单片机原理及应用ppt课件

1、第六章第六章 MCS-51中断与定时系统中断与定时系统6.1 MCS-51单片机中断系统单片机中断系统6-1-1 单片机中断技术概述单片机中断技术概述中断的概念中断的概念计算机理论中中断技术的含义：资源共享技术计算机理论中中断技术的含义：资源共享技术中断的功能：中断的功能：实现实现CPU与外部设备的速度配合；与外部设备的速度配合；实现实时控制；实现实时控制；实现故障及时发现；实现故障及时发现；实现人机联系。实现人机联系。中断处理：中断处理：现场保护，恢复现场；现场保护，恢复现场；开中断，关中断；开中断，关中断；执行中断服务程序；执行中断服务程序；中断返回。中断返回。6-1-2 中断源中断源外部

2、中断0；中断请求信号来自引脚 （P3.2）外部中断1；中断请求信号来自引脚 （P3.3）定时中断0；定时中断1；串行口中断。向CPU发出中断请求的地方，称之为中断源。MCS-51单片机中断源：3类共5个。外部中断请求信号来自引脚 （P3.2和 （ P3.3）0INT1INT请求方式有两种：电平方式；脉冲方式。请求方式有两种：电平方式；脉冲方式。通过通过TCON的的IT0、IT1选择，选择，电平方式电平方式IT0IT1）=0）：低电平有效）：低电平有效脉冲方式脉冲方式IT0IT1）=1）：脉冲负跳变有效）：脉冲负跳变有效定时中断内部中断）：满足定时、计数的需要。定时中断内部中断）：满足定时、计数

3、的需要。定时状态，计数状态定时状态，计数状态两个两个16位寄存器。对应位寄存器。对应T0、T1（专用寄存器（专用寄存器8AH、8BH，8CH、8DH）寄存器溢出作为有效中断请求信号寄存器溢出作为有效中断请求信号串行中断内部中断）：用于串行数据传送串行中断内部中断）：用于串行数据传送串行口缓冲器串行口缓冲器SBUF8位专用寄存器位专用寄存器99H），），不能进行位寻址不能进行位寻址MOV A， SBUF；接纳MOV SBUF，A；发送6-1-3 中断控制中断控制定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCON）字节地址字节地址88H位地址位地址位符号位符号F8E8D8C8B8A889881TF1TR0T

4、F0TR1IE1IT0IE0IT功能：定时器/计数器控制功能；中断控制功能。IE0IE1）外中断请求标志位外中断请求标志位硬件置位硬件置位当当CPU采样到采样到 出现有效中断请求时。出现有效中断请求时。中断响应完成，转向中断服务程序时，硬件自动清零。中断响应完成，转向中断服务程序时，硬件自动清零。)INT(INT10IT0IT1）外中断请求信号方式控制位外中断请求信号方式控制位IT0IT1）=1 脉冲方式负跳变有效）；脉冲方式负跳变有效）；IT0IT1）=0 电平方式低电平有效）。电平方式低电平有效）。TF0IF1）计数溢出标志计数溢出标志硬件置位硬件置位当计数器产生计数溢出时。当计数器产生计

5、数溢出时。转向中断服务程序时，硬件清零。转向中断服务程序时，硬件清零。位地址位地址位符号位符号F9E9D9C9B9A999981SM0SM2SMREN8TB8RBTIRI串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON）字节地址98HTI串行口发送中断请求标志位串行口发送中断请求标志位当发送完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序当发送完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序后，用软件清零。后，用软件清零。RI串行口接收中断请求标志位串行口接收中断请求标志位当接收完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序当接收完一帧串行数据后，硬件置位；在转向中断服务程序后，用软件清零。后，用软件清零

6、。位地址位地址位符号位符号AFAEADACABAA9A8A/EA/ES1ET1EX0ET0EX中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE）字节地址字节地址A8HEA中断允许总控制位中断允许总控制位EA=0 中断总禁止；中断总禁止；EA=1 中断总允许中断总允许EX0EX1）外部中断允许控制位外部中断允许控制位EX0EX1）=0 禁止外中断；禁止外中断；EX0EX1）=1 允许外中断允许外中断ET0ET1）定时定时/计数中断允许控制位计数中断允许控制位ET0ET1）=0 禁止定时计数中断；禁止定时计数中断；ET0ET1）=1 允许定时计数中断允许定时计数中断ES串行中断允许控制位串行中断允许控制位

7、ES=0 禁止串行中断；禁止串行中断；ES=1 允许串行中断允许串行中断位地址位地址位符号位符号BFBEBDBCBBBA9B8B/PS1PT1PX0PT0PX中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IE）字节地址字节地址B8HPS串行中断优先级设定位；PT1定时中断1优先级设定位PT0定时中断0优先级设定位PX1外部中断1优先级设定位PX0外部中断0优先级设定位0：优先级低1：优先级高中断优先级控制原则：中断优先级控制原则：1低优先级中断请求不能打断高优先级中断请求；高优先级中断请求可以打断低优先级中断请求。2如果一个中断请求已被响应，则同级的其他中断响应将被禁止。3如果同级的多个中断请求同时

8、出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求被响应。查询次序： 外部中断0定时中断0外部中断1定时中断1串行中断。6-1-4 中断响应过程中断响应过程)INT(INT10)IE(IE10外部中断请求采样：（外部中断请求采样：（S5P2对中断请求引脚采样）对中断请求引脚采样）采样采样 引脚引脚电平方式：采样到低电平，中断请求有效，电平方式：采样到低电平，中断请求有效，IE0IE1置置1脉冲方式：在两个相邻机器周期采样到先高电平后低电平，脉冲方式：在两个相邻机器周期采样到先高电平后低电平，则中断请求有效，则中断请求有效，IE0IE1置置1。)3 . 3P(INT),2 . 3P(INT10内部中断请求

9、：（定时内部中断请求：（定时/计数器中断，串行中断）计数器中断，串行中断）中断请求发生在单片机芯片内部，不存在中断请求采样问题中断请求发生在单片机芯片内部，不存在中断请求采样问题直接置位相应的中断请求标志位。直接置位相应的中断请求标志位。定时/计数器0定时/计数器1)TF(TF10串行发送串行接收TIRI 中断查询中断查询当中断源有了有效的中断请求信号，并将其锁定在相应的当中断源有了有效的中断请求信号，并将其锁定在相应的中断请求标志位中，中断请求标志位中，CPU通过对这些标志位的查询，感知通过对这些标志位的查询，感知中断请求。中断请求。MCS-51单片机在每个机器周期的单片机在每个机器周期的S

10、6状态按中断优先级次序状态按中断优先级次序对中断请求标志位进行查询。对中断请求标志位进行查询。查询有标志位为查询有标志位为1，在紧接的下一个机器周期开始中断响应。，在紧接的下一个机器周期开始中断响应。中断查询与响应中断查询与响应由硬件自动生成一条LCALL长调用指令。LCALL addr16指向相应中断入口地址）对于外部中断0响应LCALL 0003H存在下列情况之一，中断响应无法进行存在下列情况之一，中断响应无法进行1CPU正在处于一个同级或高级的中断服务中；正在处于一个同级或高级的中断服务中；2查询中断请求的机器周期不是当前执行指令的最后一个查询中断请求的机器周期不是当前执行指令的最后一个

11、机器周期；机器周期；3当前指令是返回指令当前指令是返回指令RET，RET1或访问或访问IE，IP指令。指令。中断响应时间：中断响应时间：38个机器周期个机器周期中断响应中断响应6-1-5 中断请求的撤消中断请求的撤消1定时器/计数器中断硬件撤除；中断响应后自动清TF0TF1标志位。2外部中断自动与强制撤除；中断响应后硬件自动清IE0IE1标志位脉冲请求方式，自动撤除；电平请求方式强制撤除。QSDDCP0 . 1P0INT请求信号请求信号外部中断外部中断电平方式外部中断请求撤除电路电平方式外部中断请求信号的真正撤除，是通过软件实现的电平方式外部中断请求信号的真正撤除，是通过软件实现的3串行中断软

12、件撤除标志位TI，RI不能通过硬件清零。只能在中断响应后用软件去除。6-2 MCS-51单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器6-2-1 定时方法概述定时方法概述软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不需要外加硬件电路，但增加不需要外加硬件电路，但增加CPU开销。开销。硬件定时：通过硬件电路实现定时，不占用硬件定时：通过硬件电路实现定时，不占用CPU时间，但时间，但使用不够方便。使用不够方便。可编程定时器定时：通过对系统时钟脉冲的计数实现定时。可编程定时器定时：通过对系统时钟脉冲的计数实现定时。计数值通过程序设定，定时准确，使用

13、方便灵活。计数值通过程序设定，定时准确，使用方便灵活。6-2-2 定时器定时器/计数器的定时和计数功能计数器的定时和计数功能MCS-51系列单片机有两个可编程定时器/计数器：T0、T1，16位寄存器，加法计数结构，地址为：T0TH0，TL0）：8CH，8AHT1TH1，TL0）：8DH，8BH特殊功能寄存器特殊功能寄存器每个寄存器T0，T1都具有定时和计数功能MCS-51定时/计数器核心是一个16位计数器寄存器）。加1信号来源：外部计数脉冲、内部时钟脉冲。信号来源方式：由特殊功能寄存器TMOD设置位C/T确定。 ，计数方式外部）； ，定时方式内部）。0T/C 1T/C 定时方式：定时方式：MC

14、S-51MCS-51典型的指令周期执行一条指令的时间典型的指令周期执行一条指令的时间为一个机器周期。一个机器周期是时钟振荡的为一个机器周期。一个机器周期是时钟振荡的1212分频，定时计数的速率机器周期是振荡频率分频，定时计数的速率机器周期是振荡频率的的1/121/12。主频为主频为12MHz12MHz，机器周期为，机器周期为1s1s，也就是说，也就是说12M12M晶晶振时，每振时，每1s1s定时寄存器完成加定时寄存器完成加1 1操作。操作。一旦振荡周期确定，机器周期亦确定。一旦振荡周期确定，机器周期亦确定。计数方式计数方式计数脉冲来源于计数脉冲来源于T0T0P3.4P3.4）、）、T1T1P3

15、.5P3.5口。当检口。当检测到输入引脚的电平由高跳变到低时，计数器加测到输入引脚的电平由高跳变到低时，计数器加1 1。采样采样S5P2S5P2）、加）、加1 1S3P1S3P1操作。发生在两个机操作。发生在两个机器周期，因此需要器周期，因此需要2 2个机器周期才能识别一个从个机器周期才能识别一个从“1 1到到“0 0的跳变。最高计数频率为振荡频率的跳变。最高计数频率为振荡频率1/241/24，计数频率周期必须大于计数频率周期必须大于2s2s才能满足作为计数脉冲。才能满足作为计数脉冲。6-2-3 MCS-516-2-3 MCS-51定时定时/ /计数器控制与状态寄存器计数器控制与状态寄存器工作

16、方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMOD状态寄存器）状态寄存器）GATETC/1M0M0M1MTC/GATE0计计数数器器定定时时 /1计数器计数器定时定时 /76543210字节地址字节地址89H不可以位寻址）不可以位寻址）M1M0为操作方式选择位为操作方式选择位111001003210方式方式方式方式方式方式方式方式无效无效位计数器，位计数器，分成两个分成两个位计数器位计数器自动再装入自动再装入位计数器位计数器位计数器位计数器1T80T816130M1M操作方式操作方式功能说明功能说明 ：选择定时：选择定时/计数器模式计数器模式 ，计数模式；，计数模式； ，定时模式，定时模式GATE：选通

17、控制：选通控制GATE=0，选通，选通， 通过通过TRX启动定时器。启动定时器。GATE=1， 端口高电平，通过端口高电平，通过TRX启动定时器。启动定时器。XINT0T/C 1T/C T/C启停与中断控制寄存器启停与中断控制寄存器TCON控制寄存器）控制寄存器） 字节地址字节地址88H1TF1TR0TF0TR0IT0IE1IT1IE76543210TCON由定时/计数器和中断系统合用。TR0：定时：定时/计数器计数器0启停控制位启停控制位由软件控制定时由软件控制定时/计数器计数器0的启动的启动/停顿。停顿。TR1：定时：定时/计数器计数器1启停控制位启停控制位由软件控制定时由软件控制定时/计

18、数器计数器1的启动的启动/停顿。停顿。TF0：定时：定时/计数器计数器0中断请求标志位中断请求标志位当定时当定时/计数器计数器0计数回计数回0时，由内部硬件置位时，由内部硬件置位TF0TF0=1），请求中断。中断服务程序一旦执行，），请求中断。中断服务程序一旦执行，硬件自动清硬件自动清0TF0=0）。）。TF1：定时：定时/计数器计数器1中断请求标志位中断请求标志位当定时当定时/计数器计数器1计数回计数回0时，由内部硬件置位时，由内部硬件置位TF1TF1=1），请求中断。中断服务程序一旦执行，），请求中断。中断服务程序一旦执行，硬件自动清硬件自动清0TF1=0）。）。IE0：外部中断：外部中断

19、0中断请求标志中断请求标志IT0=1， 负跳变触发中断，硬件置负跳变触发中断，硬件置IE0=1，当转，当转向中断服务程序后，硬件自动清向中断服务程序后，硬件自动清IE0=0。IT0=0， 低电平触发中断。硬件置低电平触发中断。硬件置IE0=1，当转，当转向中断服务程序后，硬件自动清向中断服务程序后，硬件自动清IE0=0。IE1：外部中断：外部中断1中断请求标志中断请求标志IT1=1， 负跳变触发中断，硬件置负跳变触发中断，硬件置IE1=1，当转，当转向中断服务程序后，硬件自动清向中断服务程序后，硬件自动清IE1=0。IT1=0， 低电平触发中断。硬件置低电平触发中断。硬件置IE1=1，当转，当

20、转向中断服务程序后，硬件自动清向中断服务程序后，硬件自动清IE1=0。0INT0INT1INT1INTIT0：外部中断：外部中断0触发方式控制位触发方式控制位软件设置。软件设置。IT0=1，外部中断，外部中断 ，发生，发生10跳跳变，产生中断请求，向主机申请中断。变，产生中断请求，向主机申请中断。IT0=0，那，那么么 端口低电平触发中断。端口低电平触发中断。IT1：外部中断：外部中断1触发方式控制位触发方式控制位软件设置。软件设置。IT1=1，外部中断，外部中断 ，发生，发生10跳跳变，产生中断请求，向主机申请中断。变，产生中断请求，向主机申请中断。IT1=0，那，那么么 端口低电平触发中断

21、。以上后四项用于中端口低电平触发中断。以上后四项用于中断系统。断系统。TCON可位寻址，其位地址为可位寻址，其位地址为88H8FH。1INT0INT0INT1INT位地址位地址位符号位符号AFAEADACABAA9A8A/EA/ES1ET1EX0ET0EX中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE）字节地址字节地址A8HEA中断允许总控制位中断允许总控制位EA=0 中断总禁止；中断总禁止； EA=1 中断总允许中断总允许ET0ET1）定时定时/计数中断允许控制位计数中断允许控制位ET0ET1）=0 禁止定时计数中断；禁止定时计数中断；ET0ET1）=1 允许定时计数中断允许定时计数中断4-3 定

22、时定时/计数器的工作方式计数器的工作方式设置设置 （TMOD寄存器选择定时模式还寄存器选择定时模式还是计数模式是计数模式;对对M1M0的设置，用于选择的设置，用于选择T0、T1的四种操作的四种操作任务方式。任务方式。TL0、TL1，TH0、TH1两对定时两对定时/计数器计数器T/C（1定时定时/计数方式计数方式0 （13位计数器）位计数器）以定时以定时/计数器计数器0T0为例为例TH0全部全部8位，位，TL0低低5位构成位构成13位定时位定时/计数器。计数器。当当 时定时方式），开关接至振荡时定时方式），开关接至振荡12分频输出；分频输出；当当 时计数方式），开关接通时计数方式），开关接通T0

23、P3.4当计当计数脉冲发生负跳变计数器加数脉冲发生负跳变计数器加1。0T/C 1T/C )( bit80TH)( bit50TL0TF&1 1分频分频120=TC/1=TC/).(43P0T0TRGATE0INT).(23POSC控制控制中中断断请请求求计数示意图方式计数示意图方式位定时位定时/130定时定时/计数方式计数方式1 （16位计数器）位计数器）逻辑结构和方式逻辑结构和方式0完全一样，只是完全一样，只是TL是是8位计数器。位计数器。计数范围计数范围165536如晶振如晶振6MHz，最小定时时间为：，最小定时时间为：2s机器周期）机器周期）最大定时时间为：最大定时时间为：131

24、ms。定时定时/计数方式计数方式2 （自动再装入（自动再装入8位计数器）位计数器）THx，TLx相互独立相互独立x=0，1）。）。TLx作为作为8位计数器，位计数器，THx是初值寄存器。是初值寄存器。TLx溢出后，置溢出后，置TFx申请中断。申请中断。THx初值重新装入初值重新装入TLx。只需通过软件设置一次，启动后无限次。只需通过软件设置一次，启动后无限次定时定时/计数运行。（自动进行下一次）计数运行。（自动进行下一次）定时定时/计数方式计数方式3 （T0分成两个分成两个8位计数器，位计数器，T1无效）无效）将将T0分成两个独立的分成两个独立的8位计数器。位计数器。TL0组成完整的组成完整的

25、8位位定时定时/计数器；既能定时，又能计数。计数器；既能定时，又能计数。TH0只能组成只能组成8位定时器内部脉冲）。只能定时。位定时器内部脉冲）。只能定时。TL0占用占用T0全部控制信号及中断请求标志位全部控制信号及中断请求标志位TR0、TF0等）等）TH0只能借用只能借用TR1和和TF1。P3.5口口(T1外部计数脉冲输入口外部计数脉冲输入口)不能占用。不能占用。4-4 4-4 定时定时/ /计数器应用计数器应用基本步骤：基本步骤：工作方式控制字工作方式控制字TMODTMOD的设置；的设置；计数初值的计算并装入计数初值的计算并装入THxTHx、TLxTLx；中断允许位中断允许位EtxEtx、

26、EAEA的设置，使主机开放中断；的设置，使主机开放中断；启启/ /停位停位TRxTRx的设置。的设置。定时应用有查询、中断两种方式。定时应用有查询、中断两种方式。计数初值的确定计数初值的确定在方式在方式0下，当为计数方式时，计数值范围下，当为计数方式时，计数值范围18192213 ）在方式在方式1下，当为计数方式时，计数值范围下，当为计数方式时，计数值范围165536216 ）在方式在方式2下，当为计数方式时，计数值范围下，当为计数方式时，计数值范围125628 ）当为定时方式时，定时时间：（2n 计数初值）*机器周期晶晶振振周周期期机机器器周周期期12=机机器器周周期期定定时时时时间间计计数数初初值值-n2=在方式0下最小定时时间为：2s最大定时时间为：16384s8192*2）在方式1下最小定时时间为：2s最大定时时间为：131ms65536*2）如晶振周期6MHz，机器周期为2s。例题：生成周期为例题：生成周期为500 s的等宽正方波。机器晶振的等宽正方波。机器晶振6MHz。使用。使用T1