MCS-51终端系统教学课件PPT单片机中断定时器计数器.pptx

mcs-51及其5l子系列的其它成员都具有相同的中断结构。 8051有5个中断源2个外部中断源int0和int1，2个片内定时器计数器溢出中断源，1个片内串行口中断源。 分为两级高级中断和低级中断。其中任何一个中断源的优先级均可由软件设定为高级或低级，能实现两级中断服务程序嵌套 。 都是可屏蔽的，由软件设定。,第五章 mcs-51的中断系统,中断允许寄存器ie控制,中断优先级寄存器ip控制,中断触发方式位it控制,一、mcs51的中断源,1.中断源 1) 外部中断0请求，由p3.2引脚输入。可由用户设定为两种触发方式，（电平触发方式还是边沿触发方式）。一旦输入信号有效，则向cpu申请中断，并且将中断标志ie0置1。 2) 外部中断1请求，由p3.3引脚输入。亦可由用户设定为电平触发方式还是边沿触发方式。一旦输人信号有效，则向cpu申请中断，并将中断标志ie1置1。,3）片内定时器t0溢出中断请求。当定时器t0产生溢出时，t0中断请求标志tf0 置1，请求中断处理。 4)片内定时器t1溢出中断请求。当定时器t1产生溢出时，t1中断请求标志tf1置l，请求中断处理。 5)片内串行口发送接收中断请求。当通过串行口发送或接收完一帧串行数据时，串行口中断请求标志ti或ri置1，请求中断处理。,2.中断请求标志,(1)tcon的中断标志 tcon是专用寄存器，字节地址为88h，它锁存了外部和的中断请求标志及t0和t1的溢出中断请求标志,1)it0：选择外部中断0（int0）触发方式控制位。 it0=0 int0为电平触发方式。 2)ie0：外部中断0请求标志位。ie01，外部中断0向cpu申请中断。 3)it1：选择外部中断1（int1）触发方式控制位。 4)1e1：外部中断1请求标志位。ie11时，外部中断1向cpu申请中断。 5)tf0：片内定时器t0溢出中断请求标志。t0被启动后，从初始值开始进行加1计数，当最高位产生溢出时置tf01，向cpu申请中断，直到cpu响应该中断时，才由硬件自动将tf0清0，也可由软件查询该标志，并用软件清0。 6)tf1：片内定时器t1溢出中断请求标志，其操作功能与tf0类同。,scon是串行口控制寄存器，与中断有关的是它的低两位ti和ri。 1) ti（scon.1）：串行口发送中断标志位。每发送完一个串行帧，由硬件置位ti。cpu响应中断时，不能清除ti，ti必须由软件清除。 2）ri(scon.0)：串行口接收中断标志位，当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位ri。同样，ri必须由软件清除。,scon,2)scon的中断标志,二、mcs51的中断控制,1、中断允许寄存器ie中断的允许与开放,2中断优先级寄存器ip 中断优先级控制,内部自然优先级： 入口地址 int0 高 0003h t0 000bh int1 0013h t1 001bh ti/ri 底 0023h,中断处理过程一般分为三个阶段，即中断响应、中断处理和中断返回。,三、响应中断的条件及过程,1.中断响应 （1）中断响应的条件 1）有中断源发出请求信号 2）中断是开放的（总允许、源允许） 3）没有封锁（受阻），受阻情况是： cpu正在执行同级或高一级的中断服务程序； 现行机器周期不是正在执行的指令的最后一个机器周期，即现行指令完成前不响应任何中断请求； 当前正在执行的是中断返回指令reti或访问专用寄存器ie或ip的指令。也就是说，在执行reti或是访问ie、ip的指令后，至少需要再执行条其他指令，才会响应中断请求。,2）中断响应过程 进入中断响应周期。cpu在中断响应周期要完成下列操作： 1) 根据中断请求源的优先级高低， 使相应的优先级状态触发器置1。 2) 清相应中断请求标志位ie0、 ie1、tf0或tf1 3) 保留断点，把pc内容 压入堆 保存。 4) 把被响应的中断源服务 程序入口地址送入pc，输入相应 中断服务程序。,2.中断服务与返回 在编写中断服务程序时加注意的几点： 1)因各入口地址之间只相隔8个字节，一般的中断服务程序是存放不下的。所以通常在中断入口地址单元处存放条无条件转移指令，这样就可使中断服务程序灵活地安排在64kb程序存储器的任何空间。 2)若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可先用软件关闭cpu中断，或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断。 3)注意在保护现场和恢复现场。 4）中断服务程序的最后一条是返回指令reti，该指令将清除响应中断时被置位的优先级状态触发器，然后自动将断点地址从栈顶弹出，装入程序计数器pc，使程序返回到被中断的程序断点处，继续向下执行。,3.中断请求的撤除 cpu响应中断请求后，在中断返回(reti)前，该中断请求信号必须撤除，否则会引起另外一次中断。 注意：采用边沿触发的外部中断标志ie0或iel和定时器中断标志tf0或tfl，cpu响应中断后能用硬件自动情除。 但在电平触发时，ie0或iel受外部引脚中断信号(或)的直接控制，cpu无法控制ie0或iel，需要另外考虑撤除中断请求信号的措施，如通过外加硬件电路，并配合软件来解决；串行口中断请求标志ti和ri也不能由硬件自动清除，需要在中断服务程序中，用软件来清除相应的中断请求标志 。,小结：1、硬件构成 2、存储器组织 3、中断系统,mcs-51子系列单片机内有两个可编程的定时器计数器 t0和t1；它可由用户程序选择其工作方式，设定其工作参 数和条件。,第六章 mcs51定时/计数器及其应用,本章重点： 定时/计数器的编程结构 控制字与编程方法 应用编程,第一节 定时/计数器的结构与工作原理,一、定时/计数器的逻辑结构 定时计数器的结构如图所示。,定时/计数器的核心部件是加1计数器，其输入的计数脉冲有两个来源。当加到计数器为全“1”时，再输入一个脉冲，就使计数器回零，同时产生溢出脉冲使tcon中溢出中断标志tf0或tf1置1，并可向cpu申请中断。,1. 定时器工作方式时，对机器周期tm计数。这时计数器的计数脉冲由振荡器的12分频信号产生，即每经过一个机器周期，计数值加1，直至计满溢出。在机器周期固定的情况下，定时时间的长短与计数器事先装入的初值有关，装入的初值越大，定时越短。,2. 计数器工作方式时，通过引脚t0(p3.4)和t1(p3.5)对外部脉冲信号计数。当t0或t1脚上输入的脉冲信号出现由1到0的负跳变时，计数器值加1。,二、定时/计数器的工作原理,第二节 定时/计数器的控制与工作方式,应用问题 1、定时/计数如何设定？ 2、定时/计数器如何启动？ 3、定时/计数的值如何设定？ 单片机内部的定时/计数器是一种可编程器件，可设置为四种工作方式，由两个8位专用寄存器tmod和tcon进行管理与控制。,单片机内部的定时/计数器是一种可编程器件，可设置为四种工作方式，由两个8位专用寄存器tmod和tcon进行管理与控制。,一、定时计数器的管理与控制 1.工作方式寄存器tmod 用于选定定时/计数器的工作方式、启动方式等。,与t0同,1）用于设置定时/计数器的工作方式(03)； m1 m1 2）选择定时/计数ct* ； c/t=0-定时，c/t=1-计数 3）启动控制方式选择-内/外； gate：门控位，启动方式设定 gate0 - 允许软件位tr0或tr1启动； gate1 - 允许外部引脚信号int0/int1启动。,2、定时器控制寄存器tcon 1) tf1 定时器1溢出标志 2) tr1 定时器1运行控制位 3) tf0 定时器0溢出标志 4) tr0 定时器0运行控制位 5) ie1 外部中断1请求标志 6) it1 外中断1触发方式选择位 7) ie0 外部中断0请求标志 8) it0 外部断0触发方式选择位。,注意：复位后tmod、tcon各位均清零。 例：启动t0工作，用指令 setb tr0,例如：设定时器t0工作于方式1定时，由软件启动控制，则可用如下指令来装入控制字。 mov tmod，#00000001b；或 mov tmod，#01h； 练习：设定时器t1工作于方式2计数，由外部脉冲启动，试写入方式控制字。,通过控制tmod中的m1,m0位选择定时器4种工作方式。这4种工作方式的实质是对t0（或t1）的两个8位计数器th0、tl0（或th1、tl1）的计数操作方式而言。,二、定时/计数器的工作方式,1.方式0,方式0下的逻辑结构图,（1）c/t=1为计数工作方式，计数脉冲由t1引脚输入。计数个数 n=（ 213初值x） （2）c/t=0为定时工作方式，计数脉冲为时钟频率fosc/12。 定时时间t=（213初值x）*时钟周期*12 x 213定时时间t/时钟周期*12,方式0下工作时：,思考： （1）最大计数或定时时的初值 x 是多少？ （2）时钟频率为12mhz时，方式0最大定时时间是多少？,2.方式1 定时/计数器工作于方式1时为一个16位的计数器。其逻辑结构、操作及运行控制几乎与方式0完全样，差别仅在于计数器的位数不同。,定时工作方式1时，定时时间为： 定时时间 t (216计数初值tc)机器周期 用于计数器工作方式时， 最大计数值为： 21665536,3. 方式2 定时/计数器工作于方式2时，将两个8位计数器thx、tlx分成独立的两部分，组成一个可自动重装载的8位定时/计数器。其逻辑结构如图所示。,方式2的控制运行与方式0、方式1相同。 用于定时工作方式时，定时时间t为：t(28计数初值x)机器周期 用于计数工作方式时，最大计数值(初值0时)是28。方式2特别适合于用作较精确的定时和脉冲信号发生器。还常用作串行口波特率发生器 。,4.方式3 方式3只适用于定时器t0。在方式3下，t0被分成两个相互独立的8位计数器tl0和th0，如图所示 。,1）th0和tl0变成2个分开的计数器。 2）tl0占用了全部的定时器控制位。 （c/t, gate, tr0, tf0） 3）th0只能用于定时方式，运行控制位和溢出标志位则借用定时器1的tr1和tf1。 4）在t0设置为方式3工作时，一般是将定时器t1作为串行口波特率发生器，或用于不需要中断的场合。相当于增加了一个8位的定时器。,定时/计数器工作于方式3时：,第三节 定时/计数器的应用,一、定时/计数器计数初始化 1. 定时计数器的初始化方法 初始化的主要是对tcon和tmod编程，计算和装载t0和t1的计数初值。,（1）初始化步骤 1）分析定时器计数器的工作方式，将方式字写入tmod寄存器； （ 定/计、内/外启动、工作方式） 2)计算t0或t1中的计数初值，并将其写入th0、tl0或th1、tl1； 3)根据需要开放cpu和定时计数器的中断，即对ie和ip寄存器编程； 4)启动定时器计数器工作：若要求用软件启动，编程时对tr0或tr1置位即可启动；若由外部中断引脚电平启动，则对tr0或tr1置位后，还需给外引脚(或)提供启动电平。,1）计数器模式时的计数初值 x2mn （m为计数器位数，n为要求的计数值） x0，计数器的计数值最大 2m,2）定时器模式时的计数初值 定时时间为：t(2m计数初值x )机器周期 计数初值 x 2m -（t/12*t osc ）,（2）计数器初值的计算,213 8192 （方式0） 216 65536 （方式1） 28 256（方式2及方式3 ）,若系统时钟频率 fosc12mhz，1机器周期1s； 方式0：m13， tmax 213*机器周期8192s 方式1：m16， tmax216*机器周期65536s 方式2： m8， tmax28*机器周期256s （方式3同）,x = 605360ec78h,x0，定时器的定时时间最大： tmax 2m机器周期,例如，若fosc6mhz，定时时间为10ms，使用定时器t0工作于方式1 ,则初值：,编写初始化程序的步骤； 1）方式控制字送 tmod mov tmod，# 2）计数器的初值送th、tl（0/1） mov th0，# mov tl0，# 3）根据需要开放中断和设定优先级 即对ie和ip赋初值(可位寻址） 4) 启动t0/t1开始工作-置位tr0/1 setb tr0/1 5）等待溢出信号的出现（如何进入处理程序？） （查询法或中断法）,2. 定时/计数器初始化举例,例4-1:要求定时器t1于方式1，定时50ms，由软件启动，允许中断。设系统时钟频率fosc6mhz，编写初始化程序段。 解：1）方式控制字为 00010000b=10h 2）计数初值为 x1,t1初始化程序段如下： mov tmod，#10h ；写入工作方式字 mov th1，#9eh ；写入计数初值 mov tl1，#58h setb et1 ；开放t1中断 setb ea ；开放cpu中断 setb tr1 ；启动t1工作 ,例4-2: 要求利用定时/计数器t0对t0引脚（p3.4）出现的脉冲计数，每计数100个脉冲向cpu申请中断，设由由软件启动。编写初始化程序段。 解：1）经分析，可设定时器t0工作于方式2计数，方式控制字为0000110b=06h 2）要求的计数值n=100，则计数初值为 28-100=156,初始化程序段如下： mov tmod，#06h ；写入工作方式字 mov th0，#156 ；写入计数初值 mov tl0，#156 setb et0 ；开放t0、 cpu中断 setb ea setb tr0 ；启动t0工作,注意：方式2时初值必须同时写入th和tl,二、定时/计数器计数应用举例,在应用定时计数器时，溢出标志tfx置位后既可由硬件向cpu申请中断，也可通过用户程序查询tfx的状态，因此对计数溢出信息的处理有以下两种方法。 中断法在定时器初始化时要开放对应的源允许（et0或et1）和总允许，在启动后等待中断。当计数器溢出中断，cpu将程序转到中断服务程序入口，因此应在中断服务程序中安排相应的处理程序。 查询法既在定时器初始化并启动后，在程序中安排指令查询tfx的状态。 lp：jbc tf0，next ；tf0为1，转后面的处理程序，并将tf0复位 sjmp lp ；tf0为0，继续查询 next：,注意：中断法时，cpu响应中断会自动清tf,第三节 定时/计数器的应用,采用查询方式时的一般编程模式： org 0030h main： mov tmod，# mov th0，# mov tl0，# - setb tr0 wait： jbc tf0，next； sjmp wait； next：mov th0，#；重装 mov tl0，# ；初值 - - ；处理程序 - - slmp wait,采用中断方式时的一般编程模式： org 0000h sjmp main org 000bh （001bh） ljmp t0fw org 0030h main： mov tmod，# mov th0，# mov tl0，# setb et0 ； setb ea ； - ；置其他初值 setb tr0 ； sjmp $ t0fw： - ； 重装初值 - ；处理程序 - reti,二、定时/计数器计数应用举例 1. 定时模式的应用 例4-3: 利用定时/计数器定时产生周期信号。要求用定时器t0定时，在p1.7引脚上输出周期为50hz的方波。设晶振频率为12mhz。 解：1）按题意分析：方波周期t=1/50=20ms，可用t0方式1定时10ms，使p1.7每隔10ms取反一次，即可得到周期为20ms的方波。设t0工作在方式1，由软件启动。 2）tmod控制字为 0000 0001 b 3）初值计算：fosc=12mhz，机器周期为1s。 初值216-10103/1=65536-10000=55536=d8f0h， 即有th0=d8h，tl0=f0h。,cpl p1.7 ; 定时处理，p1.7取反输出方波,例：要求用定时器t1定时，在p1.0引脚上输出如图方波。设晶振频率为12mhz。,解：1）按题意分析：可用t1为16位定时器模式（方式1）定时1ms。判断p1.0为高电平时，溢出二次才对端口取反。 2）tmod控制字为 0001 0000 b 3）初值计算：fosc=12mhz，机器周期为1s。 初值216 - 12 106 103 / 12= 65536-1000=64536=fc18h， 即 th1=fch，tl1=18h。,若采用查询法，编程如下：