McS-51单片机的内部资源主要有并行1/0口、定时器/计数器、串行接口以及中断系统，MCS-单片机的大部分功能都是通过利用这些资源来实现的。

1. 并行I/O口实现8位数字输入输出；
2. 定时器/计数器实现周期性动作或计数外部事件：
3. 串行接口实现单片机与其他设备的数据通信；
4. 中断系统及时响应外部事件。

MCS-51单片机有4个8位并行输入/输出接口:P0、P1、P2和P三口。这四个端口可以并行输入或输出8位数据，也可以按位置使用，即每个端口可以独立用作输入或输出接口。

用C51语言编程时，端口输出时，端口号在等号左端，读取时，端口号在等号右端。

PO = 0x80； //输出10000000电平到P0口 P1 = OxFF； //读入P1口电平前，输出高电平 i= P1；   //读入P1口电平保存到变量i 

1. 51系列51子系列有两个16位的可编程定时/计数器：TO和T除了52子系列TO，T1，还多一个T2。
2. 每个模块可以通过编程设置计算系统时钟(定时器)或外部信号(计数器)。
3. 每个定时/计数器有多种工作方式，不同的工作方式对应于计数长度和初始装载方式。

其中：M1、M0为工作择工作模式的位置T0的四种工作方式，T1选择三种工作方式，选择如下

C/T：定时或计数选择位，当C/T=1时工作于计数方法；C/T=定时工作0点。

GATE：门控位用于控制定时/计数器的启动是否被外部中断 (INTO，INT1)的影，INTx为高电平时才运行。

TF1(TF0)：定时/计数器T1(T0)的溢出你忑位，当定时/计数器T1计满时，由硬件使它置位。
TR1(TR0)：定时/计数器T1(T0）的启动位，当TR1=1时启动；TR1=0时停止。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CsD6QlSL-1651326091018)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 21 M25vBE.png)]

方式0是13位的定时/计数方式，因而最大计数值(满值)为2的13次幂，等于8192。如计数值为N，则置入的初值X为：
X=8192-N

如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为7192，转换成二进制数为
1110000011000B(1C18H)，则TH0=11100000B(E0H )，TL0=00011000B(18H)。

方式1的结构与方式o结构相同，只是把13位变成16位，16位的加法计数器被全部用上。

由于是16位的定时/计数方式，因而最大计数值(满值)为2的16次幂，等于65536。如计数值为N，则置入的初值X为：
X=65536-N

如定时/计数器TO的计数值为1000，则初值为65536-1000=64536，转换成二进制数为1111110000011000B(FC18H)，则TH0=11111100B(FCH)，TL0=00011000B(18H)。

方式2下，16位的计数器只用了8位来计数，用TL0(或TL1)来进行计数，而TH10(或TH1)用于保存初值。当TL0(或TL1)计满时则溢出，一方面使TF0(或TF1)置位，另一方面溢出信号又会触发开关，将TH0(或TH1的值就自动装入TL0(或TL1)。

由于是8位的定时/计数方式，因而最大计数值(满值)为2的8次幂，等于256。如计数值为N，则置入的初值X为：
X=256-N
如定时/计数器T0的计数值为100，则初值为256-100=156，转换成二进制数为10011100B(9CH)，则THO=TLO=10011100B。

方式3只有定时/计数器T0才有，当M1M0两位为11时，定时/计数器T0工作于方式3，方式3的结构如下图。

方式3下，定时/计数器T0被分为两个部分TL0和TH0，其中，TL0可作为定时/计数器使用，占用T0的全部控制位：GATE、C/T、TR0和TF0；而TH0固定只能作定时器使用，对机器周期进行计数，这时它占用定时/计数器T1的TR1位、TF1位和T1的中断资源。

1. 根据要求选择方式，确定方式控制字，写入TMOD寄存器。
2. 根据要求计算定时/计数器的计数值，再求得计数初值，写入初值寄存器。
3. 根据需要，开放定时/计数器中断选项。
4. 设置定时/计数器控制寄存器TCON，启动定时器。
5. 等待定时时间到，如用查询处理则编写查询程序判断溢出标志，溢出标志等于1。

如用中断方式处理，编写中断服务程序。

利用定时器产生周期性的动作的基本思想：产生周期性的定时，定时时间到做相
应的处理，例如产生周期性的方波，只须定时对输出端取反一次即可。

设系统时钟频率为12MHZ，用定时/计数器T0编程实现从P1.0输出周期为500us的方波。

分析：
从P1.0输出周期为500us的方波，只需P1.0每250ps取反一次则可。当系统时钟为12MHZ，定时器T0工作于方式2时，最大的定时时间为256us，满足250ps的定时要求。

方式控制字应设定为00000010B(02H)。
系统时钟为12MHZ，定时250us，计数值N为250，
初值X=256-250=6，
则TH0=TL0=06H。

硬件电路

采用查询方式处理的程序

#include  //包含特殊功能寄存器库
sbit P1_0=P1^0; 
void main(){ 
        
  char i; 
  TMOD=0x02; 
  TH0=0x06;TL0=0x06; 
  TR0=1; 
  for( ; ; ){ 
        
    if (TF0){ 
        
      TF0=0; 
      P1_0=! P1_0; 
    }//查询计数溢
  }
}

采用中断处理方式的程序

#include  //
sbit P1_0=P1^0;
void main(){ 
        
  TMOD=0x02; 
  TH0=0x06;TL0=0x06; 
  EA=1; 
  ET0=1; 
  TR0=1;
  while(1);
}
void time0_int(void) interrupt 1 { 
        
  P1_0=!P1_0;
}//中断服务程序

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-keYi5FcU-1651326091019)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 39 NaYU3y.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-i6WuCgwk-1651326091019)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 39 9j5M0y.png)]

如果定时时间大于65536us，这时用一个定时/计数器直接处理不能实现，这时可用两个定时/计数器共同处理或一个定时/计数器配合软件计数方式处理。

【例7-3】设系统时钟频率为12MHZ，编程实现从P1.1输出周期为1s的方波。

由于定时时间较长，一个定时/计数器不能直接实现，可用定时/计数器T0产生周
期性为10ms的定时，然后用一个寄存器R2对10ms计数50次或用定时/计数器T1对10ms计数50次实现。

系统时钟为12MHZ，定时/计数器TO定时10ms，计数值N为10000，只能选方式1，方式控制字为00000001B(01H)，初值x：

X=65536-10000 =55536 =1101 1000 1111 0000B

则TH0=1101 1000B=D8H TL0=1111 0000B=F0H

用某变量i对计数器溢出中断次数进行软件计数

#include  //包含特殊功能寄存器库
sbit P1_1=P1^1; 
char i; 
void main(){ 
        
  TMOD=0x01; TH0=0xD8;TL0=0xf0; 
  EA=1;ET0=1; 
  i=0; 
  TR0=1; 
  while(1);
}
void time0_int(void) interrupt 1 { 
         //中断服务程序
  TH0=0xD8;TL0=0xf0; 
	i++; 
	if (i= =50) { 
        
    P1_1=! P1_1;
    i=0;
  }
}

通讯的基本概念

根据信息传送的方向，通信分为：单工、半双工和全双工三种。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-t3p2MhTK-1651326091019)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 46 xjddfc.png)]

并行通信和串行通信

串行通信按信息的格式

根据通信双方各自的时钟基准，按照约定好的速率传输串行数据。

通信双方按照同一个时钟信号为基准，根据时钟信号传输串行数据。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XJ0RS8O3-1651326091020)(%E5%9B%BE/image-20220430195037285.png)]

未传送时线路处于空闲状态，空闲线路约定为高电平"1"，传送时每一个字符前加一个低电平的起始位，然后是8位数据位，低位在前，高位在后，最后是停止位，停止位用高电平表示。格式如图：

由千一次只传送一个字符，因而一次传送的位数比较少，对发送时钟和接收时钟
的要求相对不高，线路简单，但传送速度较慢。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-zfQ9EE3N-1651326091020)(%E5%9B%BE/image-20220430195238642.png)]

串行通信电平标准及硬件接口协议

MCS-51单片机是标准数字电路芯片，其输入输出引脚电平符合TTL电平规则（高电平逻辑3-5V，低电平逻辑0-1V)，该电平标准有效传输距离较短(15米以内)，不适于远距离通信信号传输。

为了提高串行通信可靠性，增大通信距离，人们定义了各种新的通信电平标准。后经美国电子工业协会(EIA)指定标准规范化，形成RS422，RS232，RS485三种异步串行通信电平标准和硬件接口协议。

RS232接口标准是一种用于短距离或带调制解调器（Modem）的串行通信接口标准，1970年由美国电子工业协会(EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-F0NtmEI5-1651326091020)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 54 FEZQEJ.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GC5rwPmB-1651326091021)(https://raw.githubusercontent.com/liufiercing/Upic/master/Upic/04 30 19 55 EFJ8HB.png)]

SM0、 SM1：串行口工作方式选择位。

SM2：多机通信控制位。
REN：允许接收控制位。
TB8：发送的第9位数据
RB8：接收的第9位数据。
TI：发送中断标志位。
RI：接收中断标志位。

当SMOD位为1，则串行口方式1、方式2、方式3的波特率加倍。

方式o通常用来外接移位寄存器，用作扩展I/O口。方式0工作时波特率固定为：
$f_{osc}/12$。工作时，串行数据通过RXD输入和输出，同步时钟通过TXD输出。

在TI=0时，当CPU执行一条向SBUF写数据的指令时，启动发送过程。从RXD依次发送出去，同步时钟从TXD送出。8位数据发送完后，发送中断标志TI置位，并向CPU申请中断。

在RI=0的条件下，将REN置 “1”就启动一次接收过程。

在移位脉冲的控制下，RXD上的串行数据依次移入移位寄存器。当8位数据全部移入移位寄存器后，8位数据送入接收数据缓冲器SBUF中，同时，接收中断标志RI置位，向CPU申请中断。

利用方式0扩展并行I/O口

MCS-51单片机的串行口在方式0时，当外接一个串入并出的移位寄存器，就可以扩展并行输出口，当外接一个并入串出的移位寄存器时，就可以扩展并行输入口。

用8051单片机的串行口外接串入并出芯片CD4094扩展并行输出口控制一组发光二极管，从左至右延时轮流显示。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CzcQgwQV-1651326091021)(%E5%9B%BE/image-20220430201531453.png)]

4094是一块8位的串入并出的芯片，共16个引脚：

方式1为8位异步通信方式，在方式1下，一帧信息为10位：1位起始位（0），8位数据位（低位在前）和1位停止位(1）。

在TI=0时，向SBUF写数据，启动发送过程。数据由TXD引1脚送出，在发送时钟的作用下，先通过TXD端送出数据，当一帧数据发送完毕后，由硬件使发送中断标志TI置位。

当允许接收控制位REN被置1，启动接收控制器开始接收数据。在接收移位脉冲的控制下依次把所接收的数据移入移位寄存器，当8位数据及停止位全部移入后，进行响应操作。

TXD发送数据端，RXD为接收数据端。波特率可变，由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定。

$波特率=2SMOD\ast (T1的溢出率)/32$
$T1的溢出率=波特率\times 32/2^{SMOD}$

而T1工作于方式2的溢出率可表示为：

$T1的溢出率=fosc/(12\times （256-初值）$

所以：

$T1的初值=256-fosc\ast 2^{SMOD}/(12\ast 波特率\ast 32)$

Fosc = 12MHz(12000000Hz）波特率=9600bps SMOD =0 T1的初值=252.744
Fosc = 11.0592MHz(11059200Hz） 波特率-9600bps SMOD =0 T1的初值=253

设计双机通信系统。要求：甲机P1口开关的状态通过串行口发送到乙机，乙机接收到后通过P2口的发光二极管显示。

甲、乙两机都选择方式1：8位异步通信方式，波特率为1200bps，甲机发送，乙机接收，因此甲机的串口控制字为40H，乙机的串口控制字为50H。

由于选择的是方式1，波特率由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定。则须对定时/计数器T1初始化。

设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为12MHZ，由于波特率为1200。定时/计数器T1选择为

方式2，则初值为：

$初值=256-fosc\ast 2^{SMOD}/(12\ast 波特率\ast 32)=256-12000000/(12\ast 1200\ast 32)=230=E6H$
根据要求定时/计数器T1的方式控制字为20H。

甲机发送方程序

#include  
void main(void) { 
         
  unsigned char i; 
  SCON=0x40; 
  TMOD=0x20; 
  TL1=0xE6; 
  TH1=0xE6; 
  TR1=1; 
  P1=0xFF;
  while(1){ 
         //发送
    i=P1;
    SBUF=i; 
    while (TI==0);
    TI=0;
    }
}

乙机接收方程序

#include  
void main(void) 
{ 
         
  unsigned char i; 
  SCON=0x50; 
  TMOD=0x20; 
  TL1=0xE6; 
  TH1=0xE6; 
  TR1=1; 
  EA=1; 
  ES=1;
  while(1){ 
         //发送
    ; 
  }
}
void funins(void) interrupt 4 { 
         //接收
  if(RI){ 
        
    RI=0;
    P2=SBUF; 
  }
}

中断的基本概念

当CPU正在处理某一件事A时，发生了另一件事件B，CPU暂时正在执行的程序，转去执行预先设定的处理事件B的程序；处理完毕后，再回到事件A被暂停的程序位置继续处理。这一过程，称之为中断。

1. 中断源
2. 中断的嵌套与优先级处理
3. 中断的响应过程

外部引脚P3.2和P3.3输入，有两种触发方式：电平触发及跳变（边沿）触发。由特殊功能寄存器TCON来管理。

IT0(IT1)：外部中断触发方式设置位
被设置为0，则选择外部中断为电平触发方式；
被设置为1，则选择外部中断为边沿触发方式。
IE0(TE1)：外部中断0(或1)的中断请求标志位。

光电式自动迎宾器

当定时/计数器T0(或T1)溢出时，由硬件置TF0(或TF1)为“1”，向CPU发送中断请求，当CPU响应中断后，将由硬件自动清除TF0(或TF1)。

Mcs-51的串行口中断源对应两个中断标志位：串行口发送中断标志位T1和串行口接收中断标志位RI。无论哪个标志位置“1”，都请求串行口中断，到底是发送中断TI还是接收中断RI，只有在中断服务程序中通过指令查询来判断。

只针对52系列单片机，当定时/计数器T2溢出时，向CPU发送中断请求。

MCS-51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。

EA(Enable ALL)：中断允许总控位。
ET2， ET1，ETO：定时器/计数器T2，T1，TO的溢出中断允许位。
ES：串行口中断允许位。
EX1，EXO： 外部中断 INT1，INTO 的中断允许位。

系统对各中断源，默认给出优先权顺序

每个中断源有两级控制：高优先级和低优先级。通过由内部的中断优先级寄存器IP来设置。中断优先级寄存器IP(Interrupt Priority)的字节地址为B8H，可以进行位寻址。

PT2，PT1，PTO：定时器T2，T1，T0的中断优先级控制位。
PS：串行口的中断优先级控制位。
PX1，PX0：外部中断INT1，INTO的中断优先级控制位。
如果IP中某一位被置"1"，表示对应中断源被设为高优先级；否则为低优先级。

对于中断优先权和中断嵌套，MCS-51单片机有以下三条

1. 正在进行的中断过程不能被新的同级