《单片机原理与应用系统设计》课件第04章.ppt

1、第4章 MCS-51单片机的定时器、串口和中断系统4.1 MCS-51单片机的定时器4.2 MCS-51单片机的串口4.3 MCS-51单片机的中断系统4.1.1 定时器T0和T14.1.2 定时器T24.1 MCS-51单片机的定时器4.1 MCS-51单片机的定时器 MCS-51 MCS-51单片机内部可有单片机内部可有3 3个定时器个定时器/计数器：计数器：T0T0、T1T1、T2T2，可配置为定时器或计数器。通常可配置为定时器或计数器。通常,将片内没有定时器将片内没有定时器T2T2的单的单片机称为片机称为5151型单片机，有定时器型单片机，有定时器T2T2的称为的称为5252型单片机。

2、型单片机。定时器定时器TnTn（n=0n=0、1 1、2 2）由）由2 2个个8 8位计数器位计数器THnTHn和和TLnTLn组成。组成。T0T0及及T1T1的配置和控制寄存器分别为的配置和控制寄存器分别为TMODTMOD、TCONTCON，T2T2的配置和的配置和控制寄存器分别为控制寄存器分别为T2MODT2MOD、T2CONT2CON。4.1.1 定时器T0和T1：方式寄存器TMOD TMODTMOD是一个特殊功能寄存器，用于配置定时器是一个特殊功能寄存器，用于配置定时器T0T0和和T1T1的工作方式，其字节地址为的工作方式，其字节地址为89H89H，不可位寻址，上电缺，不可位寻址，上电

3、缺省值为省值为00H00H。TMODTMOD的低的低4 4位用于配置定时器位用于配置定时器T0T0，高，高4 4位用于位用于配置定时器配置定时器T1T1，下面依次给出，下面依次给出TMODTMOD的格式表、各控制位的格式表、各控制位的功能描述表、以及定时器的工作方式选择表。的功能描述表、以及定时器的工作方式选择表。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 定时器T0和T1：方式寄存器TMOD TM

4、ODTMOD的控制位描述的控制位描述 位位名称名称描述描述7 7GATEGATE定时器定时器T1T1的门控位，为的门控位，为1 1时，定时器的计数受外部引脚时，定时器的计数受外部引脚#INT1#INT1的控的控制（外部引脚为制（外部引脚为1 1，允许计数；为，允许计数；为0 0，停止计数）；为，停止计数）；为0 0时，定时时，定时器只受器只受TR1TR1控制。控制。6 6C/TC/TT1T1的定时器的定时器/计数器选择位，计数器选择位，1 1为计数器，为计数器，0 0为定时器。为定时器。5 5、4 4M1M1、M0M0定时器定时器T1T1的方式选择位。的方式选择位。3 3GATEGATE定时器

5、定时器T0T0的门控位，为的门控位，为1 1时，定时器的计数受外部引脚时，定时器的计数受外部引脚#INT0#INT0的控的控制（外部引脚为制（外部引脚为1 1，允许计数；为，允许计数；为0 0，停止计数）；为，停止计数）；为0 0时，定时时，定时器只受器只受TR0TR0控制。控制。2 2C/TC/TT0T0的定时器的定时器/计数器选择位，计数器选择位，1 1为计数器，为计数器，0 0为定时器。为定时器。1 1、0 0M1M1、M0M0定时器定时器T0T0的方式选择位。的方式选择位。4.1.1 定时器T0和T1：方式寄存器TMODM1M1M0M0功能说明功能说明0 00 0方式方式0 0，为，为

6、1313位的定时位的定时/计数器计数器0 01 1方式方式1 1，为，为1616位的定时位的定时/计数器计数器1 10 0方式方式2 2，为自动重装的，为自动重装的8 8位定时位定时/计数器计数器1 11 1方式方式3 3，仅用于，仅用于T0T0，分为，分为2 2个个8 8位计数器，位计数器，T1T1在方式在方式3 3时停止计数时停止计数定时器的工作方式选择定时器的工作方式选择 4.1.1 定时器T0和T1：方式寄存器TMOD TCONTCON是一个特殊功能寄存器，用于控制定时器是一个特殊功能寄存器，用于控制定时器T0T0和和T1T1的运行，同时还是中断请求和中断触发方式的运行，同时还是中断请

7、求和中断触发方式寄存器。寄存器。TCONTCON的字节地址为的字节地址为88H88H，可以位寻址，上电，可以位寻址，上电缺省值为缺省值为00H00H。下面依次给出。下面依次给出TCONTCON的格式表与各控制的格式表与各控制位的描述表。位的描述表。4.1.1 定时器T0和T1：控制寄存器TCONTCONTCON的格式的格式 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT04.1.1 定时器T0和T1：控制寄存器TCON TCONTCON的控制位描述的控制位描述 位位名称名称描述描述7

8、 7TF1TF1T1T1溢出标志。溢出标志。T1T1溢出时置位，可由软件查询和清零，溢出时置位，可由软件查询和清零，CPUCPU响应中断时自动响应中断时自动清零。清零。6 6TR1TR1T1T1运行控制。为运行控制。为1 1允许计数，为允许计数，为0 0停止计数。停止计数。5 5TF0TF0T0T0溢出标志。溢出标志。T0T0溢出时置位，可由软件查询和清零，溢出时置位，可由软件查询和清零，CPUCPU响应中断时自动响应中断时自动清零。清零。4 4TR0TR0T0T0运行控制。为运行控制。为1 1允许计数，为允许计数，为0 0停止计数。停止计数。3 3IE1IE1外部中断外部中断1 1请求标志。

9、由引脚上的低电平或下降沿置位（取决于请求标志。由引脚上的低电平或下降沿置位（取决于IT1IT1）。）。2 2IT1IT1外部中断外部中断1 1触发方式控制位，触发方式控制位，0 0为电平方式，为电平方式，1 1为边沿方式。为边沿方式。1 1IE0IE0外部中断外部中断0 0请求标志。由引脚上的低电平或下降沿置位（取决于请求标志。由引脚上的低电平或下降沿置位（取决于IT0IT0）。）。0 0IT0IT0外部中断外部中断0 0触发方式控制位，触发方式控制位，0 0为电平方式，为电平方式，1 1为边沿方式。为边沿方式。4.1.1 定时器T0和T1：控制寄存器TCON 定时器定时器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等四种工作方式，以满足不同的应用需要。工作方等四种工作方式，以满足不同的应用需要。工作方式由式由TMODTMOD中的中的M1M1和和M0M0来配置。来配置。4.1.1 定时器T0和T1：工作方式 方式方式0 0：适合定时器适合定时器T0T0和和T1T1。定时器定时器T0T0的方式的方式0 0的工作结构如的工作结构如下下图所示，它是图所示，它是1313位计数器，位计数器，由由TL0TL0的低的低5 5位和位和TH0TH0的的8 8位组成，位组成，TL0TL0的低的低5 5位每个机器周期增加位每个机器周期增加1 1，它溢出时向

11、它溢出时向TH0TH0进位，进位，TH0TH0计数溢出时，置位溢出标志计数溢出时，置位溢出标志TF0TF0。设晶振。设晶振频率为频率为 ，计数初值为，计数初值为 ，则，则T0T0定时间隔为：定时间隔为：4.1.1 定时器T0和T1：工作方式oscfa1312(2)oscaf定时器定时器T0T0的方式的方式0 0结构结构4.1.1 定时器T0和T1：工作方式4.1.1 定时器T0和T1：工作方式 方式方式1 1：适合定时器适合定时器T0T0和和T1T1。定时器。定时器T0T0的方式的方式1 1的工作结构如的工作结构如下图所示，它和方式下图所示，它和方式0 0的差别仅在于计数器的位数不同。在方式的

12、差别仅在于计数器的位数不同。在方式1 1中，中，TL0TL0为低为低8 8位，位，TH0TH0为高为高8 8位，构成一个位，构成一个1616位的计数器。位的计数器。设晶振设晶振频率为频率为 ，计数初值为，计数初值为 ，则，则T0T0定时间隔为：定时间隔为：oscfaoscfa)2(1216定时器定时器T0T0的方式的方式1 1结构结构 4.1.1 定时器T0和T1：工作方式4.1.1 定时器T0和T1：工作方式 方式方式2 2：适合定时器适合定时器T0T0和和T1T1。定时器。定时器T0T0的方式的方式2 2结构如结构如下下图图所示，它是自动重装初值的所示，它是自动重装初值的8 8位计数器。位

13、计数器。在方式在方式2 2中，中，TL0TL0为为8 8位计数器，位计数器，TH0TH0为计数初值寄存器，当为计数初值寄存器，当TL0TL0溢出时，一方面置位溢出标志溢出时，一方面置位溢出标志TF0TF0，同时将，同时将TH0TH0中的计数初值中的计数初值送至送至TL0TL0，使，使TL0TL0从初值开始重新加从初值开始重新加1 1计数。设晶振频率为计数。设晶振频率为 ，计数初值为计数初值为 ，则定时，则定时间隔为：间隔为：oscfa812(2)oscaf定时器定时器T0T0的方式的方式2 2结构结构4.1.1 定时器T0和T1：工作方式4.1.1 定时器T0和T1：工作方式 方式方式3 3：

14、仅用于定时器仅用于定时器T0T0。定时器定时器T0T0工作于方式工作于方式3 3时，它分为时，它分为2 2个个8 8位计数器位计数器TL0TL0和和TH0TH0。TL0TL0可以作为可以作为8 8位定时器或外部事件计数器，它使用定时器位定时器或外部事件计数器，它使用定时器T0T0的的控制位控制位GATEGATE、TR0TR0、INT0INT0、TF0TF0等进行控制，其计数初值必须由等进行控制，其计数初值必须由软件每次设定。软件每次设定。TH0TH0固定工作为固定工作为8 8位定时器方式，它使用定时器位定时器方式，它使用定时器T1T1的控制位的控制位TR1TR1、TF1TF1，即当，即当TR1

15、TR1为为1 1时，允许时，允许TH0TH0计数，计数，TH0TH0计数计数溢出时，置位溢出标志溢出时，置位溢出标志TF1TF1。此时，定时器。此时，定时器T1T1的运行由方式字来的运行由方式字来控制，方式控制，方式3 3停止计数，其它方式允许计数，但计数溢出时不置停止计数，其它方式允许计数，但计数溢出时不置位标志位标志TF1TF1。定时器定时器T0T0的方式的方式3 3结构结构4.1.1 定时器T0和T1：工作方式4.1.2 定时器T2 在在5252型单片机中另外还有定时器型单片机中另外还有定时器T2T2。定时器。定时器T2T2是一个是一个1616位位的定时器，可工作于定时器或计数器方式，它

16、有两组数据寄存的定时器，可工作于定时器或计数器方式，它有两组数据寄存器，即器，即TH2TH2、TL2TL2、RCAP2HRCAP2H、RCAP2LRCAP2L，有捕获、自动重装（可配，有捕获、自动重装（可配置为加或减计数）、波特率发生器等三种工作模式，由特殊功置为加或减计数）、波特率发生器等三种工作模式，由特殊功能寄存器能寄存器T2CONT2CON和和T2MODT2MOD来配置和控制其工作。来配置和控制其工作。4.1.2 定时器T2：控制寄存器T2CON T2CONT2CON是一个特殊功能寄存器，用于设置定时器是一个特殊功能寄存器，用于设置定时器T2T2的工作模式，和控制的工作模式，和控制T2

17、T2的运行，其字节地址是的运行，其字节地址是C8HC8H，可，可位寻址，上电缺省值为位寻址，上电缺省值为00H00H。下面依次给出下面依次给出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 定时器T2：控制寄存器T2CON T2CONT2CON的控制位描述的控制位描述 位位名称名称描述描述7 7TF

18、2TF2T2T2溢出标志，由软件清零。溢出标志，由软件清零。6 6EXF2EXF2T2T2外部标志，由软件清零。外部标志，由软件清零。5 5RCLKRCLK接收时钟允许位，由软件置位或清零。接收时钟允许位，由软件置位或清零。4 4TCLKTCLK发送时钟允许位，由软件置位或清零。发送时钟允许位，由软件置位或清零。3 3EXEN2EXEN2T2T2外部允许位，由软件置位或清零。外部允许位，由软件置位或清零。2 2TR2TR2T2T2计数启动计数启动/停止控制位。停止控制位。(TR2)=1(TR2)=1启动计数，启动计数，(TR2)=0(TR2)=0停止计数。停止计数。1 1CNT2CNT2定时器

19、定时器T2T2的计数的计数/定时选择位。定时选择位。(CNT2)=1(CNT2)=1计数，计数，(CNT2)=0(CNT2)=0定时。定时。0 0CAP2CAP2捕获捕获/重装选择位。重装选择位。1 1：捕获方式；：捕获方式；0 0：重装方式：重装方式4.1.2 定时器T2：控制寄存器T2CON定时器定时器T2T2的工作模式的工作模式RCLKRCLKTCLKTCLKCAP2CAP2TR2TR2工作模式工作模式0 00 01 11616位自动重装模式位自动重装模式0 01 11 11616位捕获模式位捕获模式1 1X X1 1波特率发生器模式波特率发生器模式X XX X0 0停止停止4.1.2

20、定时器T2：控制寄存器T2CONT2MODT2MOD是一个特殊功能寄存器，用于补充配置定时器是一个特殊功能寄存器，用于补充配置定时器T2T2的的工作方式，其字节地址为工作方式，其字节地址为0C9H0C9H，不可位寻址，上电缺省值为，不可位寻址，上电缺省值为XXXX XX00BXXXX XX00B，下面依次给出，下面依次给出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 定时器T2：方式寄存器T2MODT2MODT2MOD的格式的格式 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0T2OET2OEDCENDCEN4.1.2 定时器

21、T2：方式寄存器T2MOD符号符号功能功能保留位保留位T2OET2OET2T2输出使能位输出使能位DCENDCEN1:1:允许允许T2T2配置成加计数或减计数配置成加计数或减计数;0:T2;0:T2只能是加计数只能是加计数T2MODT2MOD的控制位描述的控制位描述 4.1.2 定时器T2：方式寄存器T2MOD定时器定时器T2T2有捕获、自动重装、波特率发生器等三种有捕获、自动重装、波特率发生器等三种工作模式，以满足不同的应用需要。其工作模式通过配工作模式，以满足不同的应用需要。其工作模式通过配置置T2CONT2CON来选择。来选择。4.1.2 定时器T2：工作模式选择选择捕获模式捕获模式时，

22、如果时，如果(EXEN2)=0(EXEN2)=0，定时器，定时器T2T2是一个是一个1616位位的定时器或计数器，其溢出将导致的定时器或计数器，其溢出将导致TF2TF2置位，从而引起中断；置位，从而引起中断；如果如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，定时器，定时器T2T2做同样的操作，但做同样的操作，但T2EXT2EX的负跳变将的负跳变将导致导致TH2TH2和和TL2TL2的值分别进入的值分别进入RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L，同时导致，同时导致EXF2EXF2置置位，从而引起中断。定时器位，从而引起中断。定时器T2T2的捕获模式结构见下图。的捕获模式结构见下图。4.

23、1.2 定时器T2：工作模式定时器定时器T2T2的捕获模式结构的捕获模式结构4.1.2 定时器T2：工作模式在在自动重装模式自动重装模式下，定时器下，定时器T2T2可编程配置为加计数或减计可编程配置为加计数或减计数，这与数，这与T2MODT2MOD的的DCENDCEN位有关。上电复位时，位有关。上电复位时，DCENDCEN为零。为零。(DCEN)=0(DCEN)=0的自动重装模式如下图所示，此时定时器的自动重装模式如下图所示，此时定时器T2T2只能只能为加计数器。如果为加计数器。如果(EXEN2)=0(EXEN2)=0，定时器，定时器T2T2是一个是一个1616位的定时器或位的定时器或计数器，

24、溢出导致计数器，溢出导致TF2TF2置位，从而引起中断，同时，置位，从而引起中断，同时，RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值自动装入中的值自动装入TH2TH2和和TL2TL2；RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值是由中的值是由软件预置的。如果软件预置的。如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，计数溢出或，计数溢出或T2EXT2EX的负跳变都可引的负跳变都可引起重装，起重装，T2EXT2EX的负跳变同时置位的负跳变同时置位EXF2EXF2，可以引起中断。，可以引起中断。4.1.2 定时器T2：工作模式定时器定时器T2T2的自动重装模式（的自动重装模式

25、（(DCEN)=0(DCEN)=0）4.1.2 定时器T2：工作模式(DCEN)=1(DCEN)=1的自动重装模式见下图，此时定时器的自动重装模式见下图，此时定时器T2T2可设置为加计可设置为加计数或减计数，计数方向通过数或减计数，计数方向通过T2EXT2EX管脚控制。管脚控制。T2EXT2EX为高电平时定时器为高电平时定时器T2T2加计数，定时器加计数，定时器T2T2溢出（也称为上溢）溢出（也称为上溢）会导致会导致TF2TF2置位，同时也使置位，同时也使RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值分别自动装入中的值分别自动装入TH2TH2和和TL2TL2。T2EXT2EX为低电

26、平时定时器为低电平时定时器T2T2减计数，当减计数，当TH2TH2和和TL2TL2与存储在与存储在RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L中的值相等时，定时器中的值相等时，定时器T2T2溢出（也称为下溢）。定溢出（也称为下溢）。定时器时器T2T2下溢使下溢使TF2TF2置位，同时使得置位，同时使得0FFFFH0FFFFH重新装入定时器寄存器。重新装入定时器寄存器。EXF2EXF2位在定时器位在定时器T2T2上溢或下溢时将发生翻转，能被用作第上溢或下溢时将发生翻转，能被用作第1717位分辨位分辨率；同时此种工作模式下，率；同时此种工作模式下，EXF2EXF2位不作为中断标志。位不作为

27、中断标志。4.1.2 定时器T2：工作模式定时器定时器T2T2的自动重装模式（的自动重装模式（(DCEN)=1(DCEN)=1）4.1.2 定时器T2：工作模式 在在波特率发生器模式波特率发生器模式下，定时器下，定时器T2T2的结构如下图所示。的结构如下图所示。TH2TH2的的溢出将使溢出将使RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L的值装入寄存器的值装入寄存器TH2TH2和和TL2TL2，但不会置位，但不会置位TF2TF2，也不产生中断。如果，也不产生中断。如果(EXEN2)=1(EXEN2)=1，T2EXT2EX的负跳变可置位的负跳变可置位EXF2EXF2引引起中断，但不会重装起

28、中断，但不会重装TH2TH2和和TL2TL2。此时，。此时，T2EXT2EX可用作外部中断。可用作外部中断。在该模式下，定时器在该模式下，定时器T2T2（(TR2)=1(TR2)=1时）每个状态周期加时）每个状态周期加1 1。故。故 T2T2溢出率溢出率=振荡器频率振荡器频率/(2/(265536-(RCAP2H,RCAP2L)65536-(RCAP2H,RCAP2L)(RCAP2H,RCAP2L)(RCAP2H,RCAP2L)表示表示RCAP2HRCAP2H和和RCAP2LRCAP2L看作无符号整数时的值。看作无符号整数时的值。为避免写操作与重装操作相冲突，在访问定时器为避免写操作与重装操作

29、相冲突，在访问定时器T2T2和和RCAP2RCAP2之之前，应先停止定时器前，应先停止定时器T2T2的工作（即先将的工作（即先将TR2TR2清零）。清零）。4.1.2 定时器T2：工作模式 T2T2的波特率发生器模式的波特率发生器模式4.1.2 定时器T2：工作模式4.2.1 串口的一般概念4.2.2 MCS-51单片机串口的结构4.2.3 MCS-51单片机串口的工作方式4.2.4 多机通信原理4.2.5 MCS-51单片机串口的波特率4.2.6 MCS-51单片机串口应用编程实例4.2 MCS-51单片机的串口 计算机的中央处理器与外界交换信息通常有并行和串行两种通计算机的中央处理器与外界

30、交换信息通常有并行和串行两种通信方式。数据的各位同时传送的方式称为并行通信，数据一位一位信方式。数据的各位同时传送的方式称为并行通信，数据一位一位传送的方式称为串行通信。实现并行通信的接口称为并口。例如传送的方式称为串行通信。实现并行通信的接口称为并口。例如MCS-51MCS-51单片机的单片机的P1P1口就是并口；并行通信所需传输线的根数和数据口就是并口；并行通信所需传输线的根数和数据位数相等，因此数据线较多，但它的通信速度较快，适合于近距离位数相等，因此数据线较多，但它的通信速度较快，适合于近距离通信。串行通信通过串口来实现，它需要的传输线少，但速度慢，通信。串行通信通过串口来实现，它需要

31、的传输线少，但速度慢，适合于远距离通信。适合于远距离通信。串行通信通常又有异步和同步两种基本通信方式，以及单工、串行通信通常又有异步和同步两种基本通信方式，以及单工、半双工、全双工三种传送方法。半双工、全双工三种传送方法。4.2.1 串口的一般概念 异步通信方式每次传送一帧数据，下图为一种典型的异步通信异步通信方式每次传送一帧数据，下图为一种典型的异步通信数据格式。异步通信方式的优点是数据传送的可靠性较高，缺点是数据格式。异步通信方式的优点是数据传送的可靠性较高，缺点是通信效率比较低。通信效率比较低。在异步通信中，在异步通信中，CPUCPU与外设之间必须有两项约定，即字符格式与外设之间必须有两

32、项约定，即字符格式和波特率。字符格式保证双方将同一信息串理解成同一种意义，原和波特率。字符格式保证双方将同一信息串理解成同一种意义，原则上可自由制定。波特率定义为每秒钟传送的二进制数的位数。则上可自由制定。波特率定义为每秒钟传送的二进制数的位数。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，数据字节之间没有间隔，下图为一种典型的同在同步通信中，数据字节之间没有间隔，下图为一种典型的同步通信数据格式。同步通信具有效率高、速度快的优点，在传感器步通信数据格式。同步通信具有效率高、速度快的优点，在传感器等专用设备中使用十分广泛。等专用设备中使用十分广泛。在串行通信中，单工传送是

33、指通信接口只能发送或只能接收；在串行通信中，单工传送是指通信接口只能发送或只能接收；双工传送是指通信接口既能发送又能接收，它分为半双工和全双工双工传送是指通信接口既能发送又能接收，它分为半双工和全双工传送，其中，半双工传送是指任一时刻不能既发送又接收；全双工传送，其中，半双工传送是指任一时刻不能既发送又接收；全双工传送是指通信双方具有同时发送和接收数据的能力。传送是指通信双方具有同时发送和接收数据的能力。同步字符同步字符1 1同步字符同步字符2 2n n个数据字节个数据字节校验字节校验字节1 1校验字节校验字节2 2 MCS-51 MCS-51单片机的串口是一个全双工的通用异步串口，可以同时单

34、片机的串口是一个全双工的通用异步串口，可以同时发送和接收数据，通称发送和接收数据，通称UARTUART口。它可用于与串行外设进行通信，或口。它可用于与串行外设进行通信，或用于用于MCS-51MCS-51多机系统之间的通信，还可以工作于移位寄存器模式，多机系统之间的通信，还可以工作于移位寄存器模式，用于扩充用于扩充I/OI/O口。口。MCS-51MCS-51单片机的串口通过引脚单片机的串口通过引脚RXDRXD和和TXDTXD（即（即P3.0P3.0和和P3.1P3.1的第二的第二功能）与外界通信，特殊功能寄存器功能）与外界通信，特殊功能寄存器SBUFSBUF是串口缓冲寄存器，包括是串口缓冲寄存器

35、，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，因为接收寄存器只能被现冲突，因为接收寄存器只能被CPUCPU读出数据，发送寄存器只能被读出数据，发送寄存器只能被CPUCPU写入数据，写入数据，MCS-51MCS-51单片机通过两个特殊功能寄存器单片机通过两个特殊功能寄存器SCONSCON和和PCONPCON来配置和控制串口的工作方式。来配置和控制串口的工作方式。4.2.2 MCS-51单片机串口的结构 串口控制寄存器串口控制寄存器SCONSCON是一个特殊功能寄存器，它的主要是一个特殊功能寄存器，它的主要功能是选

36、择串行通信方式、控制串口的发送和接收，以及指功能是选择串行通信方式、控制串口的发送和接收，以及指示串口的工作状态等，其字节地址是示串口的工作状态等，其字节地址是98H98H，可位寻址，上电，可位寻址，上电缺省值为缺省值为00H00H。SCONSCON的下面依次给出的下面依次给出SCONSCON中每一位的定义、中每一位的定义、以及每一位的功能描述。以及每一位的功能描述。4.2.2 串口的结构：串口控制寄存器SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCONSCON的格式的格式 4.2.2 串口的结构：串口控制寄存器SCONSCONSCON各位的功能描述各

37、位的功能描述 位位名称名称描述描述7 76 6SM0SM0SM1SM1串口工作方式选择位，串口工作方式选择位，=00=00选择方式选择方式0 0；=01=01选择方式选择方式1 1；=10=10选择方式选择方式2 2；=11=11选选择方式择方式3.3.5 5SM2SM2多机通信控制位。对于方式多机通信控制位。对于方式0 0，SM2SM2为为0 0。对于方式。对于方式1 1，如，如SM2SM2为为1 1，则只有接收到，则只有接收到有效的停止位时，有效的停止位时，RIRI才置才置1 1；如果、；如果、SM2SM2为为0 0，则接收到的停止位装入，则接收到的停止位装入RB8RB8，而不，而不管它是

38、否有效管它是否有效(为为1 1），），RIRI都置位。对于方式都置位。对于方式2 2或或3 3，如，如SM2SM2为为1 1，则接收到的第九，则接收到的第九位数据位数据RB8RB8为为0 0时，不激活时，不激活RIRI。4 4RENREN接收允许控制位。由软件置位以允许接收，又由软件清零来禁止接收。接收允许控制位。由软件置位以允许接收，又由软件清零来禁止接收。3 3TB8TB8对于方式对于方式2 2或或3 3，是发送的第，是发送的第9 9位数据。需要时由软件置位数据。需要时由软件置1 1或清零。或清零。2 2RB8RB8对于方式对于方式2 2或或3 3，是接收的第，是接收的第9 9位数据。对于

39、方式位数据。对于方式1 1，如果，如果(SM2)=0(SM2)=0，RB8RB8是接收到是接收到的停止位，若不出错，它应该为的停止位，若不出错，它应该为1 1。对于方式。对于方式0 0，不使用，不使用RB8RB8。1 1TITI发送中断标志。对于方式发送中断标志。对于方式0 0，第，第8 8位发送结束时，由硬件置位。对于其它方式，位发送结束时，由硬件置位。对于其它方式，发送停止位前，由硬件置位。发送停止位前，由硬件置位。TITI必须用软件清零。必须用软件清零。0 0RIRI接收中断标志。对于方式接收中断标志。对于方式0 0，第，第8 8位数据接收完成后，由硬件置位。在其它方式位数据接收完成后，

40、由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于中，在接收到停止位的中间时刻由硬件置位（例外情况见于SM2SM2的说明）。的说明）。RIRI置位表示一帧数据接收完毕，置位表示一帧数据接收完毕，RIRI也必须用软件清零。也必须用软件清零。4.2.2 串口的结构：串口控制寄存器SCON PCONPCON也是一个特殊功能寄存器，它是为了在也是一个特殊功能寄存器，它是为了在CHMOSCHMOS型的型的单片机上实现电源控制（节电模式和掉电模式）而附加的。单片机上实现电源控制（节电模式和掉电模式）而附加的。PCONPCON的最高位的最高位SMODSMOD是串口波特率系数控制位，见

41、下表。当是串口波特率系数控制位，见下表。当SMODSMOD位为位为1 1时波特率加倍。时波特率加倍。PCONPCON的其它位为掉电方式控制位，的其它位为掉电方式控制位，其功能因具体的单片机型号而异。其功能因具体的单片机型号而异。4.2.2 串口的结构：电源控制寄存器PCONPCONPCON的格式的格式 D7D6D5D4D3D2D1D0SMOD-4.2.2 串口的结构：电源控制寄存器PCON MCS-51 MCS-51单片机串口有单片机串口有4 4种工作方式：方式种工作方式：方式0 0、方式、方式1 1、方式方式2 2、方式、方式3 3，它们由，它们由SCONSCON中的中的SM0SM0、SM1

42、SM1定义，下面分定义，下面分别介绍。别介绍。4.2.3 MCS-51单片机串口的工作方式SM1SM1SM0SM0方式说明方式说明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扩展扩展 0 01 18 8位位UART UART 1 10 09 9位位UART UART 1 11 19 9位位UART UART 串口的工作方式选择串口的工作方式选择 4.2.3 MCS-51单片机串口的工作方式方式方式0 0为移位寄存器输入为移位寄存器输入/输出方式。可外接移位寄存器以扩展输出方式。可外接移位寄存器以扩展I/OI/O口，也可以外接同步输入口，也可以外接同步输入/输出

43、设备。输出设备。8 8位串行数据从引脚位串行数据从引脚RXDRXD输输入或输出，引脚入或输出，引脚TXDTXD输出同步时钟脉冲。输出同步时钟脉冲。方式方式0 0输出数据时，输出数据时，CPUCPU将数据写入发送寄存器将数据写入发送寄存器SBUFSBUF，立即启动，立即启动发送，将数据以发送，将数据以f fOSCOSC/12/12（f fOSCOSC为振荡器频率）的特率输出，低位在为振荡器频率）的特率输出，低位在前，高位在后。发送完一帧数据后，发送中断标志前，高位在后。发送完一帧数据后，发送中断标志TITI由硬件置位。由硬件置位。当串口以方式当串口以方式0 0接收时，先置位允许接收控制位接收时，

44、先置位允许接收控制位RENREN。当。当(RI)=0(RI)=0且且(REN)=1(REN)=1时，开始接收。当接收到第时，开始接收。当接收到第8 8位数据时，将数据移入接收位数据时，将数据移入接收寄存器，并由硬件置位寄存器，并由硬件置位RIRI。通常，新的数据送入外部移位寄存器之。通常，新的数据送入外部移位寄存器之后要通知单片机，单片机才开始这个接收过程。后要通知单片机，单片机才开始这个接收过程。4.2.3 串口的工作方式：方式0下图给出了移位寄存器下图给出了移位寄存器74HC16474HC164的引脚及其与的引脚及其与MCS-51MCS-51单单片机的连接电路图。片机的连接电路图。74HC

45、16474HC164是一种是一种8 8位串入并出移位寄存器，位串入并出移位寄存器，其功能表见下表。电路中，其功能表见下表。电路中，MCS-51MCS-51单片机的串口工作于移位单片机的串口工作于移位寄存器输出方式，引脚寄存器输出方式，引脚RXDRXD输出的串行数据移入输出的串行数据移入74HC16474HC164的的A A、B B端，引脚端，引脚TXDTXD输出的移位脉冲接入输出的移位脉冲接入74HC16474HC164的的CLKCLK端，端，74HC16474HC164的的QAQAQHQH将并行输出数据。将并行输出数据。4.2.3 串口的工作方式：方式0 74HC164 74HC164的引脚

46、图的引脚图 MCS-51MCS-51和和74HC16474HC164的连接电路图的连接电路图 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功能表功能表输入信号输入信号输出信号输出信号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为波特率可变的为波特率可变的8 8位异步通信接口方式。每帧信息包括一个位异步通信接口方式。每帧信息包括一个起始位起始位0 0、八个数据位和一个停止位、八个数据位和一个停止位1 1，波特率由定时器波特率由定时器T1T1或或T2T2的溢出的溢出率决定。率决定。方式方式1 1发送：当发送：当CPUCPU将数据写入发送缓冲区将数据写入发送缓冲区SBUFSBUF时，启动发送。数时，启动发送。数据从引脚据从引脚TXDTXD输出，发送完输出，发送完毕毕后由硬件置位发送中断标志后由硬件置位发送中断标志TITI。方式

48、方式1 1接收：接收：(REN)=1(REN)=1时，时，若若引脚引脚RXDRXD采样到负跳变，并确认是起始采样到负跳变，并确认是起始位位0 0，则按照设定格式接收一帧数据。只有，则按照设定格式接收一帧数据。只有(RI)=0(RI)=0，且满足下列条件之，且满足下列条件之一时，才把接收到的一时，才把接收到的8 8位数据和停止位分别送入接收寄存器和位数据和停止位分别送入接收寄存器和RB8RB8，并，并置位中断标志置位中断标志RIRI；否则信息将丢失。；否则信息将丢失。条件条件1 1：(SM2)=0(SM2)=0，停止位可为，停止位可为1 1或或0 0；条件条件2 2：(SM2)=1(SM2)=1

49、，停止位必须为，停止位必须为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的波特率的波特率为振荡器频率的为振荡器频率的1/641/64或或1/321/32，方式，方式3 3的波特率由定时器的波特率由定时器T1T1或或T2T2的溢出率确定。方式的溢出率确定。方式2 2和和3 3均为均为9 9位位UARTUART方式，比方式方式，比方式1 1增加了一位可编程的第增加了一位可编程的第9 9位数据。位数据。方式方式2 2和和3 3的发送：数据由的发送：数据由TXDTXD端输出，其中数据字有端输出，其中数据字有9 9位，附加的

50、位，附加的第第9 9位来自位来自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。当当CPUCPU将将数据写入数据写入SBUFSBUF时启动发送时启动发送；发送发送完完一帧后，置位中断标志一帧后，置位中断标志TITI。方式方式2 2和和3 3的接收：在的接收：在(REN)=1(REN)=1时，时，当当采样采样到到引脚引脚RXDRXD从从1 1到到0 0的跳变的跳变时，开始接收数据时，开始接收数据；接收到第接收到第9 9位数据后，在位数据后，在(RI)=0(RI)=0，且还满足下列两，且还满足下列两个条件之一，接收到的数据才进入个条件之