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1、单片机原理与接口技术新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材节日彩灯控制器MCS-51单片机的基本结构及开发工具任务1.1 认识单片机单片机的概述家用电器如彩电、冰箱、洗衣机、电视机、空调等，都有单片机在工作;飞机、汽车、轮船、火车，也都有单片机在工作;火箭、卫星、导弹，也都有单片机在工作;工农业生产中使用的各种机器设备、仪器仪表，也都有单片机在工作;服务行业比如通信更是离不开单片机。计算机的出现，是人类对计算的强烈需求的产物;电子计算机的出现，是人类电子技术发展的必然结果;微型电子计算机(微机)的出现，使电子计算机得到普及;单片机的出现，使得计算机深入到我们生活的所有领域。1.1.1 单片机
2、的用途任务1.1 认识单片机单片机的概述 20世纪70年代，一些半导体公司开始推出一种集成电路，它包含了计算机的三大组成部分:CPU、存储器和I/()接日等部件。由于它是在一个芯片上，形成芯片级的微型计算机，称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)，简称单片机。1.1.2 单片机的基本概念通常一个最基本的单片机由以下几部分组成:任务1.1 认识单片机单片机的概述1.1.3 单片机的发展以1976年Intel公司推出的MCS-48系列为代表，采用将8位CPU、8位并行I/O接日、8位定时器/计数器、RAM和ROM等集成于一块半导体芯片上的单片机结构。 1980年以
3、后，以Intel公司的MCS-51系列为代表，在这一阶段推出的单片机(采用8位的CPU)普遍带有串行I/O端日，有多级中断处理系统、16位定时器计数器。1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 今后，单片机将在集成度、功能、功耗、速度、可靠性、应用领域等各方面向更高水平发展。同时，系统编程(ISP)和应用编程(IAP)技术的发展，也给使用单片机带来很大方便。任务1.1 认识单片机单片机的概述1.1.4 单片机系列产品任务1.1 认识单片机单片机的概述1.1.5 MCS-51系列单片机任务1.1 认识单片机单片机的概述1.1.5 MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机是由八大部分
4、组成的(1)一个8位中央处理器CPU(又称为微处理器)。(2)128 B的片内数据存储器RAM。(3)2 KB的片内程序存储器EPROM或ROM。(4)18个特殊功能寄存器SFR。(5)2个8位并行输入/输出I/O接口。(6)1个串行I/O接日，实现串行通信。(7) 2个16位定时器/计数器T0、T1（52子系列有3个)。(8)具有5个(52子系列为6个或7个)中断源,2个可编程优先级的中断系统。任务1.1 认识单片机单片机的概述1.1.5 MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机是由八大部分组成的任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.1 引脚功能要使用单片机芯片，就要先了解其引脚特性，
5、包括外部特性和内部特性。MCS-51单片机40引脚配置如图1-5所示，单片机引脚功能见表1-3（见教材第6页）。任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.2 时钟电路单片机的时钟信号是单片机内部数字电路工作时的节拍信号，单片机内的所有部件都要在时钟信号的控制下配合工作，时钟信号的频率高低决定了单片机的工作速度。时钟信号的产生有两种方式:内部振荡器方式和外部引入方式。任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.3 复位电路 复位后，程序计数器PC=0000H，程序执行必须从地址0000H开始。单片机的复位靠外部电路实现，信号由RST(RESET)引脚输入，高电平有效(一般复位正脉冲宽度大于10 ms)
6、。复位分为上电复位和按键复位方式，上电复位电路如图1-7 (a)所示;按键复位有电平方式和脉冲方式，电路如图1-7(b)和图1-7(c)所示。任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.4 单片机的开发方法为了某种应用，给单片机设计外围电路和应用程序，称为单片机的开发。任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.5 单片机应用开发工具简介1.硬件设计工具2.程序设计工具3.仿真工具(仿真器)4.编程器和ISP在系统可编程)5.单片机系统的Proteus设计与仿真平台任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.6 利用Proteus设计一个简单的仿真项目首先，观看一个Proteus仿真项目的演示;其次，学习
7、Proteus软件的使用方法;最后，自己动手模仿一个Proteus项目。任务1.2 设计单片机的最小系统1.2.7 51系列单片机运行的硬件条件51系列单片机内部配有ROM和RAM，单片机能够运行的最基本配置是:(1)配有为单片机提供时钟信号的振荡电路，如图1-6所示。(2)配有上电复位或手动复位电路，如图1-7所示。(3)要对EA脚进行处理，选择外部或内部程序存储器。(2)要为单片机提供一个稳定的、满足单片机工作电压条件的工作电源。任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.1 单片机的并行端口重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。1. PO端口(1) 端口结构(2)通用I/O接日功能
8、(3)地址/数据分时复用功能(4)端口操作任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.1 单片机的并行端口重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。2. P1端口任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.1 单片机的并行端口重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。3. P2端口任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.1 单片机的并行端口重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。4. P3端口任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.2 简单的LED接口1. LED简介 LED就是发光二极管，现在有很多种，常见的发光颜色有红、绿、黄、蓝和白等。发红色光、绿色光和黄色光的二极管工作电
9、压在1.6V左右，发蓝色光和白色光的工作电压在3V左右。正常工作电流大都在10 mA左右。任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.2 简单的LED接口2.单片机驱动LED任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.3 带简单驱动的LED接口任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.4 设计节日彩灯控制器电路1.彩灯外形设计彩灯设计思路:用一些LED，排列成一幅图，或者一个字。在这个思路指导下，设计如图1-21所示的一个图案。方案1:汉字“我爱单片机”。汉字比较麻烦，制作困难。方案2:英文“I LOVE YOU。英文相对简单。任务1. 3 设计LED的驱动电路1.3.4 设计节日彩灯控制器电路2
10、.彩灯控制器电路设计设想:用单片机控制心形图形跑马灯，文字带闪烁效果。节日彩灯电路设计原理图如图1-22所示(见教材第22页)。任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.2 单片机存储器结构单片机的构造，概括起来就是CPU、存储器以及I/O接日三大部分。单片机要工作，首先要把程序装进单片机。仿真暂停时打开的小窗日，就是单片机的内部存储器窗日。程序窗日就是程序存储器内容。任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.3 程序存储器ROM1.片内ROM的配置形式无ROM型(8031、8032等)，应用时要在片外扩展程序存储器。(1)掩膜ROM型C8057、8052等)，用户程序
11、由芯片生产厂商写入。(2) EPROM型(8751、8752等)，用户程序通过写入装置写入，通过紫外线照射擦除。(3)F1ashROM型(89C51、89C52等)，用户程序可以电写入或擦除。(2)OTPROM型(一次性编程写入ROM），具有较高的环境适应性和可靠性。 2.程序存储器的编址计算机的工作是按照事先编制好的程序一条条指令循序执行的，程序存储器就是用来存放这些已编好的程序和表格常数。任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.3 程序存储器ROM3.程序运行的入口地址任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.4 片内数据存储器RAM任务1.4 节日彩灯控制器的工
12、作过程和仿真调试1.4.4 片内数据存储器RAM 1.片内数据存储器(低128 B RAM )片内数据存储器128字节，可以分为三个功能区:任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.4 片内数据存储器RAM2.片内数据存储器的操作片内数据存储器RAM，可以通过直接寻址访问，也可以通过间接寻址访问，位寻址的区域还可以进行位操作。3.特殊功能寄存器(片内高128 B)(1)特殊功能寄存器SFR(2)SFR的寻址方式(3)SFR复位状态任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.5 外部数据存储器外部数据存储器一般由静态RAM芯片组成。扩展存储器容量的大小，由用户根据需要而定，
13、但MCS-51单片机访问外部数据存储器可用1个特殊功能寄存器数据指针寄存器DPTR进行寻址。由于DPTR为16位，可寻址的范围可达62 KB,所以扩展外部数据存储器的最大容量是62 KB。任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.6 CPU的结构单片机的三大组成部分，我们已经学习了两个，CPU是最后一部分。中央处理器(CPU)是单片机内部的核心部件，决定了单片机的主要功能特性。它由运算器和控制器两大部分组成。为了便于说明工作原理，把单片机内部结构进行了细化，如图1-27所示。任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和仿真调试1.4.6 CPU的结构任务1.4 节日彩灯控制器的工作过程和
14、仿真调试1.4.6 CPU的结构1.控制器控制器主要包含程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和时序电路等。2.运算器运算部件是以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器A、寄存器B,暂存器TMP1和TMP2、程序状态字寄存器PSW及专门用于位操作的布尔处理机组成的，它能实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作。任务1.5 节日彩灯控制器的制作调试1.5.1 制作方案的选择1.一般情况，可以按照电路原理图设计电路板，我们可以利用Proteus软件来进行。任务1.5 节日彩灯控制器的制作调试1.5.1 制作方案的选择1.一般情况，可以按照电路原理图设计电路板，我们可以利用Proteu
15、s软件来进行。任务1.5 节日彩灯控制器的制作调试1.5.1 制作方案的选择1.一般情况，可以按照电路原理图设计电路板，我们可以利用Proteus软件来进行。任务1.5 节日彩灯控制器的制作调试1.5.1 制作方案的选择任务1.5 节日彩灯控制器的制作调试1.5.2 制作节日彩灯控制器(1)定制的电路板要先检查质量，确认没有错误和损坏。(2)元件质量检测，确认质量合格才使用。(3)安装要注意元件引脚位置和顺序，不要装反或装错。(4)焊接技术需要多练习，保证没有虚焊和短路，不要烫坏元件和电路板。还要注意人身安全和设备安全。 (5)焊接完成要先检查焊接质量，测量电路正确性，验证电路功能。完全没有问
16、题了，才可以通电试验。 (6)硬件验证之后，可以加载软件，进行联合调试。 (7)软件要先固化到单片机的程序存储器中才能运行。固化方法一般都采用在系统编程任务1.6 节日彩灯控制器的改进1. LED的布置，可以采用更好的方案。2. LED的数量，可以根据需要增减。3. LED的品种，可以有更多的选择。4. 编写更多花样的控制程序。Thanks单片机原理与接口技术主编：于军新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材产品计数器单片机汇编语言指令和程序设计任务2.1 LED数码管及其驱动电路(静态)LEIS数码管，就是用多个LEIS组合排列成可以显示数字的元件，现在用得很多。我们的产品计数器要用它来显示
17、数字。Proteus仿真项目:数码管试验1字形.dsn(电子文档)，通过这个仿真项目来复习一下数码管的特性。熟悉数码管的字形和极性。Proteus仿真项目:数码管试验2译码.dsn(电子文档)，通过这个仿真项目来复习一下数码管的电源特性和译码器的特性。红绿蓝黄各种不同颜色电特性不同，不同型号译码器特性也不同。重点了解译码器。可参看:7段数码管和译码.dsnoProteus仿真项目:数码管试验3软件译码.dsn(电子文档)，通过这个仿真项目来了解数码管的不同使用方法。重点是软件译码。Proteus仿真项目:一位数码管.dsn电子文档)，有了单片机，数码管也开始起作用了。重点还是软件。任务要求:数
18、码管显示和驱动电路。知识要求:驱动方法、字形译码和译码器。任务2.1 LED数码管及其驱动电路(静态)【技能训练2-1 2位数码管显示电路(软件译码)。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.1 汇编语言指令概述指令和程序设计是单片机的两个重要知识(单片机知识包括硬件和软件两部分)。程序是由指令组成的，指令是程序的最小语言单位。要编程序就要懂指令(高级语言叫语句)。现在讲的是汇编语言指令。汇编语言指令是机器码的助记符形式，与二进制的机器码一一对应。用汇编语言指令写成的源程序翻译成机器码的过程叫作汇编。能完成汇编任务的软件称为汇编程序。按大类来说，汇编语言指令可以分为两类:指令和伪指
19、令。指令可以分成若干小类，伪指令也可以分成若干小类。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令1. ORG起始地址定义伪指令格式:ORG 16位地址功能:规定目标程序在程序存储器中所占空间的起始地址。例如:ORG 1000H，表示以下的数据或程序存放在从1000H开始的程序存储单元中。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令2. END汇编程序结束伪指令格式:END功能:标志源程序的结束，即通知汇编程序不再继续向下汇编。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令3. EQU宏代换伪指令格式:符号EQU字符串功
20、能:在程序中用EQU后面的字符串去替换EQU前面的符号。EQU后面的字符串可以是符号、数据地址、代码地址或位地址。说明:EQU伪指令所定义的符号必须先定义后使用。所以该语句一般放在程序开始。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令4. DATA数值赋值伪指令格式:符号DATA表达式功能:将表达式指定的数据地址或代码地址赋予符号名称。说明:DATA伪指令功能与EQU伪指令相似，但是DATA所定义的符号可以先使用后定义。该语句一般放在程序开始或结尾。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令5. DB字节存储伪指令格式: 标号: DB 8位
21、二进制数据表功能:从指定的地址单元开始，定义若干个字节存储单元的内容。6. DW字存储伪指令格式: 标号: DW 16位二进制数据表功能:从指定的地址单元开始，定义若干个字存储单元的内容。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.2 汇编语言伪指令7. DS定义空间伪指令格式: 标号: DS表达式功能:从指定的地址单元开始，保留由表达式指定的若干字节空间作为备用空间。8. BIT位地址符号伪指令格式:字符名称BIT位地址功能:用规定的字符名称表示位地址。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.3 MCS-51系列单片机的指令格式和寻址方式1.汇编语言指令格式2.机器语言指
22、令格式 标号: 操作码 第一操作数 ，第二操作数 ，第三操作数 ; 注释 机器语言指令是一种二进制代码，包括两部分:操作码和操作数。MCS-51指令系统中，机器语言指令长度有单字节、双字节和三字节共三种。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.3 MCS-51系列单片机的指令格式和寻址方式3.汇编语言指令系统符号约定任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.3 MCS-51系列单片机的指令格式和寻址方式3.汇编语言指令系统符号约定任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.3 MCS-51系列单片机的指令格式和寻址方式3.汇编语言指令系统符号约定任务2.2 数码管
23、计数器(静态)显示程序设计2.2.3 MCS-51系列单片机的指令格式和寻址方式4.寻址方式指令的一个重要组成部分是操作数，它指定了参与运算的数或数所在的单元地址。把指令中寻找操作数或操作数地址的方式称为寻址方式。寻址方式越丰富，计算机的功能越强，灵活性越大。寻址方式是指令系统及汇编语言程序设计中最基本的内容之一，必须十分熟悉，牢固掌握。MCS-51指令系统有六种寻址方式:寄存器寻址直接寻址立即寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.4 数据传送指令4.寻址方式单片机系统是由许多部件构成，主要工作就是完成这些部件之间的信息交换，所以数据传送指令是C
24、PU最基本最重要的操作之一。数据传送指令的功能是:把源操作数提供的数据传送给目的操作数所指定的单元，源操作数内容不变。另外一个功能是将源操作数和目的操作数所指定的两个单元内容彼此进行交换。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.5 算术运算指令 MCS-51系列单片机指令系统的算术运算指令包括加、减、乘、除四种基本操作。这四种基本操作能对8位无符号数进行直接运算;借助溢出标志可以对带符号数进行补码运算;借助进位标志可以实现多字节加减运算;也可实现压缩BCI码运算。算术运算类指令的执行结果将影响到特殊功能寄存器中的程序状态字PSW的进位标志Cy(PSW.7)、辅助进位标志AC(PSW
25、. 6)、溢出标志OV(PSW. 2)以及奇偶标志P(PSW. 0)四个标志位(注意:加1指令INC和减1指令DEC对这些位无影响，乘除指令不影响AC标志位)。任务2.2 数码管计数器(静态)显示程序设计2.2.6 逻辑操作指令 MCS-51系列单片机指令系统的逻辑操作指令包括逻辑“或”、逻辑“与”、逻辑“异或”以及针对累加器A的清零、取反和移位等六类。2.2.7 控制转移指令控制转移指令又称为跳转指令，通过改变程序计数器PC的值来改变程序执行顺序。转移指令分为无条件转移指令、条件转移指令、子程序调用和返回指令。任务2.3 产品计数器电路和显示程序【技能训练2-3】四位数码管显示(硬件译码)。
26、目的:学习程序设计方法。内容:四位数码管显示的计数器。说明:这是一个模仿型项目。先看电路设计，使用硬件字形译码器，一个端日8位二进制数，可以供两个译码器使用，两个端日可以接四个译码器，提供四位数显示，硬件译码可以省掉软件译码。但是，计数程序要按照十进制数来重新编写。任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.1 程序设计方法概述1.程序设计语言简介 (1)机器语言当指令和地址采用二进制代码表示时，机器能够直接识别，因此称为机器语言。机器指令代码是。和1构成的二进制数信息，与机器的硬件操作一一对应。 (2)汇编语言汇编语言是采用易于人们记忆的助记符表示的程序设计语言，方便人们书写、阅读和检查。一
27、般情况下，汇编语言与机器语言一一对应。用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序。把汇编语言源程序翻译成机器语言程序的过程称为汇编;完成汇编过程的程序称为汇编程序;汇编产生的结果是机器语言程序(目标程序)。任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.1 程序设计方法概述1.程序设计语言简介 (3)高级语言高级语言是对计算机操作步骤进行描述的一整套标记符号、表达格式、结构及其使用的语法规则。它是一种面向过程的语言，使用一些接近人们书写习惯的英语和数学表达式的语言去编写程序，使用方便，通用性强，不依赖于具体计算机。用高级语言编写的源程序，同样需要翻译成用各种机器语言表示的目标程序，计算机才能解释执行，
28、完成翻译过程的程序称为编译程序或解释程序。高级语言程序所对应的目标代码往往比汇编语言要长得多，运行时间也更多。任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.1 程序设计方法概述2.汇编语言源程序的设计步骤(1)分析任务(2)确定算法(3)画程序流程图(4)分配资源(5)编写代码(6)程序修改与调试任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.3 分支程序设计(1)单分支结构程序通常用条件转移指令形成简单分支结构。任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.3 分支程序设计(2)两分支结构程序任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.3 分支程序设计(3)三分支结构程序任务2.3 产品计数器电路和
29、显示程序2.3.5 循环程序设计1.循环结构典型的循环结构一般包含：初始化循环处理循环控制结束任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.5 循环程序设计2.单重循环程序设计(1)循环次数已知的循环程序任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.5 循环程序设计2.单重循环程序设计(2)循环次数未知的循环程序任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.5 循环程序设计3.多重循环程序设计多重循环又称为循环嵌套，是指一个循环程序的循环体中包含另一个循环程序。(1)数制转换(2)软件延时任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.6 子程序设计在程序设计过程中，经常会遇到在不同的程序中或同一个程序
30、的不同地方执行同一个操作的情况，例如软件延时、代码转换等。为了缩短程序设计周期及程序长度，可以将这些程序段从源程序中分离出来单独组成一个程序模块，我们称为子程序。在需要使用这些模块的地方可以“调用子程序”。那些调用子程序的程序被称为主程序。主程序对子程序的调用是通过ACALI或LCALI指令完成的。一个主程序可以多次调用同一个子程序，也可以调用多个子程序。子程序也可调用其他子程序(也称为子程序嵌套)。任务2.3 产品计数器电路和显示程序2.3.6 子程序设计3.子程序的嵌套调用任务2.4 产品计数器设计制作和调试2.4.1 产品计数器的设计和仿真调试1.设计方案选择根据需要和可能，提出两个方案
31、:(1) 46位数码管显示硬件译码的电路。这个可以在生位数码管的基础之上改进，显示数字多，适应性好，但是外部硬件多，成本高，软件简单。(2)23位数码管显示软件译码的电路。这个可以在2位数码管的基础之上改进，显示数字少，但是外部硬件少，成本低，软件相对复杂。此外，还可以利用所学知识，加上现有条件对以上方案改进，完成项目要求。Thanks单片机原理与接口技术主编：于军新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材自动防盗报警器中断系统任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统任务要求:按钮按动一次，产生一次中断，中断服务程序中控制LEIS亮灯移位。知识要求: MCS-51单片机的中断系统及
32、其控制。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统1.中断概念3.1.2 中断源单片机的CPU正在处理某个任务时，遇到其他事件请求(比如按钮按下或定时器溢出)，暂时停止目前的任务，转去处理请求的事件，处理完后再回到原来的地方，继续原来的工作，这一过程称为“中断”，我们把请求的事件称为中断源。引起中断和处理中断的软件、硬件共同构成单片机的中断系统。中断技术的采用使单片机具有快速响应突发事件的功能。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断源3.1.2 中断源(1)外部中断源(2)定时器/计数器中断源(3)串行中断源任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断
33、系统3.中断标志3.1.2 中断源(1)定时控制寄存器TCON中的中断标志任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断标志3.1.2 中断源(2)串行控制寄存器SCON中的中断标志任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统1.中断允许3.1.3 中断控制MCS-51系列单片机中断系统通过中断允许控制寄存器IE实现开中断和关中断的功能。(1)IE寄存器IE寄存器由一个中断允许总控制位和各中断源的中断允许控制位构成，从而进行两级中断允许控制。IE寄存器可以位寻址，各位定义如下:任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断优先级3.1.3 中断控制当多
34、个中断源同时向CPU请求中断时，就出现了CPU应该先响应哪个中断请求的问题。往往根据中断源引发事件的轻重缓急为其设置不同的优先级，优先级是单片机对中断源响应次序的规定，优先级高的中断请求先响应，优先级低的中断请求后响应。（1）IP寄存器任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断优先级3.1.3 中断控制(2)自然优先级当两个不同优先级的中断源同时进行中断请求时，单片机将先处理高优先级中断，后处理低优先级中断。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断的嵌套3.1.3 中断控制CPU在进行中断处理时可以响应更高级的中断请求，这种情况称为中断的嵌套。需要注意
35、的是，引起中断嵌套的中断源的优先级一定要高于当前响应中断源的优先级，同优先级或低优先级中断源的中断请求不能引起中断的嵌套，中断嵌套如图所示。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.1.4 中断处理过程中断处理过程:中断请求中断响应中断服务中断返回任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断的嵌套3.1.5 中断程序设计方法任务3.2 多个外部中断源控制LED扩展外部中断源任务要求:按照项目规划单要求，设计硬件电路和程序。目的:巩固中断知识和程序设计方法。重点为外部中断应用。任务3.2 多个外部中断源控制LED扩展外部中断源3.3.3 单片机的电源控制任务3.
36、4 自动防盗报警器的制作调试3.中断的嵌套3.4.1 制作和测试自动防盗报警器任务3.4 自动防盗报警器的制作调试3.4.2 程序下载和调试实物制作完成之后，检查无误，通电调试。首先使用下载软件，将程序下载到单片机的内部程序存储器。下载软件的使用方法请按照自己使用的软件要求进行。3.4.3 文档整理调试完成以后，还要整理文档，完善使用说明书包括注意事项等内容。文件资料归档，总结经验教训，为以后参考。Thanks单片机原理与接口技术主编：于军新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材自动防盗报警器中断系统任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统任务要求:按钮按动一次，产生一次中断，中
37、断服务程序中控制LEIS亮灯移位。知识要求: MCS-51单片机的中断系统及其控制。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统1.中断概念3.1.2 中断源单片机的CPU正在处理某个任务时，遇到其他事件请求(比如按钮按下或定时器溢出)，暂时停止目前的任务，转去处理请求的事件，处理完后再回到原来的地方，继续原来的工作，这一过程称为“中断”，我们把请求的事件称为中断源。引起中断和处理中断的软件、硬件共同构成单片机的中断系统。中断技术的采用使单片机具有快速响应突发事件的功能。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断源3.1.2 中断源(1)外部中断源(2)定时器/计
38、数器中断源(3)串行中断源任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断标志3.1.2 中断源(1)定时控制寄存器TCON中的中断标志任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断标志3.1.2 中断源(2)串行控制寄存器SCON中的中断标志任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统1.中断允许3.1.3 中断控制MCS-51系列单片机中断系统通过中断允许控制寄存器IE实现开中断和关中断的功能。(1)IE寄存器IE寄存器由一个中断允许总控制位和各中断源的中断允许控制位构成，从而进行两级中断允许控制。IE寄存器可以位寻址，各位定义如下:任务3.1 中断
39、控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断优先级3.1.3 中断控制当多个中断源同时向CPU请求中断时，就出现了CPU应该先响应哪个中断请求的问题。往往根据中断源引发事件的轻重缓急为其设置不同的优先级，优先级是单片机对中断源响应次序的规定，优先级高的中断请求先响应，优先级低的中断请求后响应。（1）IP寄存器任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统2.中断优先级3.1.3 中断控制(2)自然优先级当两个不同优先级的中断源同时进行中断请求时，单片机将先处理高优先级中断，后处理低优先级中断。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断的嵌套3.1.3 中断控制CP
40、U在进行中断处理时可以响应更高级的中断请求，这种情况称为中断的嵌套。需要注意的是，引起中断嵌套的中断源的优先级一定要高于当前响应中断源的优先级，同优先级或低优先级中断源的中断请求不能引起中断的嵌套，中断嵌套如图所示。任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.1.4 中断处理过程中断处理过程:中断请求中断响应中断服务中断返回任务3.1 中断控制LEDMCS-51单片机的中断系统3.中断的嵌套3.1.5 中断程序设计方法任务3.2 多个外部中断源控制LED扩展外部中断源任务要求:按照项目规划单要求，设计硬件电路和程序。目的:巩固中断知识和程序设计方法。重点为外部中断应用。任务3.2
41、 多个外部中断源控制LED扩展外部中断源3.3.3 单片机的电源控制任务3.4 自动防盗报警器的制作调试3.中断的嵌套3.4.1 制作和测试自动防盗报警器任务3.4 自动防盗报警器的制作调试3.4.2 程序下载和调试实物制作完成之后，检查无误，通电调试。首先使用下载软件，将程序下载到单片机的内部程序存储器。下载软件的使用方法请按照自己使用的软件要求进行。3.4.3 文档整理调试完成以后，还要整理文档，完善使用说明书包括注意事项等内容。文件资料归档，总结经验教训，为以后参考。Thanks单片机原理与接口技术主编：于军新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材电子秒表定时器/计数器任务4.1 电子秒
42、表电路4.1.1 6位数码管显示电路见教材第125页4.1.2 电子秒表的驱动程序见教材第126页任务4.2 认识定时器计数与定时任务4.2 认识定时器计数与定时4.2.1 计数 计数就是对来自单片机外部的脉冲进行计数。单片机的P3.4(T0)和P3.5(T1)即为外部计数脉冲的输入端。所谓计数，就是对有效计数脉冲的计数。4.2.2 定时MCS-51系列单片机中的计数器除了可以作为外来脉冲计数器外，还可以对来自单片机内部的计数脉冲进行计数，这就是定时。定时可以完成时钟功能。任务4.3 定时器/计数器的控制4.3.1 定时方式寄存器TMODMCS-51系列单片机中的计数器除了可以作为外来脉冲计数
43、器外，还可以对来自单片机内部的计数脉冲进行计数，这就是定时。定时可以完成时钟功能。任务4.3 定时器/计数器的控制4.3.2 定时控制寄存器TCON任务4.3 定时器/计数器的控制4.3.3 定时器/计数器工作原理定时器/计数器的内部结构图如图所示。任务4.3 定时器/计数器的控制4.3.4 定时器/计数器的编程方式1.中断方式编程定时器/计数器在中断方式下的编程步骤如下:(1)开中断;(2)设置中断优先级;(3)TMOD初始化;(4)设置定时/计数初值;(5)启动定时/计数;(6)编写定时/计数中断处理程序。任务4.3 定时器/计数器的控制4.3.4 定时器/计数器的编程方式2.查询方式编程
44、定时器/计数器在查询方式下的编程步骤如下:(1)关中断;(2)TMOD初始化;(3)设置定时/计数初值;(4)启动定时/计数;(5)查询TFi及相关处理。任务4.4 定时器/计数器的工作方式与应用举例定时器/计数器的工作方式由TMOD寄存器的M1和M0控制决定，重述如下:M1、M0工作方式选择位。00工作方式0：13位计数器;01工作方式:1：16位计数器;10工作方式2:自动重装初值的8位计数器;11工作方式3:对于T0，分解为两个8位计数器，对于T1，停止。任务4.4 定时器/计数器的工作方式与应用举例 定时器/计数器T0和T1在方式0下的工作情况完全相同。此时的计数寄存器为13位，构成如
45、下:4.4.1 工作方式0任务4.4 定时器/计数器的工作方式与应用举例 定时器/计数器T0和T1在方式1下的工作情况完全相同。此时的计数寄存器为16位，构成如下:4.4.2 工作方式1任务4.4 定时器/计数器的工作方式与应用举例 在方式0和方式1中，当定时/计数溢出后计数寄存器的内容为0，在下一次定时/计数时需要进行初值重载，初值重载是由软件实现的。如果需要多次进行定时/计数，则需占用较多CPU时间且影响精度。定时器/计数器在方式2下可由硬件自动实现初值重载。T0和T1在方式2下为8位定时器/计数器，二者的工作情况相同。由TIi充当计数寄存器，由THi充当初值重载寄存器，如图所示。4.4.
46、3 工作方式2任务4.4 定时器/计数器的工作方式与应用举例定时器/计数器T0在方式3下是双8位计数器结构，定时器/计数器T1在方式3下停止计数。如图所示是定时器/计数器T0在方式3下的逻辑电路图。T0的低8位(TL0)在方式3下占用T0的控制位和引脚信号，成为一个8位的定时器/计数器。其功能和操作与方式0和方式1完全相同。4.4.4 工作方式3任务4.5 电子秒表的仿真调试和制作 关于软件设计，程序设计思路如下:让定时器T0定时10 ms，时间到就中断，将中断次数记录起来作为时间单位，100个10毫秒就是1秒，60个1秒就是1分钟。定时器T0启动/停止的最后控制权交给外部引脚INT0(P3.
47、2)。随时将记录的分和秒数送给显示器(数码管)。不需要的显示数就清零。4.5.1 设计思路任务4.5 电子秒表的仿真调试和制作可以按照Proteus软件的操作方法打开参考文件:电子秒表.dsn，运行，就可以看到结果。单击“启动/停止”按钮，可以看到计时变化;单击“清零”按钮，可以看到显示回到全零。制作和调试过程，按照电子文档中附录的有关要求执行。从原理图到PCB板设计，用Proteus或者Protel 99，亦可参照PCB图在万能板上制作。焊接、测量和电路功能验证。可以在最小系统的基础上，增加接日电路按钮和数码管。然后下载程序，调试，直到符合要求为止。最后整理文档，项目总结。4.5.2 仿真调
48、试和制作任务4.5 电子秒表的仿真调试和制作增加年月日功能。不需要秒表的时候，就可以作为一般的时钟使用，还可以加上日历，使用更加方便。增加记录功能。记录每一次秒表测量结果，附上记录时间，便于事后检查，这对于野外作业很有用。如果有其他需求的功能也可以附加进来，以便产品性价比更好。4.5.3 电子秒表的改进Thanks单片机原理与接口技术主编：于军新世纪应用型高等教育计算机类课程规划教材远程控制电子钟串行接口与应用任务5.1 了解有关通信的知识5.1.1 数据通信的概念 计算机的CPU与外部设备之间以及计算机与计算机之间的信息交换称为数据通信。基本的数据通信方式有两种:并行通信和串行通信。1.并行
49、通信 并行通信是数据的各位同时进行传送(发送或接收)的通信方式。其优点是数据传送速度快;缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。2.串行通信 串行通信是数据的各位一位一位顺序传送的通信方式。其优点是数据传送线少(利用电话线就可作为传送线)，这样就大大降低了传送成本，特别适用于远距离通信;其缺点是传送速度较低。任务5.1 了解有关通信的知识5.1.2 串行通信中数据的传输方式串行通信中数据的传输方式有单工、半双工和全双工传输方式。单工传输方式:数据只能单方向地从一端向另一端传送。半双工传输方式:允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只允许向一个方向传送。全双工传输方式:允许数据同时双向传送。
50、全双工通信效率最高，适用于计算机之间的通信。任务5.1 了解有关通信的知识5.1.3 串行通信的两种基本通信方法1.同步通信任务5.1 了解有关通信的知识5.1.3 串行通信的两种基本通信方法2.异步通信任务5.1 了解有关通信的知识5.1.4 串行通信的传送速率 1.波特率通信线路上传送的所有位信号都保持一致的信号持续时间，每一位的宽度都由数据传送速率确定，而传送速率是以每秒传送多少个二进制位来度量的，这个速率叫波特率，它的单位是位/秒(b/s或bps)。波特率对于CPU与外部的通信很重要。 2.允许的波特率误差假设传递的数据一帧为10位，若发送和接收的波特率达到理想预设，那么接收方对数据的