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单片机原理及应用,第五章 中断与定时,5.1 MCS-51单片机的中断系统,一、单片机中断技术概述1、有关中断术语：中断源、断点、中断服务程序 开中断、关中断、中断优先级2、中断技术：中断技术是解决资源竞争实现资 源共享的方法3、程序中断与调用子程序的区别：在于是否可预知4、中断的功能实现CPU与外设的速度匹配 实时控制故障及时发现,5.1 MCS-51单片机的中断系统,二、中断源 5个中断源，分高低两级中断优先级别1、外中断：2个，/INT0、/INT1产生原因：P3.2、P3.3的引脚电平变化可控制为：低电平或边沿（下降沿）触发中断CPU根据控制方式和P3.2、P3.3引脚电平置有关标志位转向中断服务程序时，自动清除标志位中断入口地址：0003H、0013H撤销方式：边沿方式自动撤销；电平方式外加硬件电路撤销中断,5.1 MCS-51单片机的中断系统,二、中断源 5个中断源，分高低两级中断优先级别2、定时器中断：2个，T0、T1产生原因：计数溢出可控制为：4种方式（计8192、65536、256、256）CPU根据溢出置有关标志位转向中断服务程序时，自动清除标志位中断入口地址：000BH、001BH撤销方式：自动撤销,5.1 MCS-51单片机的中断系统,二、中断源 5个中断源，分高低两级中断优先级别3、串行口中断：1 个产生原因：串行口（P3.0、P3.1）接收或发送完一组(帧）数据。可控制为：4种方式CPU置有关标志位转向中断服务程序时，不自动清除标志位，软件清除中断入口地址：0023H撤销方式：标志清除后撤销,5.1 MCS-51单片机的中断系统,三、单片机对中断源的管理 由IE寄存器控制中断是否被允许 由IP寄存器控制各中断源的中断优先级别 由TCON寄存器控制外中断的触发方式、外中断及定时器中断的标志位设置 由SCON寄存器控制串行口中断的工作方式及其标志设置。,5.1 MCS-51单片机的中断系统,三、单片机对中断源的管理 1、TCON：定时器控制寄存器,定时器,外中断,TF：定时器溢出标志，TF=1时表示溢出如：TF1=1，T1溢出；TF0=1，T0溢出TR：定时器启动标志，TR=1时启动如：TR1=1，启动T1计数；TR0=1，启动T0计数IE：外中断标志位，IE=1，表示有外中断 IT：外中断触发控制（0：低电平触发；1：边沿触发）,5.1 MCS-51单片机的中断系统,三、单片机对中断源的管理 1、TCON：定时器控制寄存器,定时器,外中断,例：TCON=11001010B，即CAH表示：,5.1 MCS-51单片机的中断系统,三、单片机对中断源的管理2、IE：中断允许寄存器,EA：EA=1，允许CPU响应中断，中断总允许ES：ES=1，允许串行口中断ET1：ET1=1，允许定时器1中断EX1：EX1=1，允许外中断1中断 ET0：ET0=1，允许定时器0中断EX0：EX0=1，允许外中断0中断例如：若要允许T0产生中断，必须ET0=1且EA=1,5.1 MCS-51单片机的中断系统,三、单片机对中断源的管理3、IP：中断允许寄存器,某位=1，对应中断源处于高优先级PS：PS=1，串行口中断处于高优先级PT1：PT1=1，定时器1中断处于高优先级PX1：PX1=1，外中断1中断处于高优先级PT0：PT0=1，定时器0中断处于高优先级PX0：PX0=1，外中断0中断处于高优先级注意：复位后，IE=00H，IP=00H，表示。,5.1 MCS-51单片机的中断系统,四、中断优先级的控制原则：MCS-51具有两级优先级，两级中断服务嵌套功能，控制原则是：低优先级的中断请求不能打断高优先级的服务，高优先级的中断请求可以打断低优先级的服务。如果一个中断请求已被响应，则同级的中断服务将被禁止。同级的中断同时出现，CPU响应中断的顺序是：外中断0、T0、外中断1、T1、串行口例如：若设置IP=12H，则CPU响应中断的顺序是：T0、串行口、外中断0、外中断1、T1,5.1 MCS-51单片机的中断系统,五、中断响应过程：1、中断采样：2、中断查询：3、中断响应：产生LCALL指令 中断响应时间：38个机器周期（标志位查询）1+（LCALL）2=3（IE、IP、RET、RETI）2+（MUL、DIV）4+（LCALL）2=8,5.1 MCS-51单片机的中断系统,五、中断请求的撤销：目的：使一次中断请求执行中断服务一次1、定时中断请求：转向中断服务程序自动撤销2、串行中断请求：在中断服务程序中使用指令撤销 软件撤销。3、边沿触发方式的外中断请求：转向中断服务程序自动撤销 4、电平触发方式的外中断请求：外加硬件电路撤销 P145 图6.2,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,一、定时方法种类：1、软件定时、2、硬件定时、3、可编程定时器定时二、定时和计数功能综述：1、由两个16位的加法计数器（TH0TL0、TH1TL1）进行计数，通过对TH0TL0和TH1TL1的初值设置，可控制计数长度2、定时功能是对内部机器周期计数，计数功能是对T0、T1引脚进行计数。3、计数频率：定时：一个机器周期，fosc/12计数：外来信号，频率 fosc/24,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：通过控制TCON、IE、IP、TMOD寄存器达到目的1、TCON、IE、IP有关位的控制意义,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：1、IP、IE、TCON有关位的控制意义2、TMOD寄存器介绍,T1,T0,GATE：门控位GATE=0，当TR=1时，启动定时器，软启动GATE=1，当TR=1且INT=1时，启动定时器，硬启动C/T=1，计数功能；C/T=0，定时功能。M1M0：定时器工作方式，0011指定工作方式03,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：1、IP、IE、TCON有关位的控制意义2、TMOD寄存器介绍3、初始化定时器/计数器的步骤：设置TMOD，控制定时器的工作方式设置TH、TL计数初值设置IE、IP,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：4、计数初值X的计算：计数方式：M-X=要计的数例如：使用T0工作于方式1计数，每计1000就溢出求计数初值 65536-X=1000，得X=64536D=FC18H,系统要求,某种方式下最长计数值方式0：M=8192方式1：M=65536方式2、3：M=256,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：4、计数初值X的计算：定时方式：（M-X）机器周期=要定时的时间例如：使用T1工作于方式1定时10mS，若fosc=6MHz，则计数初值=？（65536-X）2uS=10mS，得X=60536D=EC78H,系统要求,某种方式下最长计数值方式0：M=8192方式1：M=65536方式2、3：M=256,系统给出,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：1、IP、IE、TCON有关位的控制意义2、TMOD寄存器介绍3、初始化定时器/计数器（T/C）的步骤4、定时器/计数器（T/C）的使用步骤初始化T/C（TMOD、THTL、IE、IP）启动T/C：SETB TR查询方式：判TF，若=1，则转相应处理 中断方式：当TF=1时硬件自动转向中断入口地址，在 中断入口地址处按排相应处理程序即可,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：4、定时器/计数器（T/C）的使用步骤初始化T/C启动T/C：SETB TR查询方式：判TF，若=1，则转相应处理,5.2 MCS-51定时器/计数器的控制,三、定时器/计数器的控制：4、定时器/计数器（T/C）的使用步骤初始化T/C启动T/C：SETB TR中断方式：当TF=1时硬件自动转向中断入口地址，在中断入口地址处按排相应处理程序即可主程序：中断服务程序：,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,一、方式01、13位计数器：TH8TL52、计数长度：18192 定时长度：（18192）机器周期 例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式0产生500uS的等宽正方波连续脉冲，问计数初值应为多少？,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,一、方式0例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式0产生500uS的等宽正方波连续脉冲，问计数初值应为多少？解：（1）方式0最大的计数长度M=8192（2）当fosc=6MHz，机器周期为2uS设计数初值为X，则（8192-X）2uS=250 Us解得X=8067D=11111100，00011B所以，TH1=FCH，TL1=03H,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,二、方式11、16位计数器：TH8TL82、计数长度：165536 定时长度：（165536）机器周期 例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式1产生500uS的等宽正方波连续脉冲，并从P1.0输出，试编程。,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,二、方式1例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式1产生500uS的等宽正方波连续脉冲，并从P1.0输出，试编程。解：（1）计算计数初值设计数初值为X，则（65536-X）2uS=250 uS解得X=65411D=11111111，10000011B所以，TH1=FFH，TL1=83H（2）TMOD、IE、IP的确定（3）查询方式编程、中断方式编程,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,二、方式1例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式1产生500uS的等宽正方波连续脉冲，并从P1.0输出，试编程。解：（2）TMOD、IE、IP的确定TMOD：0001，XXXX 即10HIE：查询方式：00H；中断方式：1XX0，1000 即88HIP：00H,例：设单片机晶体振荡频率为6MHz，使用定时器1以方式1产生500uS的等宽正方波连续脉冲，并从P1.0输出，试编程。,（3）查询方式编程 MOV TMOD，#10H MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOPLOOP1：MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H CPL P1.0 AJMP LOOP,（3）中断方式编程 MOV TMOD，#10H MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H MOV IE，#88H MOV IP，#00H SETB TR1 SJMP$T1PRO：MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H CPL P1.0 RETI,主程序：,中断服务程序：,（3）中断方式编程 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP T1PRO ORG 0030HMAIN:MOV TMOD，#10H MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H MOV IE，#88H MOV IP，#00H SETB TR1 SJMP$,T1PRO：MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H CPL P1.0 RETI,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值1、8位计数器：TL8，TH8用来保存TL8的初值2、计数长度：1256 定时长度：（1256）机器周期 例：用定时器1方式2实现计数，每计100次，累加器加1，试编程。,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例：用定时器1方式2实现计数，每计100次，累加器加1，试编程。解：（1）计算计数初值设计数初值为X，则：256-X=100解得X=156D=9CH所以，TH1=9CH，TL1=9CH（2）TMOD、IE、IP的确定（3）查询方式编程、中断方式编程,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例：用定时器1方式2实现计数，每计100次，累加器加1，试编程。解：（2）TMOD、IE、IP的确定TMOD：0110，XXXX 即60HIE：查询方式：00H；中断方式：1XX0，1000 即88HIP：00H,例1：用定时器1方式2实现计数，每计100次，累加器加1，试编程。,（3）查询方式编程 MOV TMOD，#60H MOV TH1，#9CH MOV TL1，#9CH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOPLOOP1：INC A AJMP LOOP,（3）中断方式编程 MOV TMOD，#60H MOV TH1，#9CH MOV TL1，#9CH MOV IE，#88H MOV IP，#00H SETB TR1 SJMP$T1PRO：INC A RETI,主程序：,中断服务程序：,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例2：使用定时器0工作于方式2产生100uS的定时，从P1.0输出200uS的等宽正方波连续脉冲，单片机晶体振荡频率为6MHz，试编程。解：（1）计算计数初值设计数初值为X，则（256-X）2uS=100 uS解得X=206D=CEH所以，TH0=CEH，TL0=CEH（2）TMOD、IE、IP的确定（3）查询方式编程、中断方式编程,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例2：使用定时器0工作于方式2产生100uS的定时，从P1.0输出200uS的等宽正方波连续脉冲，单片机晶体振荡频率为6MHz，试编程。解：（2）TMOD、IE、IP的确定TMOD：XXXX，0010 即02HIE：查询方式：00H；中断方式：1XX0，0010 即82HIP：00H,例2：使用定时器0工作于方式2产生100uS的定时，从P1.0输出200uS的等宽正方波连续脉冲，单片机晶体振荡频率为6MHz，试编程。,（3）查询方式编程 MOV TMOD，#02H MOV TH1，#0CEH MOV TL1，#0CEH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOPLOOP1：CPL P1.0 AJMP LOOP,（3）中断方式编程 MOV TMOD，#02H MOV TH1，#0CEH MOV TL1，#0CEH MOV IE，#82H MOV IP，#00H SETB TR1 SJMP$T1PRO：CPL P1.0 RETI,主程序：,中断服务程序：,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例3：有晶体振荡频率为12MHz的单片机，使用定时器0以方式2从P1.0输出周期占空比为1：10的矩形方波，试编程。思路：即所求矩形方波高电平为40 uS，低电平为360 uS。使T0定时40 uS。当P1.0为高电平时，每定时时间到使P1.0变为低电平；当P1.0为低电平时，每定时时间到使R7减1，（R7初值为9），当R7减到0时，使P1.0变为高电平。,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例3：有晶体振荡频率为12MHz的单片机，使用定时器0以方式2从P1.0输出周期占空比为1：10的矩形方波，试编程。解：（1）计算计数初值设计数初值为X，则（256-X）1uS=40 uS解得X=216D=D8H所以，TH0=D8H，TL0=D8H（2）TMOD、IE、IP的确定（3）查询方式编程、中断方式编程,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,三、方式2 8位重装计数初值例3：有晶体振荡频率为12MHz的单片机，使用定时器0以方式2从P1.0输出周期占空比为1：10的矩形方波，试编程。解：（2）TMOD、IE、IP的确定TMOD：XXXX，0010 即02HIE：查询方式：00H；（中断方式：1XX0，0010 即82H）（IP：00H）,例3：有晶体振荡频率为12MHz的单片机，使用定时器0以方式2从P1.0输出周期占空比为1：10的矩形方波，试编程。,溢出处理：,例3：有晶体振荡频率为12MHz的单片机，使用定时器0以方式2从P1.0输出周期占空比为1：10的矩形方波，试编程。,（3）查询方式编程 MOV R7，#09H MOV TMOD，#02H MOV TH1，#0CEH MOV TL1，#0CEH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP,溢出处理：LOOP1：JB P1.0，LOOP2 DJNZ R7，LOOP3 MOV R7，#09H SETB P1.0LOOP3：AJMP LOOP CLR P1.0 AJMP LOOP3,四、方式3特点：T0：被拆分成两个独立的8位计数器TH0、TL0，TL0能作计数器用也能作定时器用，TH0只能作定时器用，TH0占用了T1的溢出标志TF1和启动控制位TR1。T1：当T0工作于方式3时，T1可工作于方式0、1、2，用作波特率发生器用。,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,五、定时器/计数器的应用例1：用51定时器/计数器0工作于方式1产生时钟计时，每秒到给内部RAM的SEC地址加1，每60秒到给内部RAM的MIN地址加1，并使SEC清0。fosc=6MHz解：（1）计算计数初值（2）TMOD、IE、IP的确定（3）查询方式编程、中断方式编程,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,五、定时器/计数器的应用例1：用51定时器/计数器0工作于方式1产生时钟计时，每秒到给内部RAM的SEC地址加1，每60秒到给内部RAM的MIN地址加1，并使SEC清0。fosc=6MHz思路：设T0工作于方式1定时100mS，每定时时间到R7减1（R7的初值为10），当R7=0时即1秒到（1）计算计数初值计数初值为X，则（65536-X）2uS=100mS解得X=15536D=3CB0H所以，TH0=3CH，TL0=B0H,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,五、定时器/计数器的应用例1：用51定时器/计数器0工作于方式1产生时钟计时，每秒到给内部RAM的SEC地址加1，每60秒到给内部RAM的MIN地址加1，并使SEC清0。fosc=6MHz解：（2）TMOD、IE、IP的确定TMOD：XXXX，0001 即01HIE：中断方式：1XX0，0010 即82HIP：00H,5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式,程序流程：,主程序流程,中断服务流程,主程序 ORG 0000H AJMP STR ORG 000BH AJMP T0P ORG 0030HSTR:MOV R7,#10 MOV SEC,#00H MOV MIN,#00H MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H MOV IE,#82H MOV IP,#00H SETB TR0 SJMP$,中断服务流程T0P:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R7,T0P0 INC SEC CJNE SEC,#60,T0P0 MOV SEC,#00H INC MINT0P0:RETI,程序：,