单片机实验报告(1)培训课件.doc

实验二、中断实验中断优先级控制及中断保护一、实验目的1、掌握单片机中断机制。2、熟悉中断的应用和编程。二、实验设备1、 仿真器；2、 单片机最小系统；3、 发光二极管阵列显示模块；4、 独立式键盘模块。三、实验要求连接单片机最小系统和发光二极管阵列的电路并编写程序， 学习单片机中断机制， 及中断优先级和中断保护的方法：使用独立式按键 1 连接 INT 0（P3.2），按键 2 连接 INT 1（P3.3），在平时状态下，发光二极管行以 200ms 的时间间隔，依次点亮。 1 键按下时 INT 0中断处理程序点亮 P0.0 对应的发光管 2 秒钟，其他发光管熄灭； 2 键按下时 P0.1 对应发光管点亮 2 秒，其他发光管熄灭。四、实验原理通常一个微处理器读取外围设备 (如键盘等 )的输入信息的方法有轮询 (Polling) 及中断(Interrupt) 两种。轮询的方法是 CPU 依照某种既定法则，依序询问每一外围设备 IO 是否需要服务， 此种方法 CPU 需花费一些时间来做询问服务， 当 IO 设备增加时， 询问服务时间也相对增加，势必浪费许多 CPU 时间，降低整体运行的效率。使用中断是一个较好的解决方法。使用中断使系统对外部设备的请求响应更加灵敏，并且不需要占用 CPU 的时间进行轮询。但是，当使用中断，特别是有多个中断嵌套时要特别注意内存单元的保护。1 80C51 中断结构当中断发生后，程序将跳至对应中断入口地址去执行中断子程序，或称中断服务程序(Interrupt Service Routine) ，这些特殊的地址称为中断向量，例如当 80C51 外部中断 INTl 发生时，会暂停主程序的执行，跳至地址 0013H 去执行中断服务程序，直到 RETI 指令后，才返回主程序继续执行。 MCS-51 系列的程序内存中有 7 个矢量地址，叙述如下：（1）00H 复位当第 9 脚 RESET 为高电平， CPU 会跳至地址 00H 处开始执行程序， 亦即程序一定要从地址 00H 开始写起。（2）03H(外部中断 0)当 INT 0引脚由高电位变至低电位 （跳沿触发方式） 或采样到是低电位 （电平触发方式）时，CPU 会接受外部中断 0，并跳至地址 03H 处去执行中断子程序。（3）0BH( 定时器 /计数器 0 中断)当 CPU 接受定时器计数器 0 中断置位而产生中断要求时， 会跳至地址 0BH 处去执行中断子程序。（4）13H(外部中断 1)当 INT 1引脚由高电位变至低电位 （跳沿触发方式） 或采样到是低电位 （电平触发方式）时，CPU 会接受外部中断 1，并跳至地址 13H 处去执行中断子程序。（5）1BH( 定时器计数器 1 中断)当 CPU 接受定时器计数器 1 中断置位而产生中断要求时， 会跳至地址 1BH 刻去执行中断子程序。（6）23H(串行中断 1)当串行端口传送数据或接收数据完毕时， CPU 会接受串行中断，并跳至地址 23H 处去执行中断子程序。（7）2BH( 定时器计数器 2 中断)此中断仅 8052 系列才有。 当 CPU 接受定时器计数器 2 产生中断要求时， 会跳至地址2BH 处去执行中断子程序。INT 0IT0 选择低电位或负沿触发IE0EX0ET0EAPX0高优先级低优先级高 PT0TF0INT 1IT1 选择低电位或负沿触发IE1EX1ET1PX1PT1TF1 RITI+ESPSET2 PT2TF2+ EXF2低图 2.1 MCU 内部中断机制2中断使能位8051 针对中断提供两层使能，第一层为 EA 全局使能控制，第二层为分别控制 EX0 ，ET0、EXl 、ETl 、ES、ET2。当 8051 在复位状态时， 寄存器的各个中断使能位都预设为 “0”，即所有中断都禁止， 故欲允许中断时，应先使能相对应的中断。当中断产生后，中断状态会记录于定时器计数器控制寄存器 (Timer CounterControlRigister ，TCON) 和串口口控制寄存器 SCON 的中断请求标志 (InterruptRequest flag) 中，当标志被置位，表示中断已发生。由图 2.1 可知，当外部中断或定时器 0、定时器 1 中断发生时， CPU 都可以判别是哪种中断。因此当这四个中断发生时，中断服务程序被执行后， CPU 会主动清除中断请求标志，对于其他的中断，由于 CPU 无法判别，因此中断请求标志需由程序指令来清除。欲设定中断使能与否， 必须设置中断使能寄存器 IE(Interrupt Enable Register) ，其位地址A8H ，是一个可位寻址的寄存器。3中断保护由于各个中断入口间仅有 8 个字节，一般情况下难以安排下一个完整的中断服务程序。因此，通常总是在重点入口地址处放置一条无条件转移指令， 使程序转向在其他地址存放的中断服务程序。 当执行新的中断服务程序时， 注意不可以破坏旧有的数据和状态， 因此在编写时还要注意保护现场，主要是各个寄存器的值。通常会被更改的数据 (如 ACC 、PSW 等)，可以利用堆栈在执行中断服务程序之前就将其 PUSH 起来，待执行结束后再将相关寄存器POP 即可。另外，因为 8051 可任意选择四个工作寄存器区中的一组工作寄存器，所以利用选择不同寄存器区的方式亦可达到数据保存的目的。4中断优先级8051 对于各种中断优先权采用双层结构，首先对于优先权可由中断优先权寄存器(Interrupt Priority )IP 设定该中断为高优先权或低优先权， 高优先权可以中断低优先权， 反之不行。当同一时间同一级别的多个中断请求是，则按自然优先级顺序相应中断。IP 寄存器：PS PT1 PX1 PT0 PX0(MSB) (LSB)PX0,PX1: 外部中断 0，1 的中断优先级控制； 1-高优先级， 0-低优先级。PT0,PT1:定时器 /计数器 0，1 的中断优先级控制；PS:串行口中断优先级控制。IP 中对应位全为零时， CPU 按照片自然优先级来顺序响应中断：中断源外部中断 0 高定时器 /计数器 0外部中断 1定时器 /计数器 1串行口中断 低五、实验步骤本实验将练习使用 INT 0， INT 1的中断，利用按键来触发外部中断的发生。并通过两个中断先后到达的方法，来学习中断优先级的意义与控制。1、电路说明在图 2.2 中，主程序执行时，单片机端口 P0 所接的 LED 由 P07 至 P00 一次一颗循环点亮。当外部中断 0 产生后，执行该中断子程序，此时 P0.0 对应的二极管亮，其他二极管熄灭。 2 秒钟后，返回主程序的工作。 INT 1中断子程序则为点亮 P0.1 对应的二极管，其他二极管熄灭。 注意，由于每次在按键按下或放开可能会有抖动现象， 因而必须进行必要的处理，以免产生二次以上的相同中断信号。在程序主循环进行时， 当 1 键按下， 相应发光管点亮后， 立即再按下 2 键，看反应如何；在程序主循环进行时，按下 2 键，相应发光管点亮后，立即按下 1 键，观察反应。2程序设计先按 l 键执行 INT 0 中断子程序， 在此中断子程序未结束前再按 2 键， 或是先按 2 键执行INT 1中断子程序，在此中断子程序未结束前再按 l 键，或两者同时按，观察 lED 亮暗的情形即可观察中断优先权执行的情形。六、实验报告1 画出电路原理图，并简要分析工作原理；80C51 5VP0.0P0.1P0.2INT 0 P0.3P0.4 INT 1 P0.5GNDP0.6P0.7工作原理简述：外部中断按键 INT0 ，INT1 连接按键接受外部中断请求，由 P0 连接外部二极管，每个引脚控制一个发光二极管， 低电平点亮。当按键按下时，单片机接受外部中断请求，进行10MS 消抖延迟后如果判断按键依然有效， 则执行相应的程序进行相应的中断处理， 通过 P0进行灯的亮暗控制。2 提供程序流程图和程序清单，适当给出注释；*ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0INTORG 0013HAJMP INT1INT;* 主程序 *ORG 0030HMAIN ： MOV S P，#60HMOV IE，#10000101B ;使能 INT0 ，INTlMOV TCON ，#00000101B ;设 INT0 、INTl 跳沿触发。MOV IP，#01H ;外部中断 0 优先MOV A,#0FEHLOOP: RR AMOV P0,AACALL DELAY200MSAJMP LOOP；*INT0 中断服务程序 *INT0INT: CLR EAACALL DELAY10MS ；去抖动JNB INT0, HAVKEY1 ；确实有键，转 HAVEKEY1SETB EARETIHAVEKEY1: PUSH PSWPUSH AccSETB EAMOV P0，#0FEHACALL DELAY2S ；亮 2 秒钟POP AccPOP PSWRETI；*INT1 中断服务程序 *INT1INT:CLR EA ;关闭中断ACALL DELAY10MS ;延迟 10 毫秒JNB INT1,HAVEKEY2 ;如果依旧按键有效执行子程序HAVEKEY2:PUSH PSWPUSH Acc ;现场入栈MOV P0,#0FCH ;P0 赋值为 1111,1101,即点亮 P0.1 对应的 LED 灯ACALL DELAY2S ;延迟 2 秒POP AccPOP PSW ;现场出栈SETB EA ;中断允许RETI ;中断返回;*DELAY200MS: ;延时 200ms 子程序MOV R7,#2DELA1:MOVR6,#200DELA2:MOV R5,#248DJNZ R5,$DJNZ R6,DELA2DJNZ R7,DELA1RET;延迟时间 =1+1*2+1*2*200+2*2*200*248+2*200*2+2*2+2=199607us-.200msDELAY10MS: ;延时 10ms 子程序DEL:MOV R7,#28HDEL1:MOV R6,#7DHDEL2:DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1RET;时间计算同理DELAY2S: ;延时 2s 子程序DEL:MOV R7,#14HDEL1:MOV R6,#C8H .DEL2:MOV R5,#F8DJNZ R5,$DJNZ R6,DEL2DJNZ R7,DEL1RET;时间计算同理END3 描述实验现象和结果，要求对实验现象和结果进行分析。现象:开始发光二极管行以 200ms 的时间间隔，依次点亮。 1 键按下时最左端的灯点亮 2秒钟，其他发光管熄灭； 2 键按下时左端第二个灯点亮 2 秒，其他发光管熄灭。当 1 键按下左端灯亮，此时按下 2 键，左端第一个灯灭，第二个灯点亮。当按下 2 键，第二灯亮，此时按下 1 键，灯没有反应。结果分析：开始系统正常运行，即光二极管行以 200ms的时间间隔。当 1 键按下时，系统产生INT 0中断，控制最左端的灯点亮 2 秒钟，其他发光管熄灭； 2 键按下时， 系统产生 INT 1中断，使左端第二个灯点亮 2 秒，其他发光管熄灭。当 1 键按下左端灯亮，此时按下 2键，由于 INT 1中断的优先级高于 INT 0，故左端第一个灯灭，第二个灯点亮。同样，按下 2 键，第二灯亮，此时按下 1 键，灯没有反应。实验三、定时器实验低频脉冲计数器一、实验目的1、掌握定时器 /计数器的工作原理。2、学习单片机定时器 /计数器的应用设计和调试。二、实验设备1、仿真器；2、单片机最小系统；3、波形信号发生器；4、静态串行方式数码管显示模块。三、实验要求连接电路并编写程序，使单片机定时器 /计数器测量波形信号发生器输出的低频脉冲信号的频率，并在数码管上显示频率值；四、实验原理805l 单片机内部有两个 16 位可编程定时计数器，记为 T0 和 Tl 。8052 单片机内除了T0 和 T1 之外，还有第三个 16 位的定时器计数器，记为 T2。它们的工作方式可以由指令编程来设定，或作定时器用，或作外部脉冲计数器用。定时器 T0 由特殊功能寄存器 TL0 和 TH0 组成，定时器 Tl 由特殊功能寄存器 TLl 和 TH1组成。定时器的工作方式由特殊功能寄存器 TMOD 编程决定，定时器的运行控制由特殊功能寄存器 TCON 编程控制。T0、T1 在作为定时器时，规定的定时时间到达，即产生一个定时器中断， CPU 转向中断处理程序，从而完成某种定时控制功能。 T0、T1 用作计数器使用时也可以申请中断。作定时器使用时，时钟由单片机内部系统时钟提供；作计数器使用时，外部计数脉冲由 P3 口的 P34(或 P35)即 T0(或 T1)引脚输入。方式控制寄存器 TMOD 的控制字格式如下：7 6 5 4 3 2 1 0GATE C/-T M1 M0 GATE C/-T M1 M0_T1_/ _T0_/低 4 位为 T0 的控制字，高 4 位为 T1 的控制字。 GATE 为门控位，对定时器计数器的启动起辅助控制作用。 GATE l 时，定时器计数器的计数受外部引脚输入电平的控制。由由运行控制位 TRX （X=0,1 ）=1 和外中断引脚（ INT 0 或INT 1）上的高电平共同来启动定时器 /计数器运行； GATE 0 时。定时器计数器的运行不受外部输入引脚的控制，仅由TRX （X=0,1 ）=1 来启动定时器 /计数器运行。C-T 为方式选择位。 C-T0 为定时器方式，采用单片机内部振荡脉冲的 12 分频信号作为时钟计时脉冲，若采用 12MHz 的振荡器，则定时器的计数频率为 1MHZ ，从定时器的计数值便可求得定时的时间。C-T 1 为计数器方式。采用外部引脚 (T0 为 P34，Tl 为 P35)的输入脉冲作为计数脉冲，当 T0(或 T1)输入信号发生从高到低的负跳变时，计数器加 1。最高计数频率为单片机时钟频率的 124。M1、M0 二位的状态确定了定时器的工作方式，详见表 3.1。表 3.1 定时器工作模式表：Ml M0 功能说明0 0 方式 0，为 13 位定时器计数器0 1 方式 1，为 16 位的定时器计数器l 0 方式 2，为常数自动重新装入的 8 位定时器计数器1 1 方式 3，仅适用于 T0，分为二个 8 位计数器方式 1 与方式 2 的差别是计数器的位数， 前者 13 位，后者 16 位。定时器内部结构逻辑图如图 3.1 所示。振荡器 12foscTL1 TH1 TF1中断T1 脚TR1GA TE +INT1图 3.1 定时器内部逻辑图要测量低频信号可以首先产生一个标准时间 T 闸门信号，然后在该时间内计算进入计数器的脉冲个数。这个时间有时太短，需结合软件定时。 如果要求比较高， 则需要进行智能地调整 T。例如对于 500HZ 信号，使用 65ms 闸门时间，则计数器值就非常少。计数器的值超过 10000 个，才能保证精度不少于 0.05。如果在 3 秒内还是发现计数器的值少于精度需要，则自动切换到周期测量模式， 通过周期计算频率具有较高的精度。 如果要求 3 秒内给出结果，则周期超过 3 秒的信号就无法得到准确的频率或周期。五、实验步骤1电路连接2软件编写六、实验报告1、 画出电路原理图。静态串行方式数码显示 80C51模块DA TA RXDSCLK TXD信号发生器 T12、 给出程序流程图和程序清单、并给予适当注释。ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP INTS_T0；* 主程序 *ORG 0030HMAIN: MOV S P，#40HMOV TMOD ，#51H;两个定时器都是方式 1，定时器 1 对外部信号计数MOV TL0 ，#0AFHMOV TH0 ，#3CH ;0FFFFH-3CAFH=50000,50msMOV B，#20 ;软件计数器。循环 20 次，T0 共定时 20 50ms1sMOV TL1 ，#0HMOV TH1 ，#0HSETB EA ;允许 T0 中断CLR ET1 ;禁止 T1 中断SETB EASETB TR0SETB TR1SJMP $;*T0 定时 1s 的中断服务程序 *INTS_T0: CLR EA ;关中断DJNZ B,CONTINUE；1s 定时到，把 T0、T1 都关掉，计算 1s 钟内 T1 的计数脉冲有多少CLR TR1CLR TR0MOV R0,#30HMOV R0,TL1 ;获取数据。先低后高INC R0MOV R0,TH1;ACALL NDIV1 ;16 位调整为五个十进制数MOV R0,#36HDSHOW: ACALL SHOW ;显示MOV TL1,#0HMOV TH1,#0HSETB TR0SETB TR1MOV B,#20CONTINUE:MOV TL0,#0AFHMOV TH0,#3CHSETB EARETZ ;中断返回;*(31H 高 8 位 30H 低 8 位)*;*(32H 个位， 33H 十位， 34H 百位， 35H 千位， 36H 万位);R3,R4 余数*;*NDIV1 子程序：把 0FFFFH，转换成五个十进制数 *NDIV1:MOV R0,#30HMOV R1,#36HMOV R2,#0 ;商 65535L10000: ;除以 10000 即 2710HCLR CMOV R0,#30HMOV A,R0SUBB A,#10HMOV R3,A ;低位余数INC R0MOV A,R0SUBB A,#27HMOV R4,AJC L1000 ;不超过 10000，INC R2MOV 30H,R3MOV 31H,R4JMP L10000L1000: ;除以 1000 即 3E8HMOV 36H,R2MOV R2,#0HL1000A:MOV R0,#30HCLR CMOV A,R0SUBB A,#0E8HMOV R3,A ;低位余数INC R0MOV A,R0SUBB A,#3HMOV R4,AJC L100 ;不超过 1000INC R2MOV 30