吸合，用字节来处理就显示有些麻烦，所以在8031单片机中特意引入一个位处理机制。

　　位寻址区

　　在8031中，有一部份RAM和一部份SFR是具有位寻址功能的，也就是说这些RAM的每一个位都有自已的地址，能直接用这个地址来对此进行操作。

　　内部RAM的20H-2FH这16个字节，就是8031的位寻址区。看图1。可见这里面的每一个RAM中的每个位我们都可能直接用位地址来找到它们，而不必用字节地址，然后再用逻辑指令的方式。

　　能位寻址的特殊功能寄存器

　　8031中有一些SFR是能进行位寻址的，这些SFR的特点是其字节地址均可被8整除，如A累加器，B寄存器、PSW、IP（中断优先级控制寄存 器）、IE（中断允许控制寄存器）、SCON（串行口控制寄存器）、TCON（定时器/计数器控制寄存器）、P0-P3（I/O端口锁存器）。以上的一些 SFR我们还不熟，等我们讲解相关内容时再作详细解释。

　　位操作指令

　　MCS-51单片机的硬件结构中，有一个位处理器（又称布尔处理器），它有一套位变量处理的指令集。在进行位处理时，CY（就是我们前面讲的进位位） 称“位累加器”。有自已的位RAM，也就是我们刚讲的内部RAM的20H-2FH这16个字节单元即128个位单元，还有自已的位I/O空间（即 P0.0…。.P0.7，P1.0…….P1.7，P2.0……。.P2.7，P3.0……。.P3.7）。当然在物理实体上它们与原来的以字节寻址用的 RAM，及端口是完全相同的，或者说这些RAM及端口都能有两种使用办法。

　　位传送指令

　　MOV C，BIT

　　MOV BIT，C

　　这组指令的功能是实现位累加器（CY）和其它位地址之间的数据传递。

　　例：MOV P1.0，CY ;将CY中的状态送到P1.0管脚上去（如果是做算术运算，我们就能通过观察知道现在CY是多少啦）。

　　MOV P1.0，CY ;将P1.0的状态送给CY。

　　位修正指令

　　位清0指令

　　CLR C ;使CY=0

　　CLR bit ;使指令的位地址等于0。例：CLR P1.0 ;即使P1.0变为0

　　位置1指令

　　SETB C ;使CY=1

　　SETB bit ;使指定的位地址等于1。例：SETB P1.0 ;使P.0变为1

　　位取反指令

　　CPL C ;使CY等于原来的相反的值，由1变为0，由0变为1。

　　CPL bit ;使指定的位的值等于原来相反的值，由0变为1，由1变为0。

　　例：CPL P1.0

　　以我们做过的实验为例，如果原来灯是亮的，则执行本指令后灯灭，反之原来灯是灭的，执行本指令后灯亮。

　　位逻辑运算指令

　　位与指令

　　ANL C，bit ;CY与指定的位地址的值相与，结果送回CY

　　设执行本指令前，CY=1，P1.0等于1（灯灭），则执行完本指令后CY=0，而P1.0也是等于1。

　　可用下列程序验证：

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 30H

　　START： MOV SP，#5FH

　　MOV P1，#0FFH

　　SETB C

　　ANL C，/P1.0

　　MOV P1.1，C ;将做完的结果送P1.1，结果应当是P1.1上的灯亮，而P1.0上的灯还是不亮

　　位或指令

　　ORL C，bit

　　ORL C，/bit

　　这个的功能大家自行分析吧，然后对照上面的例程，编一个验证程序，看看你相得对吗？

　　位条件转移指令

　　判CY转移指令

　　JC rel

　　JNC rel

　　第一条指令的功能是如果CY等于1就转移，如果不等于1就次序执行。那么转移到什么地方去呢？我们能这样理解：JC 标号，如果等于1就转到标号处执行。这条指令我们在上节课中已讲到，不再重复。

　　第二条指令则和第一条指令相反，即如果CY=0就转移，不等于0就次序执行，当然，我们也同样理解： JNC 标号

　　判位变量转移指令

　　JB bit，rel

　　JNB bit，rel

　　第一条指令是如果指定的bit位中的值是1，则转移，不然次序执行。同样，我们能这样理解这条指令：JB bit，标号

　　第二条指令请大家先自行分析

　　下面我们举个例程说明：

　　ORG 0000H

　　LJMP START

　　ORG 30H

　　START：MOV SP，#5FH

　　MOV P1，#0FFH

　　MOV P3，#0FFH

　　L1： JNB P3.2，L2 ;P3.2上接有一只按钮，它按下时，P3.2=0

　　JNB P3.3，L3 ;P3.3上接有一只按钮，它按下时，P3.3=0

　　LJM P L1

　　L2： MOV P1，#00H

　　LJMP L1

　　L3： MOV P1，#0FFH

　　LJMP L1

　　END

　　把上面的例程写入片子，看看有什么现象………

　　按下接在P3.2上的按钮，P1口的灯全亮了，松开或再按，灯并不熄灭，然后按下接在P3.3上的按钮，灯就全灭了。这像什么？这不就是工业现场经常用到的“启动”、“停止”的功能吗？

　　怎么做到的呢？一开始，将0FFH送入P3口，这样，P3的所有引线都处于高电平，然后执行L1，如果P3.2是高电平（键没有按下），则次序执行 JNB P3.3，L3语句，同样，如果P3.3是高电平（键没有按下），则次序执行LJMP L1语句。这样就不停地检测P3.2、P3.3，如果有一次P3.2上的按钮按下去了，则转移到L2，执行MOV P1，#00H，使灯全亮，然后又转去L1，再次循环，直到检测到P3.3为0，则转L3，执行MOV P1，#0FFH，例灯全灭，再转去L1，如此循环不已。大家能否稍加改动，将本程序用JB指令改写？





16、单片机定时器与计数器

　　一、计数概念的引入

　　从选票的统计谈起：画“正”。这就是计数，生活中计数的例程处处可见。例：录音机上的计数器、家里面用的电度表、汽车上的里程表等等，再举一个工业生 产中的例程，线缆行业在电线生产出来之后要计米，也就是测量长度，怎么测法呢？用尺量？不现实，太长不说，要一边做一边量呢，怎么办呢？行业中有很巧妙的 办法，用一个周长是1米的轮子，将电缆绕在上面一周，由线带轮转，这样轮转一周不就是线长1米嘛，所以只要记下轮转了多少圈，就能知道走过的线有多长了。

　　二、计数器的容量

　　从一个生活中的例程看起：一个水盆在水龙头下，水龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中。水滴持续落下，盆的容量是有限的，过一段时间之后，水就会逐渐变满。 录音机上的计数器最多只计到999…。那么单片机中的计数器有多大的容量呢？8031单片机中有两个计数器，分别称之为T0和T1，这两个计数器分别是由 两个8位的RAM单元组成的，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量是65536。

　　三、定时

　　8031中的计数器除了能作为计数之用外，还能用作时钟，时钟的用途当然很大，如打铃器，电视机定时关机，空调定时开关等等，那么计数器是如何作为定时器来用的呢？

　　一个闹钟，我将它定时在1个小时后闹响，换言之，也能说是秒针走了（3600）次，所以时间就转化为秒针走的次数的，也就是计数的次数了，可见，计数的次数和时间之间的确十分相关。那么它们的关系是什么呢？那就是秒针每一次走动的时间正好是1秒。

　　《单片机定时器记数器结构》

　　让我们再来看水滴的例程，当水持续落下，盆中的水持续变满，最终有一滴水使得盆中的水满了。这个时候如果再有一滴水落下，就会发生什么现象？水会漫出来，用个术语来讲就是“溢出”。

　　水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0变为“1”。至于TF0是什么我们稍后再谈。一旦TF0由0变成1，就是产生了变化，产生了变化就会引 发事件，就象定时的时间一到，闹钟就会响一样。至于会引发什么事件，我们下次课再介绍，现在我们来研究另一个问题：要有多少个计数脉冲才会使TF0由0变 为1。

　　五、任意定时及计数的办法 刚才已研究过，计数器的容量是16位，也就是最大的计数值到65536，因此计数计到65536就会产生溢出。这个没有问题，问题是我们现实生活中，经常 会有少于65536个计数值的要求，如包装线上，一打为12瓶，一瓶药片为100粒，怎么样来满足这个要求呢？

　　提示：如果是一个空的盆要1万滴水滴进去才会满，我在开始滴水之前就先放入一勺水，还需要10000滴嘛？对了，我们采用预置数的办法，我要计 100，那我就先放进65436，再来100个脉冲，不就到了65536了吗。定时也是如此，每个脉冲是1微秒，则计满65536个脉冲需时65.536 毫秒，但现在我只要10毫秒就能了，怎么办？10个毫秒为10000个微秒，所以，只要在计数器里面放进55536就能了。

　　17、单片机定时器/计数器的方式

　　从上一节我们已经得知，单片机中的定时/计数器都能有多种用途，那么我怎样才能让它们工作于我所需要的用途呢？这就要通过定时/计数器的方式控制字来设置。

　　在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关，这就是TMOD和TCON。顺便说一下，TMOD和TCON是名称，我们在写程序时就能直接用这个 名称来指定它们，当然也能直接用它们的地址89H和88H来指定它们（其实用名称也就是直接用地址，汇编软件帮你翻译一下而已）。

　　《TMOD结构》

　　从图1中我们能看出，TMOD被分成两部份，每部份4位。分别用于控制T1和T0，至于这里面是什么意思，我们下面介绍。

　　《TCON结构》

　　从图2中我们能看出，TCON也被分成两部份，高4位用于定时/计数器，低4位则用于中断（我们暂不管）。而TF1（0）我们上节课已提到了，当计数溢出后TF1（0）就由0变为1。原来TF1（0）在这儿！那么TR0、TR1又是什么呢？看上节课的图。

　　计数脉冲要进入计数器还真不不难，有层层关要通过，最起码，就是TR0（1）要为1，开关才能合上，脉冲才能过来。因此，TR0（1）称之为运行控制 位，可用指令SETB来置位以启动计数器/定时器运行，用指令CLR来关闭定时/计数器的工作，一切尽在自已的掌握中。

　　《单片机定时器/计数器结构》

　　定时/计数器的四种工作方式

　　工作方式0

　　定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位组成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用。

　　我们用这个图来讨论几个问题：

　　M1M0：定时/计数器一共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合。

　　C/T：前面我们说过，定时/计数器即可作定时用也可用计数用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在我 们��编程者。如果C/T为0就是用作定时器（开关往上打），如果C/T为1就是用作计数器（开关往下打）。顺便提一下：一 个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的，这是个极普通的常识，几乎没有教材会提这一点，但很多开始学习者却会有此困惑。

　　GATE：看图，当我们选择了定时或计数工作方式后，定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢？有两种情况

　　GATE=0，分析一下逻辑，GATE非后是1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端INT1无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取 决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时/计数是否工作，只取决于 TR1。

　　GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到INT1管脚的控制，只有TR1为1，且INT1管脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度，想想看，怎么测？

　　为什 么在这种模式下只用13位呢？干吗不用16位，这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式，如果你觉得用得不顺手，那就干脆用第二种工作方式。

　　工作方式1

　　在介绍这种式方式之前先让我们思考一个问题：上一次课我们提到过任意计数及任意定时的问题，比如我要计1000个数，可是16位的计数器要计到 65536才满，怎么办呢？我们讨论后得出的办法是用预置数，先在计数器里放上64536，再来1000个脉冲，不就行了吗？是的，但是计满了之后我们又 该怎么办呢？要知道，计数总是持续重复的，流水线上计满后马上又要开始下一次计数，下一次的计数还是1000吗？当计满并溢出后，计数器里面的值变成了 0（为什么，能参考前面课程的说明），因此下一次将要计满65536后才会溢出，这可不符合要求，怎么办？当然办法很简单，就是每次一溢出时执行一段程序 （这常常是需要的，要不然要溢出干吗？）能在这段程序中做把预置数64536送入计数器中的事情。所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一个重置预置数的 工作，做工作当然就得要时间，一般来说这点时间不算什么，可是有一些场合我们还是要计较的，所以就有了第三种工作方式��自 动再装入预置数的工作方式。

　　既然要自动得新装入预置数，那么预置数就得放在一个地方，要不然装什么呢？那么预置数放在什么地方呢？它放在T（0/1）的高8位，那么这样高8位不 就不能参与计数了吗？是的，在工作方式2，只有低8位参与计数，而高8位不参与计数，用作预置数的存放，这样计数范围就小多了，当然做任可事总有代价的， 关键是看值不值，如果我根本不需要计那么多数，那么就能用这种方式。看图4，每当计数溢出，就会打开T（0/1）的高、低8位之间的开关，计预置数进入低 8位。这是由硬件自动完成的，不需要由人工干预。

　　常常这种式作方式用于波特率发生器（我们将在串行接口中讲解），用于这种用途时，定时器就是为了供给一个时间基准。计数溢出后不需要做事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数，再开始计数，而且中间不要任何延迟，可见这个任务用工作方式2来完成是最妙不过了。

　　工作方式3

　　这种式作方式之下，定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。其中，TL0能组成8位的定时器或计数器的工作方式，而TH0则只能作为定时器 来用。我们知道作定时、计数器来用，需要控制，计满后溢出需要有溢出标记，T0被分成两个来用，那就要两套控制及、溢出标记了，从何而来呢？TL0还是用 原来的T0的标记，而TH0则借用T1的标记。如此T1不是无标记、控制可用了吗？是的。

　　一般情况处，只有在T1以工作方式2运行（当波特率发生器用）时，才让T0工作于方式3的。

　　定时器/计数器的定时/计数范围

　　工作方式0：13位定时/计数方式，因此，最多能计到2的13次方，也就是8192次。

　　工作方式1：16位定时/计数方式，因此，最多能计到2的16次方，也就是65536次。

　　工作方式2和工作方式3，都是8位的定时/计数方式，因此，最多能计到2的8次方，也说是256次。

　　预置值计算：用最大计数量减去需要的计数次数即可。

　　例：流水线上一个包装是12盒，要求每到12盒就产生一个动作，用单片机的工作方式0来控制，应当预置多大的值呢？对了，就是8192-12=8180。

　　以上是计数，明白了这个道理，定时也是一样。这在前面的课程已提到，我们不再重复，请参考前面的例程。

　　18、单片机的中断系统

　　有关单片机中断系统的概念：什么是中断，我们从一个生活中的例程引入。你正在家中看书，突然电话铃响了，你放下书本，去接电话，和来电话的人交谈，然 后放下电话，回来继续看你的书。这就是生活中的“中断”的现象，就是正常的工作过程被外部的事件打断了。仔细研究一下生活中的中断，对于我们学习单片机的 中断也很有好处。

　　第一、什么可经引起中断，生活中很多事件能引起中断：有人按了门铃了，电话铃响了，你的闹钟闹响了，你烧的水开了…。等等诸如此类的事件，我们把能引 起中断的称之为中断源，单片机中也有一些能引起中断的事件，8031中一共有5个：两个外部中断，两个计数/定时器中断，一个串行口中断。

　　第二、中断的嵌套与优先级处理：设想一下，我们正在看书，电话铃响了，同时又有人按了门铃，你该先做那样呢？如果你正是在等一个很重要的电话，你一般 不会去理会门铃的，而反之，你正在等一个重要的客人，则可能就不会去理会电话了。如果不是这两者（即不等电话，也不是等人上门），你可能会按你常常的习惯 去处理。总之这里存在一个优先级的问题，单片机中也是如此，也有优先级的问题。优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况，也发生在一个中断已产 生，又有一个中断产生的情况，比如你正接电话，有人按门铃的情况，或你正开门与人交谈，又有电话响了情况。考虑一下我们会怎么办吧。

　　5个中断源的符号、名称及产生的条件如下。

　　INT0：外部中断0，由P3．2端口线引入，低电平或下跳沿引起。

　　INT1：外部中断1，由P3．3端口线引入，低电平或下跳沿引起。

　　T0：定时器／计数器0中断，由T0计满回零引起。

　　T1：定时器／计数器l中断，由T1计满回零引起。

　　TI／RI：串行I／O中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。

　　整个中断系统的结构框图见下图一所示。

　　《51单片机中断系统结构》

　　如图所示，由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、次序查询逻辑电路等组成，包括5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON来控制中断类弄、中断的开、关和各种中断源的优先级确定。

　　中断请求源：

　　（1）外部中断请求源：即外中断0和1，经由外部管脚引入的，在单片机上有两个管脚，名称为INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3这两个管 脚。在内部的TCON中有四位是与外中断有关的。IT0：INT0触发方式控制位，可由软件进和置位和复位，IT0=0，INT0为低电平触发方 式，IT0=1，INT0为负跳变触发方式。这两种方式的差异将在以后再谈。IE0：INT0中断请求标志位。当有外部的中断请求时，这位就会置1（这由 硬件来完成），在CPU响应中断后，由硬件将IE0清0。IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。（2）内部中断请求源TF0：定时器T0的溢出中断 标记，当T0计数产生溢出时，由硬件置位TF0。当CPU响应中断后，再由硬件将TF0清0。TF1：与TF0类似。TI、RI：串行口发送、接收中断， 在串行口中再讲解。2、中断允许寄存器IE在MCS－51中断系统中，中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断允许寄存器IE来控制的。见下表 EAX

　　其中EA是总开关，如果它等于0，则所有中断都不允许。ES－串行口中断允许ET1－定时器1中断允许EX1－外中断1中断允许。ET0－定时器0中断允许EX0－外中断0中断允许。如果我们要设置允许外中断1，定时器1中断允许，其它不允许，则IE能是EAX

　　即8CH，当然，我们也能用位操作指令SETB EA

　　SETB ET1SETB EX1

　　来实现它。3、五个中断源的自然优先级与中断服务入口地址外中断0：0003H定时器0：000BH外中断1：0013H定时器1：001BH串行口：0023H它们的自然优先级由高到低排列。写到这里，大家应当明白，为什么前面有一些程序一始我们这样写：

　　ORG 0000HLJMP START

　　ORG 0030H

　　START：。

　　这样写的目的，就是为了让出中断源所占用的向量地址。当然，在程序中没用中断时，直接从0000H开始写程序，在原理上并没有错，但在实际工作中最好 不这样做。优先级：单片机采用了自然优先级和人工设置高、低优先级的策略，即能由程序员设定那些中断是高优先级、哪些中断是低优先级，由于只有两级，必有 一些中断处于同一级别，处于同一级别的，就由自然优先级确定。

　　开机时，每个中断都处于低优先级，我们能用指令对优先级进行设置。看表2中断优先级中由中断优先级寄存器IP来高置的，IP中某位设为1，对应的中断就是高优先级，不然就是低优先级。

　　XX

　　X

　　PS

　　PT1

　　PX1

　　PT0

　　PX0

　　例：设有如下要求，将T0、外中断1设为高优先级，其它为低优先级，求IP的值。IP的首3位没用，可任意取值，设为000，后面根据要求写就能了XX

　　因此，最终，IP的值就是06H。例：在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。响应次序为：定时器0－＞外中断1－＞外中断0－＞实时器1－＞串行中断。

　　MCS－51的中断响应过程：

　　1、中断响应的条件：讲到这儿，我们依然对于计算机响应中断感到神奇，我们人能响应外界的事件，是因为我们有多种“传感器“――眼、耳能接受不一样的 信息，计算机是如何做到这点的呢？其实说穿了，一点都不希奇，MCS51工作时，在每个机器周期中都会去查询一下各个中断标记，看他们是否是“1“，如果 是1，就说明有中断请求了，所以所谓中断，其实也是查询，不过是每个周期都查一下而已。这要换成人来说，就相当于你在看书的时候，每一秒钟都会抬起头来看 一看，查问一下，是不是有人按门铃，是否有电话。。。。很蠢，不是吗？可计算机本来就是这样，它根本没人聪明。了解了上述中断的过程，就不难解中断响应的 条件了。在下列三种情况之一时，CPU将封锁对中断的响应：

　　CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。

　　现行的机器周期不是当前正执行指令的最后一个周期。我们知道，单片机有单周期、双周期、三周期指令，当前执行指令是单字节没有关系，如果是双字节或四字节的，就要等整条指令都执行完了，才能响应中断（因为中断查询是在每个机器周期都可能查到的）。

　　ORG 0000HLJMP START

　　ORG 0003H

　　LJMP INT0 ；转外中断0ORG 000BH

　　RETI ；没有用定时器0中断，在此放一条RETI，万一 “不小心“产生了中断，也不会有太大的后果。。

　　中断程序完成后，一定要执行一条RETI指令，执行这条指令后，CPU将会把堆栈中保存着的地址取出，送回PC，那么程序就会从主程序的中断处继续往 下执行了。注意：CPU所做的保护工作是很有限的，只保护了一个地址，而其它的所有东西都不保护，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中断程序 中又要用它们，还要保证回到主程序后这里面的数据还是没执行中断以前的数据，就得自己保护起来。

　　中断系统的控制寄存器：

　　中断系统有两个控制寄存器IE和IP，它们分别用来设定各个中断源的打开／关闭和中断优先级。此外，在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的条件并作为标志位。

　　1．中断允许寄存器--IE

　　IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址（由低位到高位）分别是A8H-AFH。

　　IE用来打开或关断各中断源的中断请求，基本格式如下图二所示：

　　EA：全局中断允许位。EA＝0，关闭全部中断；EA＝1，打开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。

　　×：无效位。

　　ES：串行I／O中断允许位。ES＝1，打开串行I／O中断；ES＝0，关闭串行I／O中断。

　　ETl；定时器／计数器1中断允许位。ETl＝1，打开T1中断；ETl＝O，关闭T1中断。

　　EXl：外部中断l中断允许位。EXl＝1，打开INT1；EXl＝0，关闭INT1。

　　ET0：定时器／计数器0中断允许位。ET0＝1，打开T0中断；ET0＝0，关闭TO中断。

　　EXO：外部中断0中断允许位。Ex0＝1，打开INT0;EX0=0，关闭INT0.

　　中断优先寄存器--IP：

　　IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址（由低位到高位）分别是B8H一BFH，IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级，IP的基本格式如下图三所示：

　　×：无效位。

　　PS：串行I／O中断优先级控制位。PS＝1，高优先级；PS＝0，低优先级。

　　PTl：定时器／计数器1中断优先级控制位。PTl＝1，高优先级；PTl＝0，低优先级。

　　Pxl：外部中断1中断优先级控制位。Pxl＝1，高优先级；PXl＝O，低优先级。

　　PT0：定时器／计数器o中断优先级控制位。PT0＝1，高优先级；PTO＝0，低优先级。

　　Px0：外部中断0中断优先级控制位。Px0＝1，高优先级；Px0＝0，伤优先级。

　　在MCS-51单片机系列中，高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套；同级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序：

　　INT0一T0---INT1一T1一RI／T1.

　　中断的响应过程

　　若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条件，而且①当前正在执行的那条指令已被执行完

　　1、当前末响应同级或高级中断

　　2、不是在操作IE，IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。

　　在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要3个机器周期到8个机器周期。中断得到响应后，自动清除中断请求标志（对串行 I／O端口的中断标志，要用软件清除），将断点即程序计数器之值（PC）压入堆栈（以备恢复用）；然后把相应的中断入口地址装入PC，使程序转入到相应的 中断服务程序中去执行。

　　各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下：

　　中断源 入口地址

　　INT0（外部中断0） 0003H

　　TF0（TO中断） 000BH

　　INT1（外部中断1） 0013H

　　TFl（T1中断） 001BH

　　RI／TI（串行口中断） 0023H

　　由于各个中断入口地址相隔甚近，不便于存放各个较长的中断服务程序，故通常在中断入口地址开始的二三个单元中，安排一条转移类指令，以转入到安排在那儿的中断服务程序。以T1中断为例，其过程下如图四所示。

　　下面给出一个应用定时器中断的实例。

　　现要求编制一段程序，使P1．0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。设单片机晶振频率

　　Fosc＝6MHZ．

　　1、方法：利用定时器T0作1ms定时，达到定时值后引起中断，在中断服务程序中，使P1．0的状态取一次反，并再次定时1ms。

　　2、定时初值：机器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定时lms所需的机器周期个数为500D，亦即0lF4H。设T0为工作方式1（16位方式），则定时初值是（01F4H）求补＝FEOCH

　　串行端口的控制寄存器：

　　串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的工作方式、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的大小，以及作为运行的中断标志等。

　　①串行口控制寄存器SCON

　　SCON的字节地址是98H，位地址（由低位到高位）分别是98H一9FH。SCON的格式如图五所示。

　　SMo，SMl：

　　串行口工作方式控制位。

　　00--方式0；01--方式1；

　　10--方式2；11--方式3。

　　SM2：

　　仅用于方式2和方式3的多机通讯控制位

　　发送机SM2＝1（要求程控设置）。

　　当为方式2或方式3时：

　　接收机 SM2＝1时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若RB8＝0，不

　　引起串行接收中断。SM2＝0时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若

　　RB8＝0，亦可引起串行接收中断。

　　REN：

　　串行接收允许位。

　　0--禁止接收；1--允许接收。

　　TB8：

　　在方式2，3中，TB8是发送机要发送的第9位数据。

　　RB8：

　　在方式2，3中，RB8是接收机接收到的第9位数据，该数据正好来自发

　　送机的TB8。

　　TI：

　　发送中断标志位。发送前必须用软件清零，发送过程中TI保持零电平，

　　发送完一帧数据后，由硬件自动置1。如要再发送，必须用软件再清零。

　　RI：

　　接收中断标志位。接收前，必须用软件清零，接收过程中RI保持零电

　　平，接收完一帧数据后，由片内硬件自动置1。如要再接收，必须用软件

　　再清零。

　　电源控制寄存器PCON

　　PCON的字节地址为87H，无位地址，PCON的格式如图六所示。需指出的是，对80C31单片机而言，PCON还有几位有效控制位。

　　SMOD：波特率加倍位。在计算串行方式1，2，3的波特率时；0---不加倍；1---加倍。

　　串行中断的应用特点：

　　8031单片机的串行I／O端口是一个中断源，有两个中断标志RI和TI，RI用于接收，TI用于发送。

　　串行端口无论在何种工作方式下，发送／接收前都必须对TI／RI清零。当一帧数据发送／接收完后，TI/RI自动置1，如要再发送／接收，必须先用软件将其清除。

　　在串行中断被打开的条件下，对方式0和方式1来说，一帧数据发送／接收完后，除置位TI／RI外，还会引起串行中断请求，并执行串行中侧目务程序。但对方式2和方式3的接收机而言，还要视SM2和RB8的状态，才可确定RI是否被置位以及串行中断的开放：

　　SM2 RB8 接收机中断标志与中断状态

　　0 1 激活RI，引起中断

　　1 0 不激活RI，不引起中断

　　1 1 激活RI，引起中断

　　单片机正是利用方式2，3的这一特点，实现多机间的通信。串行端口的常用应用方法见相关章节。

　　波特率的确定：

　　对方式0来说，波特率已固定成fosc／12，随着外部晶振的频率不同，波特率亦不相同。常用的fosc有12MHz和6MHz，所以波特率相应为1000×103和500×103位／s。在此方式下，数据将自动地按固定的波特率发送／接收，完全不用设置。

　　对方式2而言，波特率的计算式为2SMOD·fosc／64。当SMOD＝0时，波特率为fm／64；当SMOD＝1时，波特率为fosc／32。在此方式下，程控设置SMOD位的状态后，波特率就确定了，不需要再作其它设置。

　　对方式1和方式3来说，波特率的计算式为2SMOD／32×T1溢出率，根据SMOD状态位的不同，波特率有Tl／32溢出率和T1／16溢出率两种。由于T1溢出率的设置是方便的，因而波特率的选择将十分灵活。

　　前已叙及，定时器Tl有4种工作方式，为了得到其溢出率，而又不必进入中断服务程序，往往使T1设置在工作方式2的运行状态，也就是8位自动加入时间常数的方式。由于在这种方式下，T1的溢出率（次／秒）计算式可表达成：

　　19、单片机定时器、中断试验

　　我们在学单片机时我们第一个例程就是灯的闪烁，那是用延时程序做的，现在回想起来，这样做不很恰当，为什么呢？我们的主程序做了灯的闪烁，就不能再干其它的事了，难道单片机只能这样工作吗？当然不是，我们能用定时器来实现灯的闪烁的功能。

　　例1：查询方式

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 30H

　　START：

　　MOV P1，#0FFH ;关所 灯

　　MOV TMOD，#00000001B ;定时/计数器0工作于方式1

　　MOV TH0，#15H

　　MOV TL0，#0A0H ;即数5536

　　SETB TR0 ;定时/计数器0开始运行

　　LOOP:JBC TF0，NEXT ;如果TF0等于1，则清TF0并转NEXT处

　　AJMP LOOP ;不然跳转到LOOP处运行

　　NEXT:CPL P1.0

　　MOV TH0，#15H

　　MOV TL0，#9FH;重置定时/计数器的初值

　　AJMP LOOP

　　END AJMP LOOP

　　END

　　键入程序，看到了什么？灯在闪烁了，这可是用定时器做的，不再是主程序的循环了。简单地分析一下程序，为什么用JBC呢？TF0是定时/计数器0的溢 出标记位，当定时器产生溢出后，该位由0变1，所以查询该位就可知宇时时间是否已到。该位为1后，要用软件将标记位清0，以便下一次定时是间到时该位由0 变1，所以用了JBC指令，该指位在判1转移的同时，还将该位清0。

　　以上程序是能实现灯的闪烁了，可是主程序除了让灯闪烁外，还是不能做其他的事啊！不，不对，我们能在LOOP：……和AJMP LOOP指令之间插入一些指令来做其他的事情，只要保证执行这些指令的时间少于定时时间就行了。那我们在用软件延时程序的时候不是也能用一些指令来替代 DJNZ吗？是的，但是那就要求你精确计算所用指令的时间，然后再减去对应的DJNZ循环次数，很不方便，而现在只要求所用指令的时间少于定时时间就行， 显然要求低了。当然，这样的办法还是不好，所以我们常用以下的办法来实现。

　　程序2：用中断实现

　　ORG 0000H ，http://www.51hei.com

　　AJMP START

　　ORG 000BH ;定时器0的中断向量地址

　　AJMP TIME0 ;跳转到真正的定时器程序处

　　ORG 30H

　　START：

　　MOV P1，#0FFH ;关所 灯

　　MOV TMOD，#00000001B ;定时/计数器0工作于方式1

　　MOV TH0，#15H

　　MOV TL0，#0A0H ;即数5536

　　SETB EA ;开总中断允许

　　SETB ET0 ;开定时/计数器0允许

　　SETB TR0 ;定时/计数器0开始运行

　　LOOP： AJMP LOOP ;真正工作时，这里可写任意程序

　　TIME0： ;定时器0的中断处理程序

　　PUSH ACC

　　PUSH PSW ;将PSW和ACC推入堆栈保护

　　CPL P1.0

　　MOV TH0，#15H

　　MOV TL0，#0A0H ;重置定时常数

　　POP PSW

　　POP ACC

　　RETI

　　END

　　上面的例程中，定时时间一到，TF0由0变1，就会引发中断，CPU将自动转至000B处寻找程序并执行，由于留给定时器中断的空间只有8个字节，显 然不足以写下所有有中断处理程序，所以在000B处安排一条跳转指令，转到实际处理中断的程序处，这样，中断程序能写在任意地方，也能写任意长度了。进入 定时中断后，首先要保存当前的一些状态，程序中只演示了保存存ACC和PSW，实际工作中应该根据需要将可能会改变的单元的值都推入堆栈进行保护（本程序 中实际不需保存护任何值，这里只作个演示）。

　　上面的两个单片机程序运行后，我们发现灯的闪烁非常快，根本分辨不出来，只是视觉上感到灯有些晃动而已，为什么呢？我们能计算一下，定时器中预置的数 是5536，所以每计60000个脉冲就是定时时间到，这60000个脉冲的时间是多少呢？我们的晶体震荡器是12M，所以就是60000微秒，即60毫 秒，因此速度是非常快的。如果我想实现一个1S的定时，该怎么办呢？在该晶体震荡器濒率下，最长的定时也就是65。536个毫秒啊！上面给出一个例程。

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 000BH ;定时器0的中断向量地址

　　AJMP TIME0 ;跳转到真正的定时器程序处

　　ORG 30H

　　START：

　　MOV P1，#0FFH ;关所 灯

　　MOV 30H，#00H ;软件计数器预清0

　　MOV TMOD，#00000001B ;定时/计数器0工作于方式1

　　MOV TH0，#3CH

　　MOV TL0，#0B0H ;即数15536

　　SETB EA ;开总中断允许

　　SETB ET0 ;开定时/计数器0允许

　　SETB TR0 ;定时/计数器0开始运行

　　LOOP： AJMP LOOP ;真正工作时，这里可写任意程序

　　TIME0： ;定时器0的中断处理程序

　　PUSH ACC

　　PUSH PSW ;将PSW和ACC推入堆栈保护

　　INC 30H

　　MOV A，30H

　　CJNE A，#20，T_RET ;30H单元中的值到了20了吗？

　　T_L1： CPL P1.0 ;到了，取反P10

　　MOV 30H，#0 ;清软件计数器

　　T_RET：

　　MOV TH0，#15H

　　POP ACC

　　RETI

　　END

　　先自己分析一下，看看是怎么实现的？这里采用了软件计数器的概念，思路是这样的，先用定时/计数器0做一个50毫秒的定时器，定时是间到了以后并不是 立即取反P10，而是将软件计数器中的值加1，如果软件计数器计到了20，就取反P10，并清掉软件计数器中的值，不然直接返回，这样，就变成了20次定 时中断才取反一次P10，因此定时时间就延长了成了20*50即1000毫秒了。

　　这个思路在工程中是非常有用的，有的时候我们需要若干个定时器，可51中总共才有2个，怎么办呢？其实，只要这几个定时的时间有一定的公约数，我们就 能用软件定时器加以实现，如我要实现P10口所接灯按1S每次，而P11口所接灯按2S每次闪烁，怎么实现呢？对了我们用两个计数器，一个在它计到20 时，取反P10，并清零，就如上面所示，另一个计到40取反P11，然后清0，不就行了吗？这部份的程序如下

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 000BH ;定时器0的中断向量地址

　　AJMP TIME0 ;跳转到真正的定时器程序处

　　ORG 30H

　　START：

　　MOV P1，#0FFH ;关所 灯

　　MOV 30H，#00H ;软件计数器预清0

　　MOV TMOD，#00000001B ;定时/计数器0工作于方式1

　　MOV TH0，#3CH

　　MOV TL0，#0B0H ;即数15536

　　SETB EA ;开总中断允许

　　SETB ET0 ;开定时/计数器0允许

　　SETB TR0 ;定时/计数器0开始运行

　　LOOP： AJMP LOOP ;真正工作时，这里可写任意程序

　　TIME0： ;定时器0的中断处理程序

　　PUSH ACC

　　PUSH PSW ;将PSW和ACC推入堆栈保护

　　INC 30H

　　INC 31H ;两个计数器都加1

　　MOV A，30H

　　CJNE A，#20，T_NEXT ;30H单元中的值到了20了吗？

　　T_L1： CPL P1.0 ;到了，取反P10

　　MOV 30H，#0 ;清软件计数器

　　T_NEXT：

　　MOV A，31H

　　CJNE A，#40，T_RET ;31h单元中的值到40了吗？

　　T_L2：

　　CPL P1.1

　　MOV 31H，#0 ;到了，取反P11，清计数器，返回

　　T_RET：

　　MOV TH0，#15H

　　MOV TL0，#9FH ;重置定时常数

　　POP PSW

　　POP ACC

　　RETI

　　END

　　您能用定时器的办法实现前面讲的流水灯吗？试试看。

　　20、单片机定时/计数器实验

　　前面我们做了定时器的实验，现在来看一看计数实验，在工作中计数常常会有两种要求：第一、将计数的值显示出来，第二、计数值到一定程度即中断报警。第 一种如各种计数器、里程表，第二种如前面例中讲到的生产线上的计数。先看第一种吧。我们的硬件中是这样连线的：324组成的振荡器连到定时/计数器1的外 部管脚T1上面，我们就利用这个来做一个计数实验，要将计数的值显示出来，当然最好用数码管了，可我们还没讲到这一部份，为了避免把问题复杂化，我们用 P1口的8个LED来显示计到的数据。

　　程序如下：

　　ORG 0000H ，http://www.51hei.com

　　AJMP START

　　ORG 30H

　　START：

　　MOV SP，#5FH

　　MOV TMOD，#01000000B ;定时/计数器1作计数用，0不用全置0

　　SETB TR1 ;启动计数器1开始运行。

　　LOOP： MOV A，TL0

　　MOV P1，A

　　AJMP LOOP

　　END

　　在硬件上用线将324的输出与T1连通（印板上有焊盘）运行这种程序，注意将板按正确的位置放置（LM324放在左手边，LED排列是按从高位到低们排列）看到什么？随着324后接的LED的闪烁，单片机的8只LED也在持续变化，注意观察，是不是按二进制：

　　00000000

　　00000001

　　00000010

　　00000011

　　这样的次序在变呢？这就对了，这就是TL0中的数据。

　　程序二：

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 001BH

　　AJMP TIMER1 ;定时器1的中断处理

　　ORG 30H

　　START： MOV SP，#5FH

　　MOV TMOD，#01010000B ;定时/计数器1作计数用，模式1，0不用全置0

　　MOV TH1，#0FFH

　　MOV TL1，#0FAH ;预置值，要求每计到6个脉冲即为一个事件

　　SETB EA

　　SETB ET1 ;开总中断和定时器1中断允许

　　SETB TR1 ;启动计数器1开始运行。

　　AJMP $

　　TIMER1：

　　PUSH ACC

　　PUSH PSW

　　CPL P1.0 ;计数值到，即取反P1.0

　　MOV TH1，#0FFH

　　MOV TL1，#0FAH ;重置计数初值

　　POP PSW

　　POP ACC

　　RETI

　　END

　　上面这个单片机程序完成的工作很简单，就是在每6个脉冲到来后取反一次P1。0，因此实验的结果应当是：LM324后接的LED亮、灭6次，则P1。0口所接LED亮或灭一次。这实际就是我们上面讲的计数器的第二种应用。

　　程序三：外部中断实验

　　ORG 0000H

　　AJMP START

　　ORG 0003H ;外部中断地直入口

　　AJMP INT0

　　ORG 30H

　　START： MOV SP，#5FH

　　MOV P1，#0FFH ;灯全灭

　　MOV P3，#0FFH ;P3口置高电平

　　SETB EA

　　SETB EX0

　　AJMP $

　　INT0：

　　PUSH ACC

　　PUSH PSW

　　CPL P1.0

　　POP PSW

　　POP ACC

　　本程序的功能很简单，按一次按钮1（接在12管脚上的）就引发一次中断0，取反一次P1。0，因此理论上按一下灯亮，按一下灯灭，但在实际做实验时， 可能会发觉有时不“灵”，按了它没反应，但在大部份时候是对的，这是怎么回事呢？我们在讲解键盘时再作解释，这个程序本身是没有问题的。

　　21、单片机串行口介绍

　　介绍：串行口是单片机与外界进行信息交换的工具。

　　8051单片机的通信方式有两种：

　　并行通信：数据的各位同时发送或接收。 串行通信：数据一位一位次序发送或接收。参看下图：

　　串行通信的方式：

　　异步通信：它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。其每帧的格式如下：

　　在一帧格式中，先是一个起始位0，然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是奇偶校验位（能省略），最后是停止位1。用这种格式表示字符，则字符能一个接一个地传送。

　　在异步通信中，CPU与外设之间必须有两项规定，即字符格式和波特率。字符格式的规定是双方能够在对同一种0和1的串理解成同一种意义。原则上字符格式能由通信的双方自由制定，但从通用、方便的角度出发，一般还是使用一些标准为好，如采用ASCII标准。

　　波特率即数据传送的速率，其定义是每秒钟传送的二进制数的位数。例如，数据传送的速率是120字符/s，而每个字符如上述规定包含10数位，则传送波特率为1200波特。

　　同步通信：在同步通信中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，占用了时间；所以在数据块传递时，为了提高速度，常去掉这些标志，采用同步传送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端之间的同步，故硬件较复杂。

　　通信方向：在串行通信中，把通信接口只能发送或接收的单向传送办法叫单工传送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。在双工传送方式中又分为半双工传送和全双工传送。半双工传送是两机之间不能同时进行发送和接收，任一时该，只能发或者只能收信息。

　　2．8051单片机的串行接口结构

　　8051单片机串行接口是一个可编程的全双工串行通信接口。它可用作异步通信方式（UART），与串行传送信息的外部设备相连接，或用于通过标准异步通信协议进行全双工的8051多机系统也能通过同步方式，使用TTL或CMOS移位寄存器来扩充I/O口。

　　8051单片机通过管脚RXD（P3.0，串行数据接收端）和管脚TXD（P3.1，串行数据发送端）与外界通信。SBUF是串行口缓冲寄存器，包括 发送寄存器和接收寄存器。它们有相同名字和地址空间，但不会出现冲突，因为它们两个一个只能被CPU读出数据，一个只能被CPU写入数据。

　　串行口的控制与状态寄存器

　　串行口控制寄存器SCON

　　它用于定义串行口的工作方式及实施接收和发送控制。字节地址为98H，其各位定义如下表：

　　SM2：多机通信控制位。在方式0时，SM2一定要等于0。在方式1中，当（SM2）=1则只有接收到有效停止位时，RI才置1。在方式2或方式3当（SM2）=1且接收到的第九位数据RB8=0时，RI才置1。

　　REN：接收允许控制位。由软件置位以允许接收，又由软件清0来禁止接收。

　　TB8： 是要发送数据的第9位。在方式2或方式3中，要发送的第9位数据，根据需要由软件置1或清0。例如，可约定作为奇偶校验位，或在多机通信中作为区别地址帧或数据帧的标志位。

　　RB8：接收到的数据的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8为接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8为接收到的第9位数据。

　　TI：发送中断标志。在方式0中，第8位发送结束时，由硬件置位。在其它方式的发送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一帧信息发送结束，同时也是 申请中断，可根据需要，用软件查询的办法获得数据已发送完毕的信息，或用中断的方式来发送下一个数据。TI必须用软件清0。

　　RI：接收中断标志位。在方式0，当接收完第8位数据后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于SM2的说明）。RI置位表示一帧数据接收完毕，可用查询的办法获知或者用中断的办法获知。RI也必须用软件清0。

　　特殊功能寄存器PCON

　　PCON是为了在CHMOS的80C51单片机上实现电源控制而附加的。其中最高位是SMOD。

　　串行口的工作方式

　　8051单片机的全双工串行口可编程为4种工作方式，现分述如下：

　　方式0为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/O口，也能外接同步输入/输出设备。8位串行数据者是从RXD输入或输出，TXD用来输出同步脉冲。