单片机内部主要功能模块作原理及应用单片机内部主要功能模块工作原理及应用.ppt

大连理工大学 电信学院 陈育斌 大连理工大学电信学院 陈育斌 第三章：单片机内部主要功能模块 工作原理及应用 本章主要内容： MCS-51单片机并行端口的结构特点； 定时/计数器、串行口的工作原理； “查询”及“中断”两种编程方法及对定时器、串行口进行编程。 本章目录 MCS-51单片机的8位并行输入输出端口 MCS-51单片机的定时/计数器 MCS-51单片机的串行接口 MCS-51的中断系统 3.2 8位并行输入输出端口 并行I/O端口是实现单片机与外部进行并行数据交换的通道。 MCS-51单片机的并行端口具备三种工作方式 通用I/O方式：直接与外部设备连接，实现数据的并行交换。常用于“最小系统”模式的设计； 总线方式：当系统要与外部ROM、RAM或ADC等器件进行连接时，采用类似于微机系统的三总线结构进行设计，部分端口承担总线的功能。此时系统称为“扩展系统”； 第二功能方式：由于引脚的限制，内部信号无法正常输入输出。因此借用I/O端口引脚作为内部信号通道也是一种不得已的方法。 当端口作为总线或第二功能时，就不能再做I/O。 MCS-51单片机的四个并行端口P0、P1、P2和P3都是具有输出锁存功能的“准双向”端口，这些锁存器的位置都在SFR中，其地址分别为：80H、90H、A0H 、B0H。 出于系统功能的考虑,在硬件设计上对端口功能都有不同的要求,所以它们又具有不同的结构和特点。 3.1.1 P0口 【特点】具有两种工作方式 “通用数据I/O双向端口”； “地址、数据复用总线” 。 在作为通用数据I/O端口时，具有较强的输出驱动能力 （8个TTL负载）。因输出是“开漏”结构，所以与MOS负载连接时,需要外接一个上拉电阻。 作为“地址、数据复用总线”使用时，P0口首先输出存储器的低八位地址信号，然后变为数据总线进行数据的输入输出，所以称“分时复用总线”（注意：此时P0口不能再作为通用I/O口）。 P0口的位结构图 硬件组成： 1，一个输出锁存器（D型触发器）； 2，二个三态门（控制读引脚或读锁存器）； 3，与门和MUX等元件组成的输出控制电路； 4，一对场效应晶体管FET构成的输出电路. P0口的工作原理 普通I/O模式下的输出与输入原理； 扩展（总线）方式下的工作原理 1. P0口的I/O操作（通用I/O端口） 在P0口作为通用I/O端口时，控制电路中的“控制”端为“0”电平： 此时多路开关MUX接入下方的锁存器的/Q端。 因与门的一个输入端为“0”，所以它使上端的FET截止。这就是P0口在做I/O口时输出为“漏极开路” 结构的原因。 （一）输出操作： MOV P0，A 数据经内总线送到锁存器的“D”端，经“/Q”端送场效管应输出极。 ①总线送“0”时：锁存器的/Q=1，使下端的FET导通（上面的FET截止），端口呈现“0”电平； ②总线送“1”时：锁存器/Q=“0”，使下端的FET截止，输出极的两个FET全部截止。在这种情况下，必须通过上拉电阻的作用使端口为高电平。 （二）输入操作 MOV A，P0 输入操作实际上有两种（参见结构图）： ①读引脚：用于真正的外部数据输入的通道； ②读锁存器：在端口作输出时常使用的操作。 a.读引脚：当外部信号通过端口引脚输入时，读引脚上的电平实现信号的输入。如指令： MOV A，P0 ； A←P0 此时，单片机控制“读引脚”的三态门，使引脚处的外部电平经三态门送入内部总线。 读引脚操作前要事先向该端口写“1” 在端口电路中,可以发现一个问题： 端口在输入（读引脚）时，原来锁存器的状态可能要影响引脚电平的输入。如： 原来锁存器的状态为“0”态, 电路将不能正确读入.要解决的方法就是让下端的FET截止，即事先向端口写一个“1”。 请注意下面的一段程序： MOV P0，#0FFH ；0FFH送P0（ “写1”） MOV A ， P0 ；从P0口引脚输入数据到A 你能正确的分析出指令的操作吗？ 上述指令执行后 P0=？ b,读锁存器：端口作输出时的一种操作 在这种情况下, 读入的数据不是来自引脚，而是端口内部的锁存器的内容。 为什么端口作输出时还要读入操作？ 当端口输出时（MOV P0，A） ，往往要再将前面输入的状态取回来，进行再处理然后重新输出。如： ORL P0，A 将P0口前次输出的数据与累加器A的内容相“或”后在送回P0口（输出）。此时P0口的数据是从锁存器中读回的，而不是从引脚输入。 上述的过程也称之谓“读——修改——写”操作。 凡是这种“