第六章 MCS-51 中断与定时系统

1. 第六章 MCS-51中断与定时系统 6.1 MCS-51单片机中断系统 6-1-1 单片机中断技术概述 中断的概念 计算机理论中中断技术的含义：资源共享技术 中断的功能： 实现CPU与外部设备的速度配合； 实现实时控制； 实现故障及时发现； 实现人机联系。

2. 中断处理： 现场保护，恢复现场； 开中断，关中断； 执行中断服务程序； 中断返回。

3. 向CPU发出中断请求的地方，称之为中断源。 MCS-51单片机中断源：3类共5个。 6-1-2 中断源 外部中断0；中断请求信号来自引脚 （P3.2） 外部中断1；中断请求信号来自引脚 （P3.3） 定时中断0； 定时中断1； 串行口中断。

4. 外部中断请求信号来自引脚 （P3.2）和 （ P3.3） 请求方式有两种：电平方式；脉冲方式。 通过TCON的IT0、IT1选择， 电平方式（IT0（IT1）=0）：低电平有效 脉冲方式（IT0（IT1）=1）：脉冲负跳变有效 定时中断（内部中断）：满足定时、计数的需要。 定时状态，计数状态 两个16位寄存器。对应T0、T1 （专用寄存器8AH、8BH，8CH、8DH） 寄存器溢出作为有效中断请求信号

5. 串行中断（内部中断）：用于串行数据传送 串行口缓冲器SBUF（8位专用寄存器99H）， 不能进行位寻址 MOV A， SBUF ；接收 MOV SBUF，A ；发送

6. 6-1-3 中断控制 定时器控制寄存器（TCON） 字节地址88H 功能： 定时器/计数器控制功能； 中断控制功能。

7. IE0（IE1）——外中断请求标志位 硬件置位——当CPU采样到 出现有效中断请求时。 中断响应完成，转向中断服务程序时，硬件自动清零。 IT0（IT1）——外中断请求信号方式控制位 IT0（IT1）=1脉冲方式（负跳变有效）； IT0（IT1）=0电平方式（低电平有效）。 TF0（IF1）——计数溢出标志 硬件置位——当计数器产生计数溢出时。 转向中断服务程序时，硬件清零。

8. 串行口控制寄存器（SCON） 字节地址98H TI——串行口发送中断请求标志位 当发送完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序 后，用软件清零。 RI——串行口接收中断请求标志位 当接收完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序 后，用软件清零。

9. 中断允许控制寄存器（IE） 字节地址A8H EA——中断允许总控制位 EA=0 中断总禁止； EA=1 中断总允许 EX0（EX1）——外部中断允许控制位 EX0（EX1）=0 禁止外中断； EX0（EX1）=1 允许外中断

10. ET0（ET1）——定时/计数中断允许控制位 ET0（ET1）=0 禁止定时（计数）中断； ET0（ET1）=1 允许定时（计数）中断 ES——串行中断允许控制位 ES=0 禁止串行中断； ES=1 允许串行中断

11. 中断优先级控制寄存器（IE） 字节地址B8H PS——串行中断优先级设定位； PT1——定时中断1优先级设定位 PT0——定时中断0优先级设定位 PX1——外部中断1优先级设定位 PX0——外部中断0优先级设定位 0：优先级低 1：优先级高

12. 中断优先级控制原则： 1）低优先级中断请求不能打断高优先级中断请求；高优先级中断请求可以打断低优先级中断请求。 2）如果一个中断请求已被响应，则同级的其他中断响应将被禁止。 3）如果同级的多个中断请求同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求被响应。 查询次序： 外部中断0定时中断0外部中断1定时中断1串行中断。

13. 外部中断请求采样：（S5P2对中断请求引脚采样）外部中断请求采样：（S5P2对中断请求引脚采样） 采样 引脚 电平方式：采样到低电平，中断请求有效，IE0（IE1）置1 脉冲方式：在两个相邻机器周期采样到先高电平后低电平，则中断请求有效，IE0（IE1）置1。 6-1-4 中断响应过程

14. 定时/计数器0 定时/计数器1 串行发送 串行接收 内部中断请求：（定时/计数器中断，串行中断） 中断请求发生在单片机芯片内部，不存在中断请求采样问题 直接置位相应的中断请求标志位。

15. 中断查询与响应 中断查询 当中断源有了有效的中断请求信号，并将其锁定在相应的 中断请求标志位中，CPU通过对这些标志位的查询，感知 中断请求。 MCS-51单片机在每个机器周期的S6状态按中断优先级次序 对中断请求标志位进行查询。 查询有标志位为1，在紧接的下一个机器周期开始中断响应。

16. 中断响应 由硬件自动生成一条LCALL长调用指令。 LCALL addr16（指向相应中断入口地址） 对于外部中断0响应 LCALL 0003H 存在下列情况之一，中断响应无法进行 1）CPU正在处于一个同级或高级的中断服务中； 2）查询中断请求的机器周期不是当前执行指令的最后一个 机器周期； 3）当前指令是返回指令（RET，RET1）或访问IE，IP指令。 中断响应时间：3~8个机器周期

17. 1）定时器/计数器中断硬件撤除； 中断响应后自动清TF0（TF1）标志位。 6-1-5 中断请求的撤消 2）外部中断自动与强制撤除； 中断响应后硬件自动清IE0（IE1）标志位 脉冲请求方式，自动撤除； 电平请求方式强制撤除。

18. 电平方式外部中断请求撤除电路 电平方式外部中断请求信号的真正撤除，是通过软件实现的 3）串行中断软件撤除 标志位TI，RI不能通过硬件清零。只能在中断响应后用软件 清除。

19. 6-2 MCS-51单片机的定时器/计数器 6-2-1 定时方法概述 软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不需要外加硬件电路，但增加CPU开销。 硬件定时：通过硬件电路实现定时，不占用CPU时间，但使用不够方便。 可编程定时器定时：通过对系统时钟脉冲的计数实现定时。计数值通过程序设定，定时准确，使用方便灵活。

20. 6-2-2 定时器/计数器的定时和计数功能 MCS-51系列单片机有两个可编程定时器/计数器：T0、T1， 16位寄存器，加法计数结构，地址为： T0（TH0，TL0）：8CH，8AH T1（TH1，TL0）：8DH，8BH 特殊功能寄存器 每个寄存器（T0，T1）都具有定时和计数功能

21. MCS-51定时/计数器核心是一个16位计数器（寄存器）。MCS-51定时/计数器核心是一个16位计数器（寄存器）。 加1信号来源：外部计数脉冲、内部时钟脉冲。 信号来源方式：由特殊功能寄存器TMOD设置位C/T确定。 ，计数方式（外部）； ，定时方式（内部）。

22. 定时方式： MCS-51典型的指令周期（执行一条指令的时间）为一个机器周期。机器频率是振荡频率的12分频。 主频为12MHz，机器周期为1μs，也就是说12M晶振时，每1μs定时寄存器完成加1操作。 一旦振荡周期确定，机器周期亦确定。

23. 计数方式 计数脉冲来源于T0（P3.4）、T1（P3.5）口。当检测到输入引脚的电平由高跳变到低时，计数器加1。 采样（S5P2）、加1（S3P1）操作。发生在两个机器周期，因此需要2个机器周期才能识别一个从“1”到“0”的跳变。最高计数频率为振荡频率1/24，计数频率周期必须大于2μs才能满足作为计数脉冲。

24. 6-2-3 MCS-51定时/计数器控制与状态寄存器 工作方式控制寄存器TMOD（状态寄存器） 字节地址89H（不可以位寻址）

25. M1M0为操作方式选择位 ：选择定时/计数器模式 ，计数模式； ，定时模式 GATE：选通控制 GATE=0，选通， 通过TRX启动定时器。 GATE=1， 端口高电平，通过TRX启动定时器。

26. 启停与中断控制寄存器TCON（控制寄存器） 字节地址88H TCON由定时/计数器和中断系统合用。 TR0：定时/计数器0启停控制位 由软件控制定时/计数器0的启动/停止。 TR1：定时/计数器1启停控制位 由软件控制定时/计数器1的启动/停止。

27. TF0：定时/计数器0中断请求标志位 当定时/计数器0计数回0时，由内部硬件置位TF0（TF0=1），请求中断。中断服务程序一旦执行，硬件自动清0（TF0=0）。 TF1：定时/计数器1中断请求标志位 当定时/计数器1计数回0时，由内部硬件置位TF1（TF1=1），请求中断。中断服务程序一旦执行，硬件自动清0（TF1=0）。

28. IE0：外部中断0中断请求标志 IT0=1， 负跳变触发中断，硬件置IE0=1，当转向中断服务程序后，硬件自动清IE0=0。 IT0=0， 低电平触发中断。硬件置IE0=1，当转向中断服务程序后，硬件自动清IE0=0。 IE1：外部中断1中断请求标志 IT1=1， 负跳变触发中断，硬件置IE1=1，当转向中断服务程序后，硬件自动清IE1=0。 IT1=0， 低电平触发中断。硬件置IE1=1，当转向中断服务程序后，硬件自动清IE1=0。

29. IT0：外部中断0触发方式控制位 软件设置。IT0=1，外部中断 ，发生10跳变，产生中断请求，向主机申请中断。IT0=0，则 端口低电平触发中断。 IT1：外部中断1触发方式控制位 软件设置。IT1=1，外部中断 ，发生10跳变，产生中断请求，向主机申请中断。IT1=0，则 端口低电平触发中断。以上后四项用于中断系统。 TCON可位寻址，其位地址为88H—8FH。

30. 4-3 定时/计数器的工作方式 设置 （TMOD寄存器）选择定时模式还是计数模式; 对M1M0的设置，用于选择T0、T1的四种操作（工作）方式。 TL0、TL1，TH0、TH1两对定时/计数器

31. （1）定时/计数方式0（13位计数器） 以定时/计数器0（T0）为例 TH0全部8位，TL0低5位构成13位定时/计数器。 当 时（定时方式），开关接至振荡12分频输出； 当 时（计数方式），开关接通T0（P3.4）当计数脉冲发生负跳变计数器加1。

33. 定时/计数方式1（16位计数器） 逻辑结构和方式0完全一样，只是TL是8位计数器。 计数范围1—65536 如晶振6MHz，最小定时时间为：2s（机器周期） 最大定时时间为：131ms。

34. 定时/计数方式2（自动再装入8位计数器） THx，TLx相互独立（x=0，1）。 TLx作为8位计数器，THx是初值寄存器。TLx溢出后，置TFx申请中断。THx初值重新装入TLx。只需通过软件设置一次，启动后无限次定时/计数运行。（自动进行下一次）

35. 定时/计数方式3（T0分成两个8位计数器，T1无效）定时/计数方式3（T0分成两个8位计数器，T1无效） 将T0分成两个独立的8位计数器。TL0组成完整的8位定时/计数器；既能定时，又能计数。 TH0只能组成8位定时器（内部脉冲）。只能定时。 TL0占用T0全部控制信号及中断请求标志位（TR0、TF0等） TH0只能借用TR1和TF1。 P3.5口(T1外部计数脉冲输入口)不能占用。

36. 4-4 定时/计数器应用 基本步骤： 工作方式控制字（TMOD）的设置； 计数初值的计算并装入THx、TLx； 中断允许位Etx、EA的设置，使主机开放中断； 启/停位TRx的设置。

37. 定时应用有查询、中断两种方式。 计数初值的确定 在方式0下，当为计数方式时，计数值范围1—8192（213） 在方式1下，当为计数方式时，计数值范围1—65536（216） 在方式2下，当为计数方式时，计数值范围1—256（28 ）

38. 当为定时方式时， 定时时间：（2n –计数初值）*机器周期

39. 如晶振周期6MHz，机器周期为2s。 在方式0下 最小定时时间为：2s 最大定时时间为：16384s（8192*2） 在方式1下 最小定时时间为：2s 最大定时时间为：131ms（65536*2）

40. 例题：生成周期为500 s的等宽正方波。机器晶振 6MHz。使用T1以方式0工作，由P1.0输出 500 s 机器周期：2 s。定时时间250 s。 以250 s为周期在P1.0端交替输出高低电平。

41. 8067-4096=3971 1 3971-2048=1923 1 1923-1024=899 1 899-512=387 1 387-256=131 1 131-128=3 1 64 0 32 0 16 0 8 0 4 0 二进制表示： 1111110000011

42. 程序设计（查询方式）： MOV TMOD，#00H ；设置T1 MOV TH1，#0FCH ；计数初值 MOV TL1，#03H ； MOV IE，#00H ；禁止中断 SETB TR1 ；启动定时 LOOP： JBC TF1，LOOP1 ；查询计数溢出 AJMP LOOP LOOP1： MOV TH1，#FCH ；重新设置计数初值 MOV TL1，#03H ； CLR TF1 ；清溢出标志 CPL P1.0 ；输出 AJMP LOOP ；重复循环

43. 定时工作方式1（16位计数器） T1，通过中断方式完成

44. 程序设计（中断方式）： MOV TMOD，#10H ；设置T1 MOV TH1，#0FFH ；计数初值 MOV TL1，#0A1H ； SETB EA ；开中断 SETB ET1 ；T1允许中断 LOOP： SETB TR1 ；定时开始 HERE： SJMP HERE INIT： MOV TH1，#0FFH ；重新设置计数初值 MOV TL1，#0A1H ； CPL P1.0 ；输出 RET1 ；中断返回

45. 使用T1，以工作方式1，定时5秒 定时100ms，循环50次，进入中断服务程序。