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单片机原理及应用 第五章中断与定时 yjia 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 1MCS 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 5 2MCS 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 5 2MCS 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 5 2MCS 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 00 11指定工作方式0 3 yjia 5 2MCS 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 5 2MCS 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 yjia 5 2MCS 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 yjia 5 2MCS 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 SETBTR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 5 2MCS 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 SETBTR查询方式 判TF 若 1 则转相应处理 yjia 5 2MCS 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 SETBTR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 5 3MCS 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 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 5 3MCS 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 250Us解得X 8067D 11111100 00011B所以 TH1 FCH TL1 03H yjia 5 3MCS 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 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 5 3MCS 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 250uS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 5 3MCS 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 yjia 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MOVTMOD 10HMOVTH1 0FFHMOVTL1 83HMOVIE 00HMOVIP 00HSETBTR1LOOP JBCTF1 LOOP1AJMPLOOPLOOP1 MOVTH1 0FFHMOVTL1 83HCPLP1 0AJMPLOOP yjia 3 中断方式编程MOVTMOD 10HMOVTH1 0FFHMOVTL1 83HMOVIE 88HMOVIP 00HSETBTR1SJMP T1PRO MOVTH1 0FFHMOVTL1 83HCPLP1 0RETI 主程序 中断服务程序 yjia 3 中断方式编程ORG0000HAJMPMAINORG001BHAJMPT1PROORG0030HMAIN MOVTMOD 10HMOVTH1 0FFHMOVTL1 83HMOVIE 88HMOVIP 00HSETBTR1SJMP T1PRO MOVTH1 0FFHMOVTL1 83HCPLP1 0RETI yjia 5 3MCS 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 5 3MCS 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 5 3MCS 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 yjia 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MOVTMOD 60HMOVTH1 9CHMOVTL1 9CHMOVIE 00HMOVIP 00HSETBTR1LOOP JBCTF1 LOOP1AJMPLOOPLOOP1 INCAAJMPLOOP yjia 3 中断方式编程MOVTMOD 60HMOVTH1 9CHMOVTL1 9CHMOVIE 88HMOVIP 00HSETBTR1SJMP T1PRO INCARETI 主程序 中断服务程序 yjia 5 3MCS 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 100uS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 5 3MCS 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 yjia 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MOVTMOD 02HMOVTH1 0CEHMOVTL1 0CEHMOVIE 00HMOVIP 00HSETBTR1LOOP JBCTF1 LOOP1AJMPLOOPLOOP1 CPLP1 0AJMPLOOP yjia 3 中断方式编程MOVTMOD 02HMOVTH1 0CEHMOVTL1 0CEHMOVIE 82HMOVIP 00HSETBTR1SJMP T1PRO CPLP1 0RETI 主程序 中断服务程序 yjia 5 3MCS 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 5 3MCS 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 5 3MCS 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 yjia 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 yjia 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MOVR7 09HMOVTMOD 02HMOVTH1 0CEHMOVTL1 0CEHMOVIE 00HMOVIP 00HSETBTR1LOOP JBCTF1 LOOP1AJMPLOOP 溢出处理 LOOP1 JBP1 0 LOOP2DJNZR7 LOOP3MOVR7 09HSETBP1 0LOOP3 AJMPLOOPCLRP1 0AJMPLOOP3 yjia 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 3MCS 51定时器 计数器工作方式 yjia 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