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单片机原理及应用

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

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  1. 单片机原理及应用 第五章 中断与定时

  2. §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 yjia@zjip.com

  3. §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 yjia@zjip.com

  4. §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 yjia@zjip.com

  5. §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 yjia@zjip.com

  6. §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。 yjia@zjip.com

  7. §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） yjia@zjip.com

  8. §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： yjia@zjip.com

  9. §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 yjia@zjip.com

  10. §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。。。。 yjia@zjip.com

  11. §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 yjia@zjip.com

  12. §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：3~8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 yjia@zjip.com

  13. §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 yjia@zjip.com

  14. §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 yjia@zjip.com

  15. §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 yjia@zjip.com

  16. §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 T0 T1 • 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，00~11指定工作方式0~3 yjia@zjip.com

  17. §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 yjia@zjip.com

  18. §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 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 系统要求 yjia@zjip.com

  19. §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 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 系统要求 系统给出 yjia@zjip.com

  20. §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 yjia@zjip.com

  21. 初始化T/C 启动T/C TF=1? N Y 清TF位 重送TH、TL 溢出处理 §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 • 查询方式：判TF，若=1，则转相应处理 yjia@zjip.com

  22. 初始化T/C 重送TH、TL 启动T/C 溢出处理 （其它处理），并等待中断 中断返回 §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： yjia@zjip.com

  23. §5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式 • 一、方式0 1、13位计数器：TH8TL5 2、计数长度：1~8192 定时长度：（1~8192）×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？ yjia@zjip.com

  24. §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 yjia@zjip.com

  25. §5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式 • 二、方式1 1、16位计数器：TH8TL8 2、计数长度：1~65536 定时长度：（1~65536）×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。 yjia@zjip.com

  26. §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 yjia@zjip.com

  27. §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10H IE：查询方式：00H； 中断方式：1XX0，1000 即88H IP：00H yjia@zjip.com

  28. （3）查询方式编程 MOV TMOD，#10H MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1：MOV TH1，#0FFH MOV TL1，#83H CPL P1.0 AJMP LOOP 初始化T/C 启动T/C TF1=1? N Y 清TF1位 重送TH1、TL1 溢出处理 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。 yjia@zjip.com

  29. （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 初始化T/C 重送TH1、TL1 启动T/C 溢出处理 （其它处理），并等待中断 中断返回 主程序： 中断服务程序： yjia@zjip.com

  30. （3）中断方式编程 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP T1PRO ORG 0030H MAIN: 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 yjia@zjip.com

  31. §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：1~256 定时长度：（1~256）×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。 yjia@zjip.com

  32. §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 yjia@zjip.com

  33. §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60H IE：查询方式：00H； 中断方式：1XX0，1000 即88H IP：00H yjia@zjip.com

  34. （3）查询方式编程 MOV TMOD，#60H MOV TH1，#9CH MOV TL1，#9CH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1： INC A AJMP LOOP 初始化T/C 启动T/C TF1=1? N Y 清TF1位 重送TH1、TL1 溢出处理 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。 yjia@zjip.com

  35. （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 初始化T/C 重送TH1、TL1 启动T/C 溢出处理 （其它处理），并等待中断 中断返回 主程序： 中断服务程序： yjia@zjip.com

  36. §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 yjia@zjip.com

  37. §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02H IE：查询方式：00H； 中断方式：1XX0，0010 即82H IP：00H yjia@zjip.com

  38. （3）查询方式编程 MOV TMOD，#02H MOV TH1，#0CEH MOV TL1，#0CEH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1：CPL P1.0 AJMP LOOP 初始化T/C 启动T/C TF0=1? N Y 清TF0位 重送TH0、TL0 溢出处理 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。 yjia@zjip.com

  39. （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 初始化T/C 重送TH0、TL0 启动T/C 溢出处理 （其它处理），并等待中断 中断返回 主程序： 中断服务程序： yjia@zjip.com

  40. §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40uS，低电平为360uS。 • 使T0定时40uS。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。 yjia@zjip.com

  41. §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 =40uS 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 yjia@zjip.com

  42. §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02H IE：查询方式：00H； （中断方式：1XX0，0010 即82H） （IP：00H） yjia@zjip.com

  43. 溢出处理： 初始化T/C、R7 启动T/C TF0=1? N P1.0=1? Y Y N 清TF0位 P1.0=0 R7-1=0? N 重送TH0、TL0 Y R7=09H 溢出处理 P1.0=1 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。 yjia@zjip.com

  44. （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 TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP 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： LOOP1：JB P1.0，LOOP2 DJNZ R7，LOOP3 MOV R7，#09H SETB P1.0 LOOP3： AJMP LOOP CLR P1.0 AJMP LOOP3 yjia@zjip.com

  45. §5.3 MCS-51定时器/计数器工作方式 • 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。 yjia@zjip.com

  46. §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 yjia@zjip.com

  47. §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 yjia@zjip.com

  48. §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01H IE：中断方式：1XX0，0010 即82H IP：00H yjia@zjip.com

  49. 主程序流程 中断服务流程 重送TH0、TL0 初始化T/C 初始化R7 初始化SEC、MIN N R7-1≠0? Y (SEC)=(SEC)+1 启动T/C N (SEC)=60? （其它处理），并等待中断 Y （SEC）=0 (MIN)=(MIN)+1 中断返回 程序流程： yjia@zjip.com

  50. 主程序 ORG 0000H AJMP STR ORG 000BH AJMP T0P ORG 0030H STR: 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 MIN T0P0: RETI 程序： yjia@zjip.com

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