【文章內(nèi)容簡介】 PDIP和PLCC封裝形式 兼容TTL和CMOS邏輯電平表格2—1 80C51主要功能特性其圖形如下:圖2—1 80C51的結構圖87C51是INTEL公司MCS51系列單片機中基本型產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS51的體系結構和指令系統(tǒng)。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，是80C51BH的EPROM版本，電改寫光擦除的片內(nèi)4kB EPROM。 87C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、2個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩電路?？焖倜}沖編程，如編寫4kB片內(nèi)ROM僅需12秒。 此外，87C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結CPU而RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。87C51有PDIP和PLCC兩種封裝形式。主要功能特性： 標準MCS51內(nèi)核和指令系統(tǒng) 4kB內(nèi)部ROM（外部可擴展至64kB） 32個可編程雙向I/O口 128x8bit內(nèi)部EPRAM(可擴充64kB外部存儲器) 2個16位可編程定時/計數(shù)器 時鐘頻率016MHz 5個中斷源 可編程全雙工串行通信口 布爾處理器 2層優(yōu)先級中斷結構 電源空閑和掉電模式 快速脈沖編程 2層程序加密位 PDIP和PLCC封裝形式 兼容TTL和CMOS邏輯電平表格2—2 87C51主要功能特性其圖形如下:圖2—2 87C51的結構圖第一節(jié)Mcs8051單片機的中斷系統(tǒng)1. 有關中斷的概念 什么是中斷，我們從一個生活中的例子引入。如你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，回來繼續(xù)看你的書。這就是生活中的“中斷”現(xiàn)象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。第一、什么可引起中斷，生活中很多事件可以引起中斷：有人按了門鈴，電話鈴響了，你的鬧鐘響了，你燒的水開了….等等諸如此類的事件，我們把可以引起中斷的事件稱之為中斷源，單片機中也有一些可以引起中斷的事件,其中一共有五個：兩個外部中斷，兩個計數(shù)/定時器中斷，一個串行口中斷。第二、中斷的嵌套與優(yōu)先級處理：設想一下，我們正在看書，電話鈴響了，同時又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正是在等一個很重要的電話，你一般不會去理會門鈴的，而反之，你正在等一個重要的客人，則可能就不會去理會電話了。如果不是這兩者（即不等電話，也不是等人上門），你可能會按你通常的習慣去處理?？傊@里存在一個優(yōu)先級的問題，單片機中也是如此，也有優(yōu)先級的問題。優(yōu)先級的問題不僅僅發(fā)生在兩個中斷同時產(chǎn)生的情況，也發(fā)生在一個中斷已產(chǎn)生，又有一個中斷產(chǎn)生的情況，比如你正接電話，又有人按門鈴的情況，或你正開門與人交談，又有電話響了情況?？紤]一下我們會怎么辦吧。第三、中斷的響應過程：當有事件產(chǎn)生，進入中斷之前我們必須先記住現(xiàn)在看第幾頁了，或拿一個書簽放在當前頁的位置，然后去處理不同的事情（因為處理完了，我們還要回來繼續(xù)看書）：電話鈴響我們要到放電話的地方去，門鈴響我們要到門口去，也說是不同的中斷，我們要在不同的地點處理，而這個地點通常還是固定的。計算機中也是采用這種方法，五個中斷源，每個中斷產(chǎn)生后都到一個固定的地方去處理這個中斷程序，當然在去之前首先要保存下面將要執(zhí)行指令的地址，以便處理完中斷后回到原來的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。具體地說，中斷響應可以分為以下幾個步驟：保護斷點，即保存下一個將要執(zhí)行指令的地址，就是把這個地址送入堆棧。尋找中斷程序入口，根據(jù)5個不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個不同的入口地址。以上工作是由計算機自動完成的，與編程者無關。在這5個入口地址處存放有中斷處理程序（這是程序編寫時放在那兒的，如果沒把中斷程序放在那兒，就錯了，中斷程序就不能被執(zhí)行）。執(zhí)行中斷處理程序。中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行后面程序。1. 中斷系統(tǒng)的結構： 由與中斷有關的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，包括5個中斷請求源，4個用于中斷控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON來控制中斷，中斷的開、關和各種中斷源的優(yōu)先級確定。1. 1. 中斷請求源： （1）外部中斷請求源：即外中斷0和1，經(jīng)由外部引腳引入的，在單片機上有兩個引腳，名稱為INT0、INT1，、。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關的。IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進行置位和復位，IT0=0，INT0為低電平觸發(fā)方式，IT0=1，INT0為負跳變觸發(fā)方式。這兩種方式的差異將在以后再談。IE0：INT0中斷請求標志位。當有外部的中斷請求時，該位就會置1（這由硬件來完成），在CPU響應中斷后，由硬件將IE0清0。ITIE1的用途和IT0、IE0相同。（2）內(nèi)部中斷請求源TF0：定時器T0的溢出中斷標記，當T0計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件置位TF0。當CPU響應中斷后，再由硬件將TF0清0。TF1：與TF0類似。TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷，在串口中再講解。中斷允許寄存器IE在MCS－8051中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。見下表EAXXESET1EX1ET0EX0表格2—3 8位中斷允許寄存器的控制其中EA是總開關，如果它等于0，則所有中斷都不允許。ES－串行口中斷允許ET1－定時器1中斷允許EX1－外中斷1中斷允許。ET0－定時器0中斷允許EX0－外中斷0中斷允許。如果我們要設置允許外中斷1，定時器1中斷允許，其它不允許，則IE可以是EAXXESET1EX1ET0EX010001100表格2—4 MCS－8051中斷系統(tǒng)中的IE即8CH，當然，我們也可以用位操作指令SETB EASETB ET1SETB EX1來實現(xiàn)它。五個中斷源的自然優(yōu)先級與中斷服務入口地址外中斷0：0003H定時器0：000BH外中斷1：0013H定時器1：001BH串口 ：0023H它們的自然優(yōu)先級由高到低排列。寫到這里，大家應當明白，為什么前面有一些程序一開始我們這樣寫：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART：這樣寫的目地，就是為了讓出中斷源所占用的向量地址。當然，在程序中沒用中斷時，直接從0000H開始寫程序，在原理上并沒有錯，但在實際工作中最好不這樣做。優(yōu)先級：單片機采用了自然優(yōu)先級和人工設置高、低優(yōu)先級的策略，即可以由程序員設定那些中斷是高優(yōu)先級、哪些中斷是低優(yōu)先級，由于只有兩級，必有一些中斷處于同一級別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。開機時，每個中斷都處于低優(yōu)先級，我們可以用指令對優(yōu)先級進行設置?？幢?5中斷優(yōu)先級中由中斷優(yōu)先級寄存器IP來高置的，IP中某位設為1，相應的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。XXXPSPT1PX1PT0PX0表格2—5例：設有如下要求，將T0、外中斷1設為高優(yōu)先級，其它為低優(yōu)先級，求IP的值。IP的首3位沒用，可任意取值，設為000，后面根據(jù)要求寫就可以了XXXPSPT1PX1PT0PX000000110 表格2—6因此，最終，IP的值就是06H。例：在上例中，如果5個中斷請求同時發(fā)生，求中斷響應的次序。響應次序為：定時器0－＞外中斷1－＞外中斷0－＞實時器1－＞串行中斷。1. 1. MCS－8051的中斷響應過程： 中斷響應的條件：講到這兒，我們依然對于計算機響應中斷感到神奇，我們?nèi)丝梢皂憫饨绲氖录?，是因為我們有多種“傳感器“――眼、耳可以接受不同的信息，計算機是如何做到這點的呢？其實說穿了，一點都不希奇，MCS8051工作時，在每個機器周期中都會去查詢一下各個中斷標記，看他們是否是“1“，如果是1，就說明有中斷請求了，所以所謂中斷，其實也是查詢，不過是每個周期都查一下而已。這要換成人來說，就相當于你在看書的時候，每一秒鐘都會抬起頭來看一看，查問一下，是不是有人按門鈴，是否有電話。很蠢，不是嗎？可計算機本來就是這樣，它根本沒人聰明。了解了上述中斷的過程，就不難理解中斷響應的條件了。在下列三種情況之一時，CPU將封鎖對中斷的響應：1. CPU正在處理一個同級或更高級別的中斷請求。 。我們知道，單片機有單周期、雙周期、三周期指令，當前執(zhí)行指令是單字節(jié)沒有關系，如果是雙字節(jié)或四字節(jié)的，就要等整條指令都執(zhí)行完了，才能響應中斷（因為中斷查詢是在每個機器周期都可能查到的）。 （RETI）或訪問IP、IE寄存器的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才能響應中斷。這些都是與中斷有關的，如果正訪問IP、IE則可能會開、關中斷或改變中斷的優(yōu)先級，而中斷返回指令則說明本次中斷還沒有處理完，所以都要等本指令處理結束，再執(zhí)行下一條指令才可以響應中斷。 中斷響應過程CPU響應中斷時，首先把當前指令的下一條指令（就是中斷返回后將要執(zhí)行的指令）的地址送入堆棧，然后根據(jù)中斷標記，將相應的中斷入口地址送入PC，PC是程序指針，CPU取指令就根據(jù)PC中的值，PC中是什么值，就會到什么地方去取指令，所以程序就會轉到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。這些工作都是由硬件來完成的，不必我們?nèi)タ紤]。這里還有個問題，即每個中斷向量地址只間隔了8個單元，如0003－000B，在如此少的空間中如何完成中斷程序呢？一個完整的主程序看起來應該是這樣的：ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP INT0 ；轉外中斷0ORG 000BHRETI ；沒有用定時器0中斷，在此放一條RETI，萬一 “不小心“產(chǎn)生了中斷，也不會有太大的后果。中斷程序完成后，一定要執(zhí)行一條RETI指令，執(zhí)行這條指令后，CPU將會把堆棧中保存著的地址取出，送回PC，那么程序就會從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。但是CPU所做的保護工作是很有限的，只保護了一個地址，而其它的所有東西都不保護，所以如果在主程序中用到了如A、PSW等，在中斷程序中又要用它們，還要保證回到主程序后這里面的數(shù)據(jù)還是沒執(zhí)行中斷以前的數(shù)據(jù)，就得自己保護起來。第二節(jié)MCS8051的鍵盤接口與編程鍵盤是由若干按鍵組成的開關矩陣，它是微型計算機最常用的輸入設備，用戶可以通過鍵盤向計算機輸入指令、地址和數(shù)據(jù)。一般單片機系統(tǒng)中采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤是由軟件來識別鍵盤上的閉合鍵，它具有結構簡單，使用靈活等特點，因此被廣泛應用于單片機系統(tǒng)。1. 1. 按鍵開關的抖動問題 :組成鍵盤的按鍵有觸點式和非觸點式兩種，單片機中應用的一般是由機械觸點構成的。在下圖中，當開圖2—3 觸點式按鍵關S未被按下時，S閉合后，P1。0輸入為低電平。由于按鍵是機械觸點，當機械觸點斷開、閉合時，會有抖動，P1。0輸入端的波形如圖2所示。這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則是完全可以感應到的，因為計算機處理的速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個“漫長”的時間了。前面我們講到中斷時曾有個問題，就是說按鍵有時靈，有時不靈，其實就是這個原因，你只按了一次按鍵，可是計算機卻已執(zhí)行了多次中斷的過程，如果執(zhí)行的次數(shù)正好是奇數(shù)次，那么結果正如你所料，如果執(zhí)行的次數(shù)是偶數(shù)次，那就不對了。為使CPU能正確地讀出P1口的狀態(tài)，對每一次按鍵只作一次響應，就必須考慮如何去除抖動，常用的去抖動的方法有兩種：硬件方法和軟件方法。單片機中常用軟件法，因此，對于硬件方法我們不介紹。軟件法其實很簡單，就是在單片機獲得P1。0口為低的信息后，不是立即認定S1已被按下，而是延時10毫秒或更長一些時間后再次檢測P1。0口，如果仍為低，說明S1的確按下了，這實際上是避開了按鍵按下時的抖動時間。而在檢測到按鍵釋放后（P1。0為高）再延時510個毫秒，消除后沿的抖動，然后再對鍵值處理。不過一般情況下，我們通常不對按鍵釋放的后沿進行處理，實踐證明，也能滿足一定的要求。當然，實際應用中，對按鍵的要求也是千差萬別，要根據(jù)不同的需要來編制處理程序，但以上是消除鍵抖動的原則。2. 鍵盤與單片機的連接：圖2—4 鍵盤單片機的與連接通過1/0口連接。將每個按鍵的一端接到單片機的I/O口，另一端接地，這是最簡單的方法，如圖3所示是實驗板上按鍵的接法， 、。對于這種鍵各程序可以采用不斷查詢的方法，功能就是：檢測是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動，判斷鍵號并轉入相應的鍵處理。下面給出一個例程。其功能很簡單，四個鍵定義如下： ：開始，按此鍵則燈開始流動（由上而下）：停止，按此鍵則停止流動，所有燈為暗：上，按此鍵則燈由上向下流動：下，按此鍵則燈由下向上流動UpDown EQU 00H 。上下行標志StartEnd EQU 01H 。起動及停止標志LAMPCODE EQU 21H 。存放流動的數(shù)據(jù)代碼ORG 0000HAJMP MAINORG 30HMAIN:MOV SP,5FHMOV P1,0FFHCLR UpDown 。啟動時處于向上的狀態(tài)CLR StartEnd 。啟動時處于停止狀態(tài)MOV LAMPCODE,0FEH 。單燈流動的代碼 LOOP:ACALL KEY 。調(diào)用鍵盤程序JNB F0,LNEXT 。如果無鍵按下，則