(完整版)第八章80C51的测控接口
80C51单片机的外围接口
7.1.2 式
单片机对非编码键盘的控制方
1. 查询方式 这种方式是指在单片机完成其它 工作后的空余时间，调用键盘扫描子程 序，来响应键盘输入的要求，在执行键 功能程序时，CPU不再响应键输入要求。
[例7.1] 用查询法按图7-1读取行列键 盘键码，并将键码存入内部RAM 32H单 元。 图 中 P1.4 ～ P1.7 用 于 控 制 行 线 ， P1.0～P1.3用于控制列线。行、列线通 过上拉电阻接+5 V，没有键按下时，被 钳在高电平状态。通过发送扫描字确定 键码，具体方法如下： (1) 由列线输出0，然后读入P1口的值存 入内部RAM 30H单元。
行列式非编码键盘的工作原理
行列式键盘又叫矩阵键盘，如图7-1所示， 按键设置在行列的交叉点上，如用2×2的 行列结构可构成四个键的键盘，4×4的行 列结构可构成16个键的键盘。在按键数量 较多时，矩阵键盘可节省I/O口线。
＋5 V 5.1 k × 4 P1.7 P1.6 AT89C51 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 5.1 k × 4 ＋5 V
键值处理程序(略) 其它主程序(略) WZD0：PUSH PSW ；保护现场 PUSH A CLR EX0 ；关中断INT0 LCALL DELAY ；调延时程序去抖动 JNB P3.2，WZD01 ；再次确认是 INT0中断吗
80C51单片机的串行口
80C51单片机的串行口在单片机的世界里，80C51 单片机凭借其稳定性和广泛的应用一直占据着重要的地位。
而串行口作为 80C51 单片机的重要通信接口，发挥着至关重要的作用。
要理解 80C51 单片机的串行口，首先得知道串行通信的概念。
简单来说，串行通信就是数据一位一位地依次传输，相比并行通信，它只需要较少的数据线，这在很多场景下能大大减少硬件成本和布线难度。
80C51 单片机的串行口有 4 种工作方式，分别是方式 0、方式 1、方式 2 和方式 3。
方式 0 是同步移位寄存器输入/输出方式。
在这种方式下，数据以 8 位为一帧，低位在前，高位在后，没有起始位和停止位。
它通常用于扩展并行 I/O 口，例如外接串入并出的移位寄存器 74LS164 或并入串出的移位寄存器 74LS165。
方式 1 是 8 位异步通信方式，波特率可变。
这是最常用的串行通信方式之一。
一帧数据由 1 位起始位（低电平）、8 位数据位（低位在前）和 1 位停止位（高电平）组成。
发送和接收都是通过专门的寄存器来实现的。
方式 2 是 9 位异步通信方式，波特率固定。
一帧数据由 1 位起始位、8 位数据位、1 位可编程的第 9 位数据和 1 位停止位组成。
这种方式常用于多机通信，第 9 位数据可以作为地址/数据的标识位。
方式 3 与方式 2 类似，也是 9 位异步通信方式，但波特率可变。
串行口的波特率是一个非常关键的概念。
波特率决定了数据传输的速度。
在 80C51 单片机中，方式 0 和方式 2 的波特率是固定的，而方式 1 和方式 3 的波特率则是由定时器 T1 的溢出率来决定的。
通过设置定时器 T1 的工作方式和初值，可以得到不同的波特率，以适应不同的通信需求。
在实际应用中，要使用 80C51 单片机的串行口进行通信，还需要对相关的寄存器进行配置。
比如，串行控制寄存器 SCON 用于设置串行口的工作方式、接收/发送控制等；电源控制寄存器 PCON 中的 SMOD 位用于控制方式 1、2、3 的波特率加倍。
80C51单片机引脚功能图解
80C51单片机引脚功能图解80C51属于51单片机系列，改进了8048的缺点并增加了一些新的运算技术。
其性能能够满意产品对于系统数据采集以准时间精度的需求。
本文将为大家介绍80C51单片机的引脚基础功能，感爱好的伴侣快来看一看吧。
MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列请参见图1。
图1P0.0 ～P0.7：P0口8位双向口线。
P1.0 ～P1.7：P1口8位双向口线。
P2.0 ～P2.7：P2口8位双向口线。
P3.0 ～P3.7：P3口8位双向口线。
ALE：地址锁存掌握信号。
在系统扩展时，ALE用于掌握把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。
此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
PSEN：外部程序存储器读选通信号。
在读外部ROM时，PSEN有效(低电平)，以实现外部ROM单元的读操作。
EA：访问程序存储掌握信号。
当信号为低电平常，对ROM的读操作限定在外部程序存储器;当信号为高电平常，对ROM的读操作是从内部程序存储器开头，并可延至外部程序存储器。
RST：复位信号。
当输入的复位信号连续两个机器周期以上的高电平常即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。
XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端。
当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
VSS：地线。
VCC：+5 V电源。
以上是MCS-51单片机芯片40条引脚的定义及简洁功能说明，读者可以对比实训电路找到相应引脚，在电路中查看每个引脚的连接使用。
P3口线的其次功能。
P3的8条口线都定义有其次功能。
80C51单片机引脚图及引脚功能介绍
80C51单片机引脚图及引脚功能介绍首先我们来介绍一下单片机的引脚图及引脚功能(如下图所示)，引脚的具体功能将在下面详细介绍单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈ 电源:⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；⑵ VSS - 接地端；⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。
⒊ 控制线:控制线共有4根，⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:外ROM读选通信号。
⑶ RST/VPD:复位/备用电源。
① RST（Reset）功能：复位信号输入端。
② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。
⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
① EA功能：内外ROM选择端。
② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。
⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。
P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
拿到一块单片机，想要使用它，首先必须要知道怎样去连线，我们用的一块89C51的芯片为例，我们就看一下如何给它连线。
1、电源：这当然是必不可少的了。
单片机使用的是5V电源，其中正极接40管脚，负极（地）接20管脚。
2、振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器，接18、19脚。
只要买来晶体震荡器，电容，连上就能了，按图1接上即可。
3、复位管脚：按图1中画法连好，至于复位是何含义及为何需要复要复位，在单片机功能中介绍。
4、 EA管脚：EA管脚接到正电源端。
至此，一个单片机就接好，通上电，单片机就开始工作了。
我们的第一个任务是要用单片机点亮一只发光二极管LED，显然，这个LED必须要和单片机的某个管脚相连，不然单片机就没法控制它了，那么和哪个管脚相连呢？单片机上除了刚才用掉的5个管脚，还有35个，我们将这个LED和1脚相连。
80C51单片机原理
80C51单片机原理RAM地址寄存器 RAM 128B 程序地址寄存器P0驱动器 P2锁存器 P2驱动器P1锁存器 暂存器2 B 寄存器 4KB ROM暂存器1ACC SP P0锁存器 PC PC 增1 缓冲器 P3锁存器 OSC中断、串行口及定时器PSW ALU DPTRP1驱动器 P3驱动器XTAL1XTAL2 P0.0～P0.7 P2.0～P2.7 P3.0～P3.7 P1.0～P1.7 RST ALEV CCV SS定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA表2-1 P3口各引脚与第二功能表PSW 的各位定义见表80C51 P0～P3接口功能简见大多数口线都有双重功能，介绍如下： 1、P0口具有双重功能：（1） 作为通用I/O ，外接I/O 设备。
（2） 作为地址/数据总线。
在有片外扩展存储器的系统 中，低8位地址和数据由P0口分时传送。
PSW 位地址 PS W.7PSW .6PSW .5 PSW .4 PSW .3 PSW .2 PSW .1 PSW .0 位标志CY ACF0RS1RS0OVF1P2、P1口是唯一的单功能口：作为输入/输出口，P1口的每一位都可作为输入/输出口。
3、P2口具有双重功能：（1）作为输入/输出口。
（2）作为高8位地址总线。
在有片外扩展存储器的系统中，高8位地址由P2口传送。
4、P3口具有双重功能：（1）作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。
（2）作第二功能使用时，每一位功能定义如表2.1所示。
80C51单片机的4个I/O口都是8位双向口，这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点，以下将分别介绍之。
图2-9 P0口某位的结构图2-10 P1口某位的结构1D CPQQ MUX& T1T2锁存器地址/数据控制信号C V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P0.X引脚12DCPQQ T锁存器V CC内部总线写锁存器读锁存器读引脚P1.X引脚12图2-11 P2口某位的结构图2-12 P3口某位的结构P0～P3口使用时应注意事项1、如果80C51单片机内部程序存贮器ROM 够用，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，80C51的四个口均可作I/O 口使用。
单片机原理及应用技术第8章80C51的拟量接口
80C51
EA
WR RD
&
P1.0
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14
12/8 DG
CS A0 R/C DB11
REFIN REFOUT BIPOFF
AD574
DB4 DB3 DB0
CE STS
10VIN 20VIN
AG
100Ω R2 R1
100Ω
-5V～+5V -10V～+10V
100Ω
R2 100kΩ
R1 100Ω
+15V
100kΩ
-15V
0～10V 0～20V
数字量输出： D=4096 VIN/VFS
从10VIN输入时： 1LSB=10/4096=24（mV)
从20VIN输入时： 1LSB=20/4096=49（mV)
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12
双极性接法
REFIN REFOUT BIPOFF
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16
TLC0831的转换时序
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CLK
转换时间 CS
DO 高阻
MSB
高阻
LSB
7 65 4 3 2 10
80C51单片机内部没有硬件SPI接口，需要利用软 件模拟SPI的时序。（程序略）
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17
2019/11/2
18
20
REFIN 10 19
VEE
11
18
BIPOFF 12 17
10VIN
13
16
20VIN
14
15
STS DB11 DB10 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DG
80C51串行通信接口
发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送； 接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据。
2、串行控制寄存器SCON
SCON
D7
D6
位名称
SM0 SM1
位地址
9FH 9EH
3、电源控制寄存器PCON
PCON 位名称
D7
D6 D5 D4 D3
D2
D1
D0
SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL
SMOD=1，串行口波特率加倍。PCON寄存器不能进行位寻址。
SM0、SM1：串行口工作方式选择位。用于选择四种工作方式
SM0
SM1
方式
0
0
方式0
0
1
方式1
1
0
方式2
1
单片机原理与应用
80C51串行通信接口
80C51系列单片机有一个全双工的串行口，这个口既可以 用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为同步移位 寄存器使用。
串行口特殊功能寄存器
1、串行数据缓冲器SBUF
在逻辑上只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有 同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。
1
方式3
功能 移位寄存器方式 8位异步通信方式 9位异步通信方式 9位异步通信方式
波特率 fosc/12 可变 fosc/32或fosc/64 可变
单片机原理与应用
功能
工作方式 选择
D5 SM2 9DH
多机通信控 制
D4 REN 9CH
接收 允许
D3
80C51串口结构
80C51串口结构2014年2月18日（一）80C51串行口的结构■两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF（逻辑同名、物理分开），可同时收、发数据。
■两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址：99H。
■定时器T1作为串行通信的波特率发生器。
■数据传送过程(异步串行)发送操作：累加器A→SBUF→由发送控制器TI控制与门开→在发送时钟的控制下，将该并行数据逐位移位输出→置位TI，标志数据传送完毕。
通过软件查询或中断，CPU继续发送第二个数据。
接收操作：移位寄存器一位位接收数据并转换为并行格式→SBUF接收到数据，置RI，标志接收到数据。
通过软件查询或中断方式，通知CPU接收数据，移位寄存器继续接收第二个数据。
（二）80C51串行口的控制寄存器（SCON、PCON）●串行口控制寄存器SCON作用：（1■SM0■SM2当串行口以方式2或方式3接收时（1）SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。
可利用接收到的第9位（即RB8）筛选地址帧；若RB8＝1，该地址帧信息可进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务中再进行地址号比较；若RB8＝0，该帧不是地址帧，应丢掉，且保持RI=0。
（2）SM2=0时，接收机处于地址帧筛选被禁止状态。
不论收到的RB8为0或1，均可以使收到的信息进入SBUF，并使RI=1。
此时的RB8通常为校验位。
方式1时，如果SM2=1，则只有收到停止位时才会置位RI。
方式0时，SM2必须为0。
■REN：串行接收使能位，由软件置“1”或清“0”REN=1，允许串行口接收数据REN=0，禁止串行口接收数据■TB8：发送的第9位数据方式2和3时，TB8是要发送的第9位数据，可作为奇偶校验位使用，也可作为多机通信中表示主机发送的是地址帧或数据帧的标志。
=1为地址帧, =0为数据帧■RB8：接收的第9位数据方式2和3时，RB8存放接收到的第9位数据。
在方式1，置SM2=0，进入RB8的是停止位。
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第八章80C51的测控接口
1、D/A与A/D转换器有哪些主要技术指标？
答：D/A转换器的主要性能指标有：（1）分辨率（2）线性度（3）绝对精度和性对精度（4）建立时间
A/D转换其的主要性能指标有：（1）分辨率（2）量化误差（3）偏移误差（4）满刻度误差（5）线性度（6）绝对精度（7）转换速率
2、D/A转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：D/A转换器由一个输入锁存器，一个DAC寄存器和一个D/A转换器及逻辑控制电路组成。
输入锁存器与DAC寄存器构成了两级缓存，可以实现多通道同步转换输出，而D/A转换器则是直接进行D/A转换的单元。
3、试述DAC0832芯片的输入寄存器和DAC寄存器二级缓冲的优点。
答：DAC0832芯片的输入寄存器和DAC寄存器二级缓冲，可以实现多通道同步转换输出，这就是其优点。
4、试设计80C51与DAC0832的接口电路，并编制程序，输出图8.25所示波形。
（没有程序）
答：80C51与DAC0832接口电路图参考课本图8.4。
5、逐次逼近式A/D转换器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
答：逐次逼近式A/D转换器由比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器和控制逻辑组成，比较器式将输出数字信号对应的模拟电压和输入电压进行比较；D/A转换器是将输出数字信号转换为相应的模拟电压；逐次逼近寄存器是对每次比较后所得结果对应的位进行保存；控制逻辑是对开始和结束信号的控制。
6、根据图8.16所示的8031与ADC0809接口电路，若要从该A/D芯片模拟通道IN0~IN7每隔1s读入一个数据，并将数据存入地址为0080H~0087H的外部数据存储器中。
试设计该程序。
答：程序如下：
DATA EQU 0080H
ORG 0000H
MAIN:
MOV R1,#DATA ;置数据区首地址
MOV DPTR,#7FF8H ;指向0通道
MOV R7,#08H ;置通道数
LOOP:
MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换
HER:
JB P3.3,HER ;查询A/D转换结束
MOVX A,@DPTR ;读取A/D转换结果
MOV @R1,A ;存储数据
CALL DELAY1S ;延时1s
INC DPTR ;指向下一个通道
INC R1 ;修改数据区指针
DJNZ R7,LOOP ;8个通道转换完否？
7、根据图8.11所示电路，若要从A/D芯片模拟通道IN0连续取样4个数据，然后用平均值法进行滤波，以消除干扰，并将最终结果送至LED显示。
试编写相应的汇编程序。
答：
SBUF0 EQU 40H
SBUF1 EQU 41H
ORG 0000H
MAIN:
MOV R0,#SBUF0
MOV R1,#SBUF1
MOV R2,#4 ;送数据长度
MOV SBUF0,#0
MOV SBUF1,#0
LOOP:
MOVX @DPTR,A ;启动A/D转换
HER:
JB P3.3, HER
MOVX A,@DPTR
MOV B,#4
DIV AB
ADD A,@R0
MOV @R0,A
MOV A,B
ADD A,@R1
MOV @R1,A
DJNZ R2,LOOP
MOV A,@R1
MOV B,#4
DIV AB
ADD A,@R0
MOV P1,A ;送P1口显示
8、AD574为12位A/D转换器，而80C51系列单片机为8位单片机，它如何接口？转换后的结果如何读取和存放？
解：接口电路图参考课本图8.14。
转换后的结果读取与存放方法：当端口“R/C非”为1，A0为0时，读取高八位数据；当端口"R/C非"，A0均为1时，读取低四位。