80c51与c语言

8 1 中断中断 能够实现中断处理功能的部件称为中断系统 产生中断的请求源称为中断请求源 能够实现中断处理功能的部件称为中断系统 产生中断的请求源称为中断请求源 中断源向中断源向 CPU 提出的处理请求 称为中断请求提出的处理请求 称为中断请求 或中断申请或中断申请 进入中断进入中断 保护现场保护现场 中断处理中断处理 恢复现场恢复现场 中断返回中断返回 中断方式优点 大大地提高了中断方式优点 大大地提高了 CPU 的工作效率 的工作效率 8051 单片机的单片机的 5 个中断源 个中断源 1 INT0 外部中断请求外部中断请求 0 由引脚 由引脚 INT0 输入 中断请求标志位输入 中断请求标志位 IE0 2 INT1 外部中断请求外部中断请求 1 由引脚 由引脚 INT1 输入 中断请求标志位输入 中断请求标志位 IE1 3 定时器 定时器 计数器计数器 T0 溢出中断请求 中断请求标志位溢出中断请求 中断请求标志位 TF0 4 定时器 定时器 计数器计数器 T1 溢出中断请求 中断请求标志位溢出中断请求 中断请求标志位 TF1 5 串行口中断请求 中断请求标志位 串行口中断请求 中断请求标志位 TI 或或 RI 由特殊功能寄存器由特殊功能寄存器 TCON 和和 SCON 的相应位锁存 的相应位锁存 中断设置中断设置 SFR 定时器定时器 计数器控制寄存器计数器控制寄存器 TCON Timer Counter Control Register 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SCON Serial Port Control Register 2 IE0 外部中断请求外部中断请求 0 的中断请求标志位 的中断请求标志位 IE0 0 无中断请求 无中断请求 IE0 1 外部中断 外部中断 0 有中断请求 有中断请求 当当 CPU 响应该中断 转向中断服务程序时 由硬件清响应该中断 转向中断服务程序时 由硬件清 0 IE0 0 3 IT1 外部中断请求外部中断请求 1 为下降沿触发方式还是电平触发方式 意义与为下降沿触发方式还是电平触发方式 意义与 IT0 类似 类似 4 IE1 外部中断请求外部中断请求 1 的中断请求标志位 意义与的中断请求标志位 意义与 IE0 类似 类似 6 TF1 T1 的溢出中断请求标志位 功能和的溢出中断请求标志位 功能和 TF0 类似 类似 TR1 TR0 2 个位与中断无关 个位与中断无关 当当 8051 复位后 复位后 TCON 被清被清 0 则 则 CPU 关中断 所有中断请求被禁止 关中断 所有中断请求被禁止 各标志位的功能 各标志位的功能 1 TI 发送中断请求标志位发送中断请求标志位 串口每发送完一帧串行数据后 硬件自动置串口每发送完一帧串行数据后 硬件自动置 1 TI 1 必须在中断服务程序中用软件对必须在中断服务程序中用软件对 TI 标志清标志清 0 TI 0 2 RI 接收中断请求标志位接收中断请求标志位 串口接收完一个数据帧 硬件自动置串口接收完一个数据帧 硬件自动置 1 RI 1 必须在中断服务程序中用软件对必须在中断服务程序中用软件对 RI 标志清标志清 0 RI 0 8 1 2 中断的控制中断的控制 CPU 对中断源的开放或屏蔽 由片内的中断允许寄存器对中断源的开放或屏蔽 由片内的中断允许寄存器 IE 控制 字节地址为控制 字节地址为 A8H 可位 可位 寻址 寻址 IE 对中断的开放和关闭为两级控制 对中断的开放和关闭为两级控制 总的开关中断控制位总的开关中断控制位 EA IE 7 位 位 EA 0 所有中断请求被屏蔽 所有中断请求被屏蔽 EA 1 CPU 开放中断 但五个中断源的中断请求是否允许 还要由开放中断 但五个中断源的中断请求是否允许 还要由 IE 中的中的 5 个中断请求个中断请求 允许控制位决定 允许控制位决定 IE 中各位的功能如下 中各位的功能如下 1 EA 中断允许总控制位 中断允许总控制位 0 CPU 屏蔽所有的中断请求屏蔽所有的中断请求 CPU 关中断关中断 1 CPU 开放所有中断开放所有中断 CPU 开中断开中断 2 ES 串行口中断允许位 串行口中断允许位 0 禁止串行口中断 禁止串行口中断 1 允许串行口中断 允许串行口中断 3 ET1 定时器 定时器 计数器计数器 T1 的溢出中断允许位的溢出中断允许位 0 禁止 禁止 T1 溢出中断 溢出中断 1 允许 允许 T1 溢出中断 溢出中断 4 EX1 外部中断 外部中断 1 中断允许位中断允许位 0 禁止外部中断 禁止外部中断 1 中断 中断 1 允许外部中断 允许外部中断 1 中断 中断 5 ET0 定时器 定时器 计数器计数器 T0 的溢出中断允许位的溢出中断允许位 0 禁止 禁止 T0 溢出中断 溢出中断 1 允许 允许 T0 溢出中断 溢出中断 6 EX0 外部中断 外部中断 0 中断允许位中断允许位 0 禁止外部中断 禁止外部中断 0 中断 中断 1 允许外部中断 允许外部中断 0 中断 中断 8051 复位后 复位后 IE 清清 0 所有中断请求被禁止 所有中断请求被禁止 若使某一个中断源被允许中断 除了若使某一个中断源被允许中断 除了 IE 相应的位的被置相应的位的被置 1 还必须使位 还必须使位 EA 1 改变改变 IE 的内容 可由位操作指令来实现 即 的内容 可由位操作指令来实现 即 SETB bit CLR bit 中断优先级寄存器中断优先级寄存器 IP 嵌套原则 嵌套原则 1 低优先级可被高优先级中断 反之则不能 低优先级可被高优先级中断 反之则不能 2 同级中断不会被它的同级中断源所中断 同级中断不会被它的同级中断源所中断 IP 各个位的含义 各个位的含义 1 PS 串行口中断优先级控制位串行口中断优先级控制位 1 高优先级中断 高优先级中断 0 低优先级中断 低优先级中断 2 PT1 定时器定时器 计数器计数器 T1 中断优先级控制位中断优先级控制位 1 高优先级中断 高优先级中断 0 低优先级中断 低优先级中断 3 PX1 外部中断外部中断 1 中断优先级控制位中断优先级控制位 1 高优先级中断 高优先级中断 0 低优先级中断 低优先级中断 4 PT0 定时器定时器 计数器计数器 T0 中断优先级控制位中断优先级控制位 1 高优先级中断 高优先级中断 0 低优先级中断 低优先级中断 5 PX0 外部中断外部中断 0 中断优先级控制位中断优先级控制位 1 高优先级中断 高优先级中断 0 低优先级中断 低优先级中断 由软件可改变各中断源的中断优先级 由软件可改变各中断源的中断优先级 8051 的中断系统有两个不可寻址的的中断系统有两个不可寻址的 优先级激活触发器优先级激活触发器 一个用来指示某高优先级的中断正在执行 所有后来的中断均被阻止 一个用来指示某高优先级的中断正在执行 所有后来的中断均被阻止 另一个用来指示某低优先级的中断正在执行 所有同级中断都被阻止 但不阻断高优先另一个用来指示某低优先级的中断正在执行 所有同级中断都被阻止 但不阻断高优先 级的中断请求 级的中断请求 在同时收到几个同一优先级的中断请求时 优先响应哪一个中断 取决于内部的查询顺在同时收到几个同一优先级的中断请求时 优先响应哪一个中断 取决于内部的查询顺 序 查询顺序如下 序 查询顺序如下 一个中断请求被响应 需满足以下必要条件 一个中断请求被响应 需满足以下必要条件 1 IE 寄存器中的中断总允许位寄存器中的中断总允许位 EA 1 2 该中断源发出中断请求 即该中断源对应的中断请求标志为 该中断源发出中断请求 即该中断源对应的中断请求标志为 1 3 该中断源的中断允许位为 该中断源的中断允许位为 1 即该中断没有被屏蔽 即该中断没有被屏蔽 4 无同级或更高级中断正在被服务 无同级或更高级中断正在被服务 中断响应是有条件的 遇到下列三种情况之一时 中断响应被封锁 中断响应是有条件的 遇到下列三种情况之一时 中断响应被封锁 1 CPU 正在处理同级的或更高优先级的中断 正在处理同级的或更高优先级的中断 2 所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期 只有在当前指令执 所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期 只有在当前指令执 行完毕后 才能进行中断响应 行完毕后 才能进行中断响应 3 正在执行的指令是 正在执行的指令是 RETI 或是访问或是访问 IE 或或 IP 的指令 需要再去执行完一条指令 才能响的指令 需要再去执行完一条指令 才能响 应新的中断请求 应新的中断请求 如果存在上述三种情况之一 如果存在上述三种情况之一 CPU 将丢弃中断查询结果 不能对中断进行响应 将丢弃中断查询结果 不能对中断进行响应 外部中断的响应时间外部中断的响应时间 外部中断响应的最短的响应时间为外部中断响应的最短的响应时间为 3 个机器周期个机器周期 1 中断请求标志位查询占 中断请求标志位查询占 1 个机器周期 个机器周期 2 子程序调用指令 子程序调用指令 LCALL 转到相应的中断服务程序入口 需转到相应的中断服务程序入口 需 2 个机器周期 个机器周期 外部中断响应的最长的响应时间为外部中断响应的最长的响应时间为 8 个机器周期 个机器周期 1 发生在 发生在 CPU 进行中断标志查询时 刚好是开始执行进行中断标志查询时 刚好是开始执行 RETI 或是访问或是访问 IE 或或 IP 的指令 的指令 则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后 才能响应中断 最长需则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后 才能响应中断 最长需 2 个机器周期 个机器周期 2 接着再执行一条指令 按最长指令 乘法指令 接着再执行一条指令 按最长指令 乘法指令 MUL 和除法指令和除法指令 DIV 来算 也只有 来算 也只有 4 个机器周期 个机器周期 3 加上硬件子程序调用指令 加上硬件子程序调用指令 LCALL 的执行 需要的执行 需要 2 个机器周期 个机器周期 如果已在处理同级或更高级中断 响应时间无法计算 如果已在处理同级或更高级中断 响应时间无法计算 在一个单一中断的系统里 在一个单一中断的系统里 8051 单片机对外部中断请求的响应的时间总是在单片机对外部中断请求的响应的时间总是在 3 8 个机个机 器周期之间 器周期之间 外部中断的触发方式选择外部中断的触发方式选择 两种触发方式两种触发方式 电平触发方式和下降沿触发方式 电平触发方式和下降沿触发方式 电平触发方式电平触发方式 CPU 在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平 在中断服务程序返回之前 外部在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平 在中断服务程序返回之前 外部 中断请求输入必须无效 即变为高电平 中断请求输入必须无效 即变为高电平 否则 否则 CPU 返回主程序后会再次响应中断 返回主程序后会再次响应中断 适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除外部中断请求 即外部中断输入电平又适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除外部中断请求 即外部中断输入电平又 变为高电平 的情况 变为高电平 的情况 下降沿触发方式下降沿触发方式 连续两次采样 一个机器周期采样到外部中断输入为高 下一个机器周期采样为低 则连续两次采样 一个机器周期采样到外部中断输入为高 下一个机器周期采样为低 则 中断请求标志置中断请求标志置 1 直到 直到 CPU 响应此中断时 该标志才清响应此中断时 该标志才清 0 这样不会丢失中断 但输 这样不会丢失中断 但输 入的负脉冲宽度至少保持入的负脉冲宽度至少保持 1 个机器周期 个机器周期 中断请求的撤消中断请求的撤消 1 定时器定时器 计数器中断请求的撤消计数器中断请求的撤消 中断请求被响应后 硬件会自动清中断请求被响应后 硬件会自动清 TF0 或或 TF1 2 外部中断请求的撤消外部中断请求的撤消 1 下降沿方式外部中断请求的撤消 下降沿方式外部中断请求的撤消 自动撤消 自动撤消 2 电平方式外部中断请求的撤消 电平方式外部中断请求的撤消 除了标志位清除了标志位清 0 之外 还需在中断响应后把中断请求信号引脚从低电平强制改之外 还需在中断响应后把中断请求信号引脚从低电平强制改 变为高电平 变为高电平 3 串行口中断请求的撤消 串行口中断请求的撤消 响应串行口的中断后 响应串行口的中断后 CPU 无法知道是接收中断还是发送中断 还需测试这两个中断标无法知道是接收中断还是发送中断 还需测试这两个中断标 志位的状态 以判定是接收操作还是发送操作 然后才能清除 所以串行口中断请求的撤志位的状态 以判定是接收操作还是发送操作 然后才能清除 所以串行口中断请求的撤 消只能用软件清除 消只能用软件清除 CLR TI 清 清 TI 标志位标志位 CLR RI 清 清 RI 标志位标志位 中断系统内部结构中断系统内部结构 1 中断源信号中断源信号 外部中断源信号 外部中断源信号 INT0 INT1 定时器定时器 计数器计数器 T0 T1 溢出中断请求 溢出中断请求 TF0 TF1 串行口数据发送 接收结束中断请求 串行口数据发送 接收结束中断请求 TI RI 在在 C 源程序中使用中断源程序中使用中断 设置设置 对相关寄存器设置对相关寄存器设置 编写中断程序编写中断程序 在处理一个中断时 不能识别同级或更低优先级的其他中断 仅当在处理一个中断时 不能识别同级或更低优先级的其他中断 仅当 RETI 执行或执行或 EA 设设 置为置为 1 时 中断硬件才对其他中断识别 时 中断硬件才对其他中断识别 在向量中断硬件识别之前 可以用软件清除中断请求标志 在向量中断硬件识别之前 可以用软件清除中断请求标志 8051 片内片内 RAM 区结构区结构 8 1 5 中断编程中断编程 8051 只有只有 5 个中断源 并且对应一定对象 个中断源 并且对应一定对象 当外部需要多个中断源时可以在外部利用电路实现 当外部需要多个中断源时可以在外部利用电路实现 发生中断时首先产生中断 然后检测标志 执行相应程序 发生中断时首先产生中断 然后检测标志 执行相应程序 例 多个中断源的中断例 多个中断源的中断 多中断源处理框图多中断源处理框图 include unsigned char status bit flag void service int1 interrupt 2 using 2 flag 1 status p1 void main void IP 0 x04 IE 0 x84 for If flag switch status case 0 执行程序执行程序 1 break case 1 执行程序执行程序 2 break case 2 执行程序执行程序 3 break case 3 执行程序执行程序 4 break default flag 0 8 2 定时器定时器 计数器 计数器 Timer Counter 8 2 1 与与 T C 有关的特殊功能寄存器有关的特殊功能寄存器 1 GATE 门控位门控位 0 以 以 TRX X 0 1 来启动定时器 来启动定时器 计数器运行 计数器运行 1 用外中断引脚 用外中断引脚 INT0 或或 INT1 上的高电平和上的高电平和 TRX 来启动定时器来启动定时器 计数器运行 计数器运行 2 M1 M0 工作方式选择位工作方式选择位 M1 M0 工工 作作 方方 式式 0 0 方式方式 0 13 位定时器位定时器 计数器计数器 0 1 方式方式 1 16 位定时器位定时器 计数器计数器 1 0 方式方式 2 8 位常数自动重新装载位常数自动重新装载 1 1 方式方式 3 仅适用于 仅适用于 T0 T0 分成两个分成两个 8 位计数器 位计数器 T1 停止计数停止计数 3 C T 计数器模式或定时器模式选择位计数器模式或定时器模式选择位 0 定时器模式 定时器模式 1 计数器模式 计数器模式 8 2 2 T C 的工作方式的工作方式 只适用于定时器只适用于定时器 计数器计数器 T0 此时 此时 TH0 和和 TL0 成为两个独立的计数器 成为两个独立的计数器 T1 不能工作在不能工作在 方式方式 3 T1 方式方式 3 时相当于时相当于 TR1 0 停止计数 此时 停止计数 此时 T1 可用来作串行口波特率产生器 可用来作串行口波特率产生器 1 工作方式 工作方式 3 下的下的 T0 T0 分为两个独立的分为两个独立的 8 位计数器位计数器 TL0 和和 TH0 TL0 使用使用 T0 的状态控制位的状态控制位 C T GATE TR0 而 而 TH0 被固定为一个被固定为一个 8 位定时器 不能位定时器 不能 作外部计数模式 作外部计数模式 并使用定时器 并使用定时器 T1 的状态控制位的状态控制位 TR1 和和 TF1 同时占用定时器 同时占用定时器 T1 的中断的中断 请求源请求源 TF1 2 T0 工作在方式工作在方式 3 下下 T1 的各种工作方式的各种工作方式 当当 T1 用作串行口的波特率发生器时 用作串行口的波特率发生器时 T0 才工作在方式才工作在方式 3 T0 处于方式处于方式 3 时 时 T1 可定为方式可定为方式 0 方式 方式 1 和方式和方式 2 用来作为串行口的波特率发生 用来作为串行口的波特率发生 器 或不需要中断的场合 器 或不需要中断的场合 定时器定时器 计数器对输入信号的要求计数器对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的 1 24 例如选用 例如选用 12MHz 频率的晶体 则频率的晶体 则 可输入可输入 500KHz 的外部脉冲 的外部脉冲 输入信号的高 低电平至少要保持一个机器周期 输入信号的高 低电平至少要保持一个机器周期 8 2 3 定时器定时器 计数器的初始化计数器的初始化 8 2 4 应用实例应用实例 在实时系统中 定时通常使用定时器 在实时系统中 定时通常使用定时器 include sbit P1 0 P1 0 void main void TMOD 0 x01 定时器 0 方式 1 TR0 1 启动 T C0 for TH0 65536 1000 256 装载计数初值 TL0 65536 1000 256 do while TF0 查询等待 TF0 置位 P1 0 P1 0 TF0 0 软件清 TF0 方法方法 2 中断方式 中断方式 用定时器用定时器 0 的方式的方式 1 编程 编程 每次中断程序电平 每次中断程序电平 P1 0 取反 并且重新装载计数初值 取反 并且重新装载计数初值 include sbit P1 0 P1 0 sbit P1 7 P1 7 timer0 interrupt 1 using 1 T C0 中断服务程序中断服务程序 P1 0 P1 0 P1 0 取反取反 TH0 65536 50000 256 重载计数初值重载计数初值 TL0 65536 50000 256 timer1 interrupt 3 using 2 T C1 中断服务程序中断服务程序 P1 7 P1 7 1s 到 灯改变状态到 灯改变状态 include define uchar unsigned char uchar time uchar period 250 uchar high 50 timer0 interrupt 1 using 1 T C0 中断服务程序中断服务程序 TH0 65536 8333 256 重载计数初值重载计数初值 TL0 65536 8333 256 if time high P1 0 0 高电平时间到变低高电平时间到变低 else if time period 周期时间到变高周期时间到变高 time 0 P1 0 1 字节地址字节地址 98H 可位寻址 单片机复位时 所有位全为 可位寻址 单片机复位时 所有位全为 0 1 SM0 SM1 串行口串行口 4 种工作方式的选择位种工作方式的选择位 SM0 SM1 方式方式 功功 能能 说说 明明 0 0 0 同步移位寄存器方式 用于扩展同步移位寄存器方式 用于扩展 I O 口 口 0 1 1 10 位异步收发 波特率可变 由定时器位异步收发 波特率可变 由定时器 控控 制 制 1 0 2 11 位异步收发 波特率为位异步收发 波特率为 fosc 64 或或 fosc 32 1 1 3 11 位异步收发 波特率可变 由定时器位异步收发 波特率可变 由定时器 控制 控制 2 SM2 多机通信控制位多机通信控制位 用于方式用于方式 2 或方式或方式 3 中 中 方式方式 0 发送发送 当当 CPU 执行一条将数据写入发送缓冲器执行一条将数据写入发送缓冲器 SBUF 的指令时 产生一个正脉冲 串行口即把的指令时 产生一个正脉冲 串行口即把 SBUF 中的中的 8 位数据以位数据以 fosc 12 的固定波特率从的固定波特率从 RXD 引脚串行输出 低位在先 引脚串行输出 低位在先 TXD 引脚输引脚输 出同步移位脉冲 发送完出同步移位脉冲 发送完 8 位数据置位数据置 1 中断标志位中断标志位 TI 时序如下图所示 时序如下图所示 方式方式 0 接收接收 REN 1 接收数据 接收数据 REN 0 禁止接收 禁止接收 方式方式 0 下 下 SCON 中的中的 TB8 RB8 位没有用到 发送或接收完位没有用到 发送或接收完 8 位数据由硬件置位数据由硬件置 1 TI 或或 RI CPU 响应中断 响应中断 TI 或或 RI 须由用户软件清须由用户软件清 0 可用如下指令 可用如下指令 CLR TI TI 位清位清 0 CLR RI RI 位清位清 0 方式方式 0 时 时 SM2 位必须为位必须为 0 方式方式 1 发送发送 方式方式 1 输出时 数据由输出时 数据由 TXD 输出 一帧信息为输出 一帧信息为 10 位 位 1 位起始位位起始位 0 8 位数据位 先低位数据位 先低 位 和位 和 1 位停止位位停止位 1 当执行一条数据写发送缓冲器当执行一条数据写发送缓冲器 SBUF 的指令 就启动发送 图中的指令 就启动发送 图中 TX 时钟的频率就是发时钟的频率就是发 送的波特率 送的波特率 发送开始时 内部发送控制信号变为有效 将起始位向发送开始时 内部发送控制信号变为有效 将起始位向 TXD 输出 此后 每经过一个输出 此后 每经过一个 TX 时钟周期 便产生一个移位脉冲 并由时钟周期 便产生一个移位脉冲 并由 TXD 输出一个数据位 输出一个数据位 8 位数据位全部发送完毕位数据位全部发送完毕 后 置后 置 1 TI 方式 方式 1 发送数据的时序如下图所示 发送数据的时序如下图所示 方式方式 1 接收接收 数据从数据从 RXD P3 0 脚输入 当检测到起始位的负跳变时 开始接收数据 脚输入 当检测到起始位的负跳变时 开始接收数据 定时控制信号有两种 接收移位时钟 定时控制信号有两种 接收移位时钟 RX 时钟 频率和波特率相同 和位检测器采样时钟 频率和波特率相同 和位检测器采样 脉冲 频率是脉冲 频率是 RX 时钟的时钟的 16 倍 倍 1 位数据期间 有位数据期间 有 16 个采样脉冲 个采样脉冲 当采样到 当采样到 RXD 端从端从 1 到到 0 的跳变时就启动检测器 接收的值是的跳变时就启动检测器 接收的值是 3 次连续采样 第次连续采样 第 7 8 9 个脉冲时采样 进行个脉冲时采样 进行 表决以确认是否是真正的起始位 负跳变 的开始 表决以确认是否是真正的起始位 负跳变 的开始 当一帧数据接收完 须同时满足两个条件 接收才真正有效 当一帧数据接收完 须同时满足两个条件 接收才真正有效 RI 0 即上一帧数据接收完成时 即上一帧数据接收完成时 RI 1 发出的中断请求已被响应 发出的中断请求已被响应 SBUF 中的数据已被取中的数据已被取 走 说明走 说明 接收接收 SBUF 已空 已空 SM2 0 或收到的停止位或收到的停止位 1 方式 方式 1 时 停止位已进入时 停止位已进入 RB8 则收到的数据装入 则收到的数据装入 SBUF 和和 RB8 RB8 装入停止位 装入停止位 且置 且置 1 中断标志中断标志 RI 若这两个条件不同时满足 收到的数据将丢失 若这两个条件不同时满足 收到的数据将丢失 11 位异步通信接口 每帧数据均为位异步通信