51單片機(jī)管腳說(shuō)明（二）

P3端口:

雙功能靜態(tài)I／O口P3端口的一位結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。

由上圖可見(jiàn),P3端口和Pl端口的結(jié)構(gòu)相似,區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第一功能時(shí),第二輸出功能線為1,此時(shí),內(nèi)部總線信號(hào)經(jīng)鎖存器和場(chǎng)效應(yīng)管輸入／輸出,其作用與P1端口作用相同,也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向I／O端口。當(dāng)處于第二功能時(shí),鎖存器輸出1,通過(guò)第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號(hào),在輸入方面,即可以通過(guò)緩沖器讀入引腳信號(hào),還可以通過(guò)替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號(hào)。由于輸出信號(hào)鎖存并且有雙重功能,故P3端口為靜態(tài)雙功能端口。

P3口的特殊功能（即第二功能）：

使P3端品各線處于第二功能的條件是:

1串行I/O處于運(yùn)行狀態(tài)(RXD,TXD);

2打開(kāi)了處部中斷(INT0,INT1);

3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài)(T0,T1)

4執(zhí)行讀寫(xiě)外部RAM的指令(RD,WR)

在應(yīng)用中,如不設(shè)定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的產(chǎn)生不用設(shè)置),則P3端口線自動(dòng)處于第一功能狀態(tài),也就是靜態(tài)I／O端口的工作狀態(tài)。在更多的場(chǎng)合是根據(jù)應(yīng)用的需要,把幾條端口線設(shè)置為第二功能,而另外幾條端口線處于第一功能運(yùn)行狀態(tài)。在這種情況下,不宜對(duì)P3端口作字節(jié)操作,需采用位操作的形式。

端口的負(fù)載能力和輸入／輸出操作:

P0端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。如需增加負(fù)載能力,可在P0總線上增加總線驅(qū)動(dòng)器。P1,P2,P3端口各能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。

前已述及,由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存器,所以對(duì)這些端口寄存器的讀／寫(xiě)就實(shí)現(xiàn)了信息從相應(yīng)端口的輸入／輸出。例如：

MOV A, P1 ;把Pl端口線上的信息輸入到A

MoV P1, A ;把A的內(nèi)容由P1端口輸出

MOV P3, #0FFH ;使P3端口線各位置l

串行端口:

MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行I／O端口,通過(guò)引腳RXD(P3．0)和TXD(P3．1)可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信。

1．串行端口的基本特點(diǎn)

8031單片機(jī)的串行端口有4種基本工作方式,通過(guò)編程設(shè)置,可以使其工作在任一方式,以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。其中,方式0主要用于外接移位寄存器,以擴(kuò)展單片機(jī)的I／O電路;方式1多用于雙機(jī)之間或與外設(shè)電路的通信;方式2,3除有方式l的功能外,還可用作多機(jī)通信,以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。

串行端口有兩個(gè)控制寄存器,用來(lái)設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的波特率(每秒傳送的位數(shù))以及作為中斷標(biāo)志等。

串行端口有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器SBUF(在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為99H),該寄存器為發(fā)送和接收所共同。發(fā)送時(shí),只寫(xiě)不讀;接收時(shí),只讀不寫(xiě)。在一定條件下,向陽(yáng)UF寫(xiě)入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程;讀SBUf就啟動(dòng)了接收過(guò)程。

串行通信的波特率可以程控設(shè)定。在不同工作方式中,由時(shí)鐘振蕩頻率的分頻值或由定時(shí)器Tl的定時(shí)溢出時(shí)間確定,使用十分方便靈活。

2．串行端口的工作方式

①方式0

8位移位寄存器輸入／輸出方式。多用于外接移位寄存器以擴(kuò)展I／O端口。波特率固定為fosc/12。其中,fosc為時(shí)鐘頻率。

在方式0中,串行端口作為輸出時(shí),只要向串行緩沖器SBUF寫(xiě)入一字節(jié)數(shù)據(jù)后,串行端口就把此8位數(shù)據(jù)以等的波特率,從RXD引腳逐位輸出(從低位到高位);此時(shí),TXD輸出頻率為fosc/12的同步移位脈沖。數(shù)據(jù)發(fā)送前,僅管不使用中斷,中斷標(biāo)志TI還必須清零,8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后,TI自動(dòng)置1。如要再發(fā)送,必須用軟件將TI清零。

串行端口作為輸入時(shí),RXD為數(shù)據(jù)輸入端,TXD仍為同步信號(hào)輸出端,輸出頻率為fosc/12的同步移位脈沖,使外部數(shù)據(jù)逐位移入RxD。當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)(一幀)后,中斷標(biāo)志RI自動(dòng)置。如果再接收,必須用軟件先將RI清零。

串行方式0發(fā)送和接收的時(shí)序過(guò)程見(jiàn)下圖。

②方式1

10位異步通信方式。其中,1個(gè)起始位(0),8個(gè)數(shù)據(jù)位(由低位到高位)和1個(gè)停止位(1)。波特率由定時(shí)器T1的溢出率和SMOD位的狀態(tài)確定。

一條寫(xiě)SBUF指令就可啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程。在發(fā)送移位時(shí)鐘(由波特率確定)的同步下,從TxD先送出起始位,然后是8位數(shù)據(jù)位,最后是停止位。這樣的一幀10位數(shù)據(jù)發(fā)送完后,中斷標(biāo)志TI置位。

在允許接收的條件下(REN＝1),當(dāng)RXD出現(xiàn)由1到O的負(fù)跳變時(shí),即被當(dāng)成是串行發(fā)送來(lái)的一幀數(shù)據(jù)的起始位,從而啟動(dòng)一次接收過(guò)程。當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完,并檢測(cè)到高電乎停止位后,即把接收到的8位數(shù)據(jù)裝入SBUF,置位RI,一幀數(shù)據(jù)的接收過(guò)程就完成了。

方式1的數(shù)據(jù)傳送波特率可以編程設(shè)置,使用范圍寬,其計(jì)算式為：

波特率＝2SMOD/32×(定時(shí)器T1的溢出率)

其中,SMOD是控制寄存器PCON中的一位程控位,其取值有0和l兩種狀態(tài)。顯然,當(dāng)SMOD＝0時(shí),波特率＝1/32(定時(shí)器Tl溢出率),而當(dāng)SMOD＝1時(shí),波特率＝1/16(定時(shí)器T1溢出率)。所謂定時(shí)器的溢出率,就是指定時(shí)器一秒鐘內(nèi)的溢出次數(shù)。波特率的算法,以及要求一定波特率時(shí)定時(shí)器定時(shí)初值的求法,后面將詳細(xì)討論。 ·

串行方式1的發(fā)送和接收過(guò)程的時(shí)序見(jiàn)下圖。

③方式2,3

11位異步通信方式。其中,1個(gè)起始位(0),8個(gè)數(shù)據(jù)位(由低位到高位),1個(gè)附加的第9位和1個(gè)停止住(1)。方式2和方式3除波特率不同外,其它性能完全相同。方式2,3的發(fā)送、接收時(shí)序見(jiàn)下圖。

由圖可見(jiàn),方式2和方式3與方式l的操作過(guò)程基本相同,主要差別在于方式2,3有第9位數(shù)據(jù)。

發(fā)送時(shí),發(fā)送機(jī)的這第9位數(shù)據(jù)來(lái)自該機(jī)SCON中的TB8,而接收機(jī)將接收到的這第9位數(shù)據(jù)送入本機(jī)SCON中的RB8。這個(gè)第9位數(shù)據(jù)通常用作數(shù)據(jù)的奇偶檢驗(yàn)位,或在多機(jī)通信中作為地址／數(shù)據(jù)的特征位。

方式2和方式3的波特率計(jì)算式如下：

方式2的波特率＝2SMOD/64×fosc

方式3的波特率＝2SMOD/32×定時(shí)器T1的溢出率

由此可見(jiàn),在晶振時(shí)鐘頻率一定的條件下,方式2只有兩種波特率,而方式3可通過(guò)編程設(shè)置成多種波特率,這正是這兩種方式的差別所在。

3．串行端口的控制寄存器

串行端口共有2個(gè)控制寄存器SCON和PCON,用以設(shè)置串行端口的工作方式、接收／發(fā)送的運(yùn)行狀態(tài)、接收／發(fā)送數(shù)據(jù)的特征、波特率的大小,以及作為運(yùn)行的中斷標(biāo)志等。