第4章 中断系统及定时器

1、2020/6/26,第4章 MCS-51 单片机的中断系统 及定时器,本章将介绍以下内容：,定时/计数器-定时/计数器的定时和计数功能、定时器计数器的控制寄存器、定时器计数器的工作方式、定时计数器用作外部中断扩展、定时中断联合举例。,中断系统-中断源、中断方式 、中断控制寄存器、中断响应、中断请求的撤除。,2020/6/26,4.1 MCS-51单片机的中断系统,一、中断的概念,MCS-51单片机的中断系统结构,2020/6/26,中断请求标志,1,高级,低级,二、MCS-51单片机的中断系统,内 部 查 询,内 部 查 询,入口地址,入口地址,中断允许控制,中断优先级,EA,中断源,2020

2、/6/26,一、中断源 共有五个中断源，分别是外部中断两个、定时中断两个和串行中断一个，它们是： 外部中断0-INT0，由P3.2提供， 外部中断1INT1，由P3.3提供，,外部中断有两种信号方式，即电平方式和脉冲方式。,T0溢出中断； 由片内定时/计数器0提供 T1溢出中断； 由片内定时/计数器1提供 串行口中断RI/TI； 由片内串行口提供,MCS-51 中断源,2020/6/26,二、中断方式,单片机的中断为固定入口式中断，即一响应中断就转入固定入口地址执行中断服务程序。具体入口如下： 中断源 入口地址 INT0 0003 T0 000BH INT1 0013H T1 001BH RI

3、/TI 0023H 在这些单元中往往是一些跳转指令，跳到真正的中断服务程序，这是因为给每个中断源安排的空间只有8个单元。,2020/6/26,三、中断控制的寄存器,与中断控制有关的控制寄存器有四个：,TCON-定时控制寄存器， IE-中断允许控制寄存器， IP-中断优先级控制寄存器， SCON-及串行口控制寄存器。,1定时控制寄存器TCON,中断请求标志,触发方式选择,0 低电平1 下降沿,2020/6/26,2串行口控制寄存器SCON,串行中断请求标志,3中断允许控制寄存器IE,4中断优先级控制寄存器（IP）,0 禁止，1允许,0 低级别，1高级别,2020/6/26,四、中断响应,响应条件

4、-CPU要响应中断需满足下列条件： 无同级或高级中断正在服务； 当前指令周期结束，如果查询中断请求的机器 周期不是当前指令的最后一个周期，则不行； 若现行指令是RETI、RET或访问IE、IP指令，则需要执行到当前指令及下一条指令方可响应。,响应过程-单片机响应中断后，自动执行下列操作： 置位中断优先级有效触发器，即关闭同级和低级 中断： 调用入口地址，断点入栈，相当于LCALL指令； 进入中断服务程序。,2020/6/26,响应时间-从查询中断请求标志位到转向中断服务入口地址所需的机器周期数。 （1）最快响应时间 以外部中断的电平触发为最快。 从查询中断请求信号到中断服务程序需要三个机器周期

5、： 1个周期（查询）2个周期（长调用LCALL） （2）最长时间 若当前指令是RET、RETI和IP、IE指令，紧接着下一条是乘除指令发生，则最长为8个周期： 2个周期执行当前指令（其中含有1个周期查询）4个周期乘除指令2个周期长调用8个周期。,2020/6/26,中断返回中断处理程序的最后一条指令是RETI，它使CPU结束中断处理程序的执行，返回到断点处，继续执行主程序。,中断程序举例,图为单片机数据传输示意图。 外设数据经P1口输入单片机，每准备好一个数据，外设发出选通信号，经触发器和非门至INT0。,2020/6/26,数据传送过程： 外设每准备好一个数据后，发出选通信号，使触发器输出1

6、再经非门得0至INT0，向CPU发出中断请求， CPU 响应这个中断请求后，在中断处理程序中先撤除 中断请求信号， （通过P3.0=0， 使INT0=1） 再由P1口输入 数据到单片机 内部。,2020/6/26,程序清单：,ORG 0000H,START:LJMP MAIN ORG 0003H LJMP IINT0 ORG 0030H ;主程序 MAIN: CLR IT0 ;低电平触发 SETB EA SETB EX0 ;开中断 MOV DPTR,#1000H . ORG 0100H IINT0:PUSH PSW ;中断处理程序 PUSH ACC CLR P3.0,2020/6/26,NOP

7、 NOP SETB P3.0 ;撤除INT0 MOV A,P1 ;输入数据 MOVX DPTR,A ;保存数据 INC DPTR . POP ACC ;恢复现场 POP PSW RETI ;返回主程序,2020/6/26,常用的定时/实现方式： 1.软件定时； 2.不可编程硬件定时； 3.可编程定时 。,4.2 MCS-51单片机的定时/计数器,2020/6/26,一、定时/计数器的定时和计数功能,在TMOD中，各有一个控制位（CT），分别用于控制定时/计数器T0和T1是工作在定时器方式还是计数器方式。,1. 定时功能-计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使寄存器的值加1。所以，计数频率是

8、振荡频率的1/12。,2. 计数功能-计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0为P3.4，T1为P3.5。,定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器(TH0、TL0或TH1、TL1) 。,2020/6/26,二、定时器计数器的控制寄存器,与定时器计数器有关的控制寄存器有：,1定时器控制寄存器TCON,中断请求标志,触发方式选择,启动定时/计数器,0 低电平1 下降沿,0 停止 1 启动,2020/6/26,2工作方式控制寄存器TMOD,T1控制,T0控制,GATE门控位,M1 M0工作方式选择,2020/6/26,计数脉冲输入,三、定时器计数器的工作方式,定时器计数器共有四种工作方式,1. 方式0

9、13位方式,13位计数器,定时器,计数器,2020/6/26,2. 方式116位方式,2020/6/26,3. 方式28位自动装入时间常数方式,2020/6/26,4. 方式32个8位方式,仅T0可以工作在方式3此时T0分成2个独立的计数器TL0和TH0 ，前者用原来T0的控制信号（TR0、TF0），后者用原来T1的控制信号（TR1、TF1）。,四、应用举例,计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送THi、 TLi；,可编程器件在使用前需要进行初始化：,确定TMOD控制字：编程时将控制字送TMOD；,2020/6/26,例题1：设晶振频率fOSC=6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为50

10、0s的方波脉冲，并由P1.0 输出。试以中断方式实现。, 开中断（如果使用中断方式）: 编程实置位EA、ETi, TRi位置位控制定时器的启动和停止。,2020/6/26, TMOD确定,T1控制,T0控制,控制字10H,要产生500s 的方波脉冲，只需在P1.0端以250s为间隔，交替输出高低电平即可实现。为此，定时间应为250s 。使用6z晶振，则一个机器周期为2s，设待求计数初值为，则：, 计算计数器的计数初值；,2020/6/26,（216X）210 -6 =25010 -6 即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H 所以，初值为： TH1=0FFH，T

11、L1=83H, 采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。, 由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时器的启动和停止。 TR11，启动； TR10，停止。,2020/6/26,程序设计,ORG 0000H LJMP MAIN ；主程序入口 ORG 001BH LJMP INTT1 ；T1中断入口,2020/6/26,INTT1：MOV TH1，#0FFH ；重新设置初值 MOV TL1，#83H CPL P1.0 ；输出取反 RETI,ORG 1000H MAIN：MOV TMOD， #10H ；T1为方式1 MOV TH1， #0FFH MOV TL1，#83H ；初值 SETB EA

12、；允许中断 SETB ET1 SETB TR1 ；启动定时 HERE: SJMP HERE ；等待中断,主程序：,中断处理程序：,2020/6/26,例题2：设晶振频率fOSC=6MHz，分别讨论各种工作方式下最长定时时间。,解： 1.由fOSC=6MHz可知，MC=2us; 2.由于是加1计数，所以最长定时应是计数初值最小时（即为0时）的定时时间。 所以此时有： 方式0： （2130）2us= 214us=16384us=16.384ms,2020/6/26,方式1： （2160）2us= 217us=131.072ms,方式2、3 （280）2us= 29us=0.512ms,注意：以上是当fOSC=6MHz，即MC=2us时各种方式下的定时时间，若fOSC=12MHz，则最长定时时间将缩短一半。,2020/6/26,五、定时计数器用作外部中断扩展 在计数方式下，如果把计数器预置为全1，则只要在计数输入端（T0或T1输入端）加一脉冲就可以使计数器溢出，产生溢出中断。这就是定时计数器实现外部中断扩展的思想。具体方法是： 置定时计数器为工作方式，即自动加载式位计数，以便在一次中断响应后，自动为下一次中断作准备； TH和TL均置为FFH； 扩展的外部中断请求信号接计数脉冲输入端（T0或T1）； 把扩展的外中断服务程序存放在所占用的定时计数器中