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1、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、P
2、3.3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
3、 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
4、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=
5、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
6、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：
7、 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
8、、 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
9、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
10、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,
11、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
12、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0 1、13位计数器：TH8TL5 2、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
13、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1 1、16位计数器：TH8TL8 2、计数长度：165536 定时长
14、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-5
15、1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,,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 T
16、R1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1：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 0030H MA
17、IN: 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
18、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60H IE：查询方式：00H； 中断方式：1XX0，1000 即88H IP：00H,,例1：用定时器1方式2实现计数，每计100次
19、，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 TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1： 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
20、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、
21、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,,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 TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP LOOP1：CPL P1.0 AJMP LOOP,,（3）中断方式编程 MOV TMOD
22、，#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，（
23、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
24、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）,,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，#
25、0CEH MOV IE，#00H MOV IP，#00H SETB TR1 LOOP：JBC TF1，LOOP1 AJMP LOOP,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,,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
26、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
27、，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01H IE：中断方式：1XX0，0010 即82H IP：00H,5.3
28、 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 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：,