单片机原理及应用第

1、单片机原理与应用单片机原理与应用1单片机原理与应用单片机原理与应用2l 中断系统的结构中断系统的结构l 响应中断的过程响应中断的过程l 定时定时/计数器的结构及工作原理计数器的结构及工作原理l 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式l 定时定时/计数器的编程和应用计数器的编程和应用l 响应中断的过程响应中断的过程l 定时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式单片机原理与应用单片机原理与应用31、中断的概念中断的概念单片机原理与应用单片机原理与应用42、中断的特点中断的特点 计算机在运行过程中，往往会出现事计算机在运行过程中，往往会出现事先预料不到的情况，或出现一些故障：先预料不到的情况，或

2、出现一些故障：如电源突跳，存储出错，运算溢出等等。如电源突跳，存储出错，运算溢出等等。计算机就可以利用中断系统自行处理，计算机就可以利用中断系统自行处理，而不必停机或报告工作人员。而不必停机或报告工作人员。单片机原理与应用单片机原理与应用53、中断系统的功能中断系统的功能 单片机原理与应用单片机原理与应用6单片机原理与应用单片机原理与应用7单片机原理与应用单片机原理与应用84、中断系统的结构框图中断系统的结构框图 单片机原理与应用单片机原理与应用91、外部中断源外部中断源 8051的两条外部中断请求信号输入线的两条外部中断请求信号输入线 ，有低，有低电平或负跳变两种中断触发方式。中断触发方式由

3、定时器控电平或负跳变两种中断触发方式。中断触发方式由定时器控制寄存器制寄存器TCON中中IE0和和IE1位的状态设定。位的状态设定。 单片机原理与应用单片机原理与应用102、定时器溢出中断源定时器溢出中断源3、串行口中断源串行口中断源 8051内部定时内部定时/计数器溢出中断属于内部中断，计数器溢出中断属于内部中断，通常通常用于进行定时用于进行定时/计数控制计数控制。在内部定时脉冲或。在内部定时脉冲或T0/T1引脚上输入的外部计数脉冲作用下，加引脚上输入的外部计数脉冲作用下，加1计数计数的的定时定时/计数器溢出时提出中断请求计数器溢出时提出中断请求。 8051内部串行口的发送和接收中断也是内部

4、中内部串行口的发送和接收中断也是内部中断。在串行口进行发送断。在串行口进行发送/接收数据时，接收数据时，每发送完每发送完一组一组串行数据时，串行口控制寄存器串行数据时，串行口控制寄存器SCON中的中的TI中断中断标志位置标志位置“1”，每，每接收完接收完一组串行数据则使一组串行数据则使RI置置“1”，并都，并都自动向自动向CPU发出串行口中断请求发出串行口中断请求。 单片机原理与应用单片机原理与应用114.1.3 4.1.3 中断系统的控制中断系统的控制 1、定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCON TCON 单片机原理与应用单片机原理与应用122、串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSC

5、ON单片机原理与应用单片机原理与应用133、中断控制寄存器中断控制寄存器 MOV IE，#XXH或或SETB EASETB ET1 （或（或ET2等）等）单片机原理与应用单片机原理与应用143、中断控制寄存器中断控制寄存器 中断响应原则：中断响应原则：l 高级中断源可打断低级中断高级中断源可打断低级中断l 同级或低级中断源不能打断正在执行的中断同级或低级中断源不能打断正在执行的中断l 同级中断源按如下顺序：同级中断源按如下顺序： /INT0T0/INT1T1TI/RI单片机原理与应用单片机原理与应用154.1.4 中断响应中断响应 单片机原理与应用单片机原理与应用16单片机原理与应用单片机原理

6、与应用171、中断处理的过程中断处理的过程 中断处理过程分中断处理过程分为为4个阶段，即个阶段，即中断中断请求、中断响应、请求、中断响应、中断服务和中断返中断服务和中断返回回。MCS-51系列单系列单片机的中断处理流片机的中断处理流程如图所示。程如图所示。 单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用192、中断申请的撤除中断申请的撤除单片机原理与应用单片机原理与应用202、中断申请的撤除中断申请的撤除单片机原理与应用单片机原理与应用21 汇编语言的中断服务程序按规定的中断矢量地汇编语言的中断服务程序按规定的中断矢量地址存入，由于址存入，由于5个中断矢量地址个中断矢量地址0

7、003H、000BH、0013H、001BH、0023H之间相距很近，往往装不之间相距很近，往往装不下一个中断服务程序，所以通常将中断服务程序下一个中断服务程序，所以通常将中断服务程序安排在程序存储器的其他地址空间，而在矢量地安排在程序存储器的其他地址空间，而在矢量地址单元中安排一条转移指令。址单元中安排一条转移指令。 用户对中断的控制和管理，实际是对用户对中断的控制和管理，实际是对4个与中个与中断有关的寄存器断有关的寄存器IE、TCON、IP、SCON进行控进行控制或管理。制或管理。4.2 4.2 中断程序设计中断程序设计 4.2.1 汇编语言中断程序设计汇编语言中断程序设计单片机原理与应用

8、单片机原理与应用221 1、MCS-51MCS-51中断系统的初始化中断系统的初始化中断系统初始化步骤为：中断系统初始化步骤为： 1 1）CPUCPU开中断或关中断；开中断或关中断； 2 2）某中断源中断请求的允许或禁止（屏蔽）；）某中断源中断请求的允许或禁止（屏蔽）； 3 3）设定所用中断的中断优先级；）设定所用中断的中断优先级； 4 4）若为外部中断，则应规定低电平还是负边）若为外部中断，则应规定低电平还是负边沿的中断触发方式。沿的中断触发方式。 单片机原理与应用单片机原理与应用23单片机原理与应用单片机原理与应用24 (1)(1)主程序主程序 2、程序设计方法、程序设计方法必须在必须在0

9、000H单元放一条跳转到单元放一条跳转到主程序的跳转指令主程序的跳转指令, 实现了上电实现了上电自动转向主程序自动转向主程序单片机原理与应用单片机原理与应用25（2 2）中断服务程序）中断服务程序 中断服务程序是一种具有特定功能的独立程序段，它为中断中断服务程序是一种具有特定功能的独立程序段，它为中断源的特定要求服务，其一般源的特定要求服务，其一般低级中断源程序低级中断源程序编写格式如下编写格式如下： ORG ZDRK AJMP INTVS INTVS:CLR EA PUSH ACC PUSH 01H SETB EA 中断服务中断服务 CLR EA POP 01H POP ACC SETB E

10、A RETI高级中断服务程序的设计高级中断服务程序的设计GJZHD: CLR EA 保护现场保护现场 中断处理中断处理 恢复现场恢复现场 SETB EA RETI单片机原理与应用单片机原理与应用26 例例4.1 在图在图4.3中，中，P1.4P1.7接有接有4个发光二极管，个发光二极管，P1.0P1.3接有接有4个开关，个开关，消抖电路用于产生中断请求消抖电路用于产生中断请求信号，消抖电路的开关来回信号，消抖电路的开关来回拨动一次将产生一个下降沿拨动一次将产生一个下降沿信号，通过向信号，通过向CPU申请中断，申请中断，要求：初始发光二极管全黑，要求：初始发光二极管全黑，每中断一次，每中断一次，

11、P1.0P1.3所所接的开关状态反映到发光二接的开关状态反映到发光二极管上，且要求开关合上时极管上，且要求开关合上时对应发光二极管亮。对应发光二极管亮。单片机原理与应用单片机原理与应用27单片机原理与应用单片机原理与应用284.2.2 C C语言中断程序设计语言中断程序设计 1、中断服务函数的定义中断服务函数的定义 中断服务程序定义为函数，函数的完整定义如下：中断服务程序定义为函数，函数的完整定义如下： 返回值函数名返回值函数名(参数参数)模式模式再入再入Interrupt n Using m(1)Interrupt n：表示将函数声明为中断服务函数，：表示将函数声明为中断服务函数，n为中为中

12、断源编号。断源编号。 (2)Using m：定义函数使用的工作寄存器组。函数入口处：定义函数使用的工作寄存器组。函数入口处将当前寄存器保存，使用将当前寄存器保存，使用m指定的寄存器组，函数退出时原寄指定的寄存器组，函数退出时原寄存器组恢复。选择不同的工作寄存器组，可方便地实现寄存器存器组恢复。选择不同的工作寄存器组，可方便地实现寄存器组的现场保护。组的现场保护。(3)再入：属性关键字再入：属性关键字reentrant将函数定义为再入函数，在将函数定义为再入函数，在C51中，普通函数中，普通函数(非再入函数非再入函数)不能递归调用，只有再入函数不能递归调用，只有再入函数才可被递归调用。才可被递归

13、调用。单片机原理与应用单片机原理与应用292、编程举例编程举例 例例4.2 用用C语言对例语言对例4.1重新编程。重新编程。解：解：编程如下：编程如下：单片机原理与应用单片机原理与应用304.3 4.3 定时定时/ /计数器计数器 8051单片机内部有两个单片机内部有两个 16 位的可编程定时位的可编程定时/计计数器，称为定时器数器，称为定时器0 (T0)和定时器和定时器1(T1)，可编程选，可编程选择其用作定时器或计数器，其逻辑结构如图。择其用作定时器或计数器，其逻辑结构如图。结构组成：结构组成： T/C0由两个由两个8位的位的TH0（8CH）和）和TL0（8AH）组成）组成 T/C1由由T

14、H1（8DH）和）和TL1（8BH）组成）组成软件设置：软件设置： 计数初值：计数初值： 对对TH1、TL1 、TH0、和、和TL0的初始化编程的初始化编程 工作方式：工作方式： 通过通过TMOD和和 TCON对每个对每个T/C设置定时或设置定时或计数计数特殊功能寄存器特殊功能寄存器 TMOD(Timer Mode Register) TCON(Timer Control Register ) THx 存放计数初值的高存放计数初值的高8位位 TLx 存放计数初值的低存放计数初值的低8位位单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用32 当设置为当设置为定时工作方式定时工作方

15、式时，时，计数器对内部机器周计数器对内部机器周期计数，每过一个机器周期，计数器增期计数，每过一个机器周期，计数器增1 1，直至计数，直至计数器满溢出。器满溢出。定时器的定时时间与系统的振荡频率紧定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关，密相关，MCS-51单片机的一个机器周期由单片机的一个机器周期由12个振荡个振荡脉冲组成，所以计数频率脉冲组成，所以计数频率fc=(1/12)fosc。 当设置为当设置为计数工作方式计数工作方式时，时，计数器对来自输入引计数器对来自输入引脚脚T0(P3.4)T0(P3.4)和和T1(P3.5)T1(P3.5)的外部信号计数，外部脉冲的外部信号计数，外部脉冲的下降

16、沿将触发计数。的下降沿将触发计数。在每个机器周期的在每个机器周期的S5P2期间期间采样引脚输入电平，若前一个机器周期采样值为采样引脚输入电平，若前一个机器周期采样值为1，后一个机器周期采样值为后一个机器周期采样值为0，则计数器加，则计数器加1。 单片机原理与应用单片机原理与应用331、定时器工作方式寄存器定时器工作方式寄存器TMOD TMOD 注意：注意：TMODTMOD不能位寻址，不能位寻址，只能由字节设置只能由字节设置T/CT/C的工的工作方式，低半字节设定作方式，低半字节设定T/C0T/C0， 高半字节设定高半字节设定T/C1T/C1。单片机原理与应用单片机原理与应用34单片机原理与应用

17、单片机原理与应用35单片机原理与应用单片机原理与应用363、定时定时/ /计数器的工作方式计数器的工作方式 单片机原理与应用单片机原理与应用37 单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用单片机原理与应用39 方式方式1与方式与方式0基本相同，唯一区别在于：基本相同，唯一区别在于： 方式方式1计数寄存器的位数为计数寄存器的位数为16位，由位，由THx和和TLx寄存器各提供寄存器各提供8位计数初值，最大计数值为位计数初值，最大计数值为216=65536。 定时时间：定时时间： T =(65536M0)12/fosc单片机原理与应用单片机原理与应用40 方式方式2是是8位的可自动重装载计数初

18、值的定时位的可自动重装载计数初值的定时/计数计数方式，最大计数值为方式，最大计数值为28=256。定时时间：定时时间： T =(256M0)12/fosc单片机原理与应用单片机原理与应用41 方式方式3只适合于定时只适合于定时/ /计数器计数器0(T0)0(T0)。当当T0工作在方式工作在方式3时，时，。这时。这时TL0可作定时可作定时/计数器计数器，占用，占用T0在在TCON和和TMOD寄存器中的控制位和标志位；而寄存器中的控制位和标志位；而TH0只能用作定时器，只能用作定时器，占用占用T1T1的资源的资源TR1TR1和和TF1TF1。在这种情况下，在这种情况下，T1仍可用于方式仍可用于方式

19、0、1、2，但不，但不能使用中断方式。能使用中断方式。单片机原理与应用单片机原理与应用42(1) 根据定时时间要求或计数要求计算计数器初根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值。值。(2) 填写工作方式控制字送填写工作方式控制字送TMOD寄存器。寄存器。(3) 送计数初值的高送计数初值的高8位和低位和低8位到位到THx和和TLx寄存寄存器中。器中。(4) 启动定时启动定时(或计数或计数)器，即将器，即将TRx置位。置位。 如果工作于中断方式，需置位如果工作于中断方式，需置位EA(EA(中断总开关中断总开关) )及及ETxETx ( (允许定时允许定时/ /计数器中断计数器中断) )，并编写中断

20、服务，并编写中断服务程序。程序。单片机原理与应用单片机原理与应用43 16213282单片机原理与应用单片机原理与应用44 单片机原理与应用单片机原理与应用45计数初值装入说明计数初值装入说明（以以T0为例）为例）n方式方式0 0是是1313位方式，高位方式，高8 8位初值装入位初值装入TH0TH0，低，低5 5位位初值装入初值装入TL0TL0的低的低5 5位，高位，高3 3位无效。位无效。n方式方式1 1为为1616位方式，高位方式，高8 8位初值装入位初值装入TH0TH0，低，低8 8位位初值装入初值装入TL0TL0。n方式方式2 2为为8 8位方式（位方式（可自动重载可自动重载），初值既

21、要装），初值既要装入入TH0TH0，也要装入，也要装入TL0TL0。n方式方式3 3只适合于只适合于T0T0。TH0TH0和和TL0TL0是两个独立计数是两个独立计数器，分别装入各自的计数初值。器，分别装入各自的计数初值。单片机原理与应用单片机原理与应用46例例4.3 4.3 用定时器用定时器1 1、方式、方式0 0实现实现1s1s的的延时。延时。已知振荡频率已知振荡频率foscfosc=12MHz=12MHz 单片机原理与应用单片机原理与应用47例例4.4 4.4 用定时器用定时器0 0、方式、方式3 3实现实现1s1s的延时。的延时。分析：对于分析：对于T0，TH0只能为定时器，定时时间只

22、能为定时器，定时时间为为250us；TL0计数器，计数值为计数器，计数值为200。每当。每当TH0计满溢出时，需用软件方法使计满溢出时，需用软件方法使T0引脚产生引脚产生负跳变，则负跳变，则TL0便计数一次。便计数一次。TL0计满溢出时，计满溢出时，延时时间为延时时间为50ms，因此循环，因此循环20次即可得到次即可得到1s的延时。的延时。关于关于TH0与与TL0的计数初值：的计数初值：CTH0=256-250=6=06HCTL0=256-200=56=38HTMOD的设置：的设置：00000111B； 对于计数器对于计数器T0，TR0=1启动启动，计数方式计数方式；方式方式3MOV R2，#

23、20MOV TMOD， #00000111BMOV TH0，#6MOV TL0，#56SETB TR0SETB TR1L1：JBC TF1，L2SJMP L1L2：MOV TH0，#6CLR P3.4NOPNOPSETB P3.4JBC TF0，L3SJMP L1L3：MOV TL0，#56DJNZ R2，L1单片机原理与应用单片机原理与应用48例例4.6 用单片机定时用单片机定时/计数器设计一个秒表，由计数器设计一个秒表，由P1口连口连接的接的LED采用采用BCD码显示，发光二极管亮表示码显示，发光二极管亮表示0，暗，暗表示表示1。计满。计满60s后从头开始，依次循环后从头开始，依次循环。

24、解：解：定时器定时器0工作于定时方式工作于定时方式1，产生，产生1s的定时，程的定时，程序类似于例序类似于例4.4。定时器。定时器1工作在方式工作在方式2，当，当1s时间到时，时间到时，由软件复位由软件复位T1(P3.5)引脚产生负跳变，再由定时器引脚产生负跳变，再由定时器1进行计数，计满进行计数，计满60次次(1分钟分钟)溢出，再重新开始计数。溢出，再重新开始计数。 按上述设计思路可知，方式寄存器按上述设计思路可知，方式寄存器TMOD的控制的控制字应为字应为61H，定时器，定时器1的初值应为：的初值应为： 25660=196=C4H单片机原理与应用单片机原理与应用49单片机原理与应用单片机原理与应用50小小 结结 n中断是指当机器正在执行程序的过程中，一旦遇中断是指当机器正在执行程序的过程中，一旦遇到某些异常情况或