ch09-MCS51定时器与计数器和中断系统

1,第九章MCS-51定时器/计数器与中断系统,2020/6/14,微机系统原理及应用,微机系统原理及应用,2020/6/14,内容提要,MCS-51的定时器/计数器（重点）增强型MCS-51的T2定时器（了解）MCS-51的中断系统（重点）,2020/6/14,9.1MCS-51的定时器/计数器,MCS-51的计数是加计数。,计数功能：对从引脚输入的脉冲计数。,定时功能：对来自内部时钟电路的计数脉冲进行计数。,TMOD（89H）,TCON（88H）,2020/6/14,TCON（88H）:可位寻址的特殊功能寄存器。,编程指令采用CLRTR0/TR1SETBTR0/TR1,1)定时器控制寄存器(TCON),2020/6/14,没有位寻址功能只能使用字节传送MOVTMOD,#.,TMOD（89H）：不可位寻址的特殊功能寄存器。,门控位GATE=0：以运行控制位TR0/TR1启动定时/计数功能。GATE=1：以运行控制位TR0/TR1启动定时/计数功能之前，应先将外部中断置1。,定时/计数方式选择位0为定时1为计数,工作方式选择位,2）工作方式控制寄存器（TMOD),2020/6/14,9.1.2定时器/计数器的工作方式,方式3,7,1）方式0,（a)T0或T1方式0的结构,2020/6/14,方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由THi全部8位和TLi的低5位构成。,8,方式0定时和计数应用,2020/6/14,在方式0下的输入脉冲的计数值范围是：18192（213）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（213计数初值）晶振周期12最小定时单位：1个机器周期（12Tost)最大定时单位：12Tost213,机器周期,2020/6/14,方式0的信号流图,图9-6方式0简图,MOVTMOD,#00000000SETBTR0MOVTH0，#_MOVTL0，#_,MOVA,TMODANLA,#F0HORLA,#0_HMOVTMOD,A,10,例,某MCS-51微控制器应用系统，晶体频率为12MHz，请计算在方式0下的最小、最大定时时间？如果使用定时器T0来记录时间，当要求定时器每5ms能向CPU发出一个定时处理请求，定时器的计数器中装入的初始值为多少？试编程完成处始化任务。解：最小定时时间：最大定时时间：5ms需要的计数为510-3/110-6=5000;计数初值为：81925000=31923192=0C78h=01100011,11000B(分为高8位与低5位),2020/6/14,11,初始化语句,MOVA,TMODANLA,#F0HORLA,#00H；T0无GATE,Timer,Mode0MOVTMOD,ASETBTR0MOVTH0,#63H;01100011BMOVTL0,#18H;11000B,2020/6/14,思考：如果是采用T1，应该怎样做？,12,2）方式1,（b)T0或T1方式1的结构,2020/6/14,方式1是16位计数结构的工作方式，其计数器由THi全部8位和TLi的全8位构成。,13,方式1定时和计数应用,2020/6/14,在方式1下的输入脉冲的计数值范围是：165536（216）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（216计数初值）晶振周期12最小定时单位：1个机器周期（12Tost)最大定时单位：12Tost216,机器周期,14,例,某MCS-51微控制器应用系统，晶体频率为12MHz，请计算在方式1下的最小、最大定时时间？如果使用定时器T0来记录时间，当要求定时器每5ms能向CPU发出一个定时处理请求，定时器的计数器中装入的初始值为多少？试编程完成处始化任务。,2020/6/14,15,另解,如果选用方式1，是16位方式，计算范围为216=65536,计数初值为：655365000=60536=EC78H初始化语句：MOVA,TMODANLA,#F0HORLA,#01H；T0无GATE,Timer,Mode1MOVTMOD,ASETBTR0MOVTH0,#0ECH;01100011BMOVTL0,#78H;11000B,2020/6/14,2020/6/14,3)方式2信号流图,方式2为重装自动初值的8位定时/计数器。,TLi:计数器THi:初值寄存器计数范围：1256(28）TLi计满溢出后，由硬件自动将THi中的初值重新装入TLi。,2020/6/14,方式2的优缺点,缺点：长时间定时、大范围计数是不合适的。优点：初值由硬件重装，因此溢出周期非常的准确；软件重装初值难免或多或少的延误，不够准确。,2020/6/14,4)T0的方式3信号流图,这种方式并不常用。,19,例,Intel8051的时钟频率为12MHz，定时器最长的定时时间是：（）A10us8192us65536us256us,2020/6/14,2020/6/14,例9-3,在某牛奶自动灌装线上，每检测到20瓶，产生一个装箱指令脉冲，使相关设备动作。试用MCS-51型微控制器的计数器实现该控制要求。检测信号从T1引脚（P3.5）输入，指令脉冲从P1.2输出。,2020/6/14,解：,自动灌装线上装有传感装置，每检测到一瓶牛奶向T1引脚发送一个脉冲信号；使用计数功能，可实现该控制要求；选T1的方式2；初值为256-20=236=ECh。,2020/6/14,CSEGAT0000HLJMPSTARTMCSEGMENTCODERSEGMCSTART:CLRT1；清除输出MOVTMOD,#60H；T1，无GATE，计数，方式2MOVTL1,#0ECH；初值MOVTH1,#0ECH；初值SETBTR1；启动LOOP:WAIT:JBCTF1,OUTAJMPWAITOUT:SETBP1.2NOPNOPNOPCLRP1.2AJMPLOOPEND,程序：,2020/6/14,9.3MCS-51中断系统,中断的概念（程序的正常、异常）中断源优先级管理中断的响应过程（条件）中断服务程序应用举例,一、中断的概念,中断：在微机系统中，中断是指CPU在执行某段程序的过程中，由于某一事件的发生，要求CPU暂时停止正在执行的程序，而去执行相应的处理程序，待处理结束后，再返回到原来程序停止处继续执行。,中断的概念,执行主程序,主程序,继续执行主程序,断点,中断请求,中断响应,执行中断处理程序,中断返回,家中看书,电话铃响,书中做记号,放下书,去接电话,电话交谈,放下电话,返回,继续看书,二、MCS-51的中断源,中断源：把可以引起中断的事件称为中断源。MCS-51是一个多中断源的单片机，共有三种类型5个中断源：INT0：外部中断0中断请求；INT1：外部中断1中断请求；T0：定时/计数器0溢出中断请求；T1：定时/计数器1溢出中断请求；TxD/RxD：串行口通信中断请求。,外部中断,定时中断,串行中断,外部中断：外部原因产生的中断称为外中断。,电平方式的中断请求是低电平有效。,脉冲方式的中断请求则是脉冲的后沿（负跳变）有效。,定时中断：为满足单片机内部定时/计数器的需要而设置的中断，属于内部中断。,串行中断：为单片机内部串行口接受和发送数据而设置的中断，也属于内部中断。,CPU识别中断申请的依据：,CPU在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个中断申请标志位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。,S5P2期间,三、与中断有关的SFR,定时器控制寄存器TCON(88H)：低4位管理外部中断。,(1)外部事件中断请求标志位IE0和IE1,=0：没有外部中断申请；=1：有外部中断申请。,（2）外部中断请求的触发方式选择位IT0和IT1=0：电平触发方式;=1：脉冲触发方式。,例,要求INT0引脚的中断请求信号为低电平有效，INT1引脚的中断请求信号为脉冲后沿有效，请设计TCON的有关位。,CLRIT0,SETBIT1,串行口控制寄存器SCON（98H）,(1)TI：串行口发送中断请求标志位,当串行口发送缓冲器发送完一帧数据后，由硬件自动把TI置1，以此向CPU请求中断。,(2)RI：串行口接收中断请求标志位,当串行口接收缓冲器接收完一帧串行数据后，由硬件把RI置1；以此向CPU请求中断。,MCS-51中断系统总图,中断允许控制寄存器IE（A8H）：对所有中断源的开放和允许进行控制，可位寻址。,（1）EA：CPU中断允许总控制位。EA=0：中断总禁止，禁止所有中断。EA=1：中断总允许，置1后，各中断源的中断允许由各个控制位进行设置。（2）EX0/EX1：外部中断允许控制位；=0：禁止外部中断INT0/INT1；=1:允许外部中断INT0/INT1。,中断允许控制寄存器IE（A8H）：对所有中断源的开放和允许进行控制，可位寻址。,（3）ET0/ET1：定时/计数中断允许控制位；=0：禁止定时/计数器的定时中断；=1：允许定时/计数器的定时中断。（4）ES：串行口中断允许控制位。=0：禁止串行口中断；=1：允许串行口中断。,结论：MCS-51单片机中的各个中断源均为可屏蔽中断。,MOVIE,#10010110B或：SETBEA；CPU开放中断SETBEX1；允许中断SETBET0；允许定时/计数器溢出中断SETBES；允许串行口中断,例,若想实现单片机开放中断，允许外部事件INT1中断、定时/计数器T0溢出中断和串行口中断，应如何设置中断允许寄存器IE？,设定程序如下：,MCS-51中断系统总图,中断优先级控制寄存器IP（B8H）：对所有中断源的优先级进行设定，可位寻址。,（1）PX0:为外部事件中断的优先级设定位；（2）PT0:为定时/计数器T0的溢出中断优先级设定位；（3）PX1:为外部事件中断的优先级设定位；（4）PT1:为定时/计数器T1的溢出中断的优先级设定位；（5）PS:为串行口中断的优先级设定位。,设置为“0”的位，为低优先级；设置为“1”的位，为高优先级。,表9-3中断优先级与中断向量,若都被设置成同一优先级，5个中断源的自然优先级由硬件形成，排列如表9-3所示。,MCS-51单片机各个中断源的中断处理程序入口地址是固定的。,四、中断处理过程,主程序,中断请求,EA=1;此中断源的中断允许位是否为1,中断响应,接受中断申请断点地址保护中断向量地址装入PC,中断处理程序,根据不同中断源的申请，完成各中断申请要做的事。,中断返回,中断源及其对应的中断向量地址,中断源,中断向量地址,外部中断0中断地址区,0003H000AH,定时/计数器0中断地址区,000BH0012H,外部中断1中断地址区,0013H001AH,定时/计数器1中断地址区,001BH0022H,串行通信中断,0023H002AH,外部中断0申请,CPU保存当前PC值,0003H装入PC,执行中断服务程序INT0,ORG0003HLJMPINT0_PROORG6000HRETI,INT0_PRO:,举例：,某单片机系统使用了全部5个中断源，其中INT0和串行口中断为高级中断，其他3个中断为低级中断，INT0为低电平有效，INT1为下跳沿有效，请设置有关的专用寄存器。,程序编程格式,ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINT0_SERORG000BHLJMPT0_SERORG0013HLJM