单片机应用技术第5章

第5章中断系统和定时/计数器本章要点中断的基本概念80C51中断源（5个）中断控制寄存器中断处理过程中断优先控制和中断嵌套中断系统的应用80C51定时/计数器（2个）定时/计数器控制寄存器定时/计数器工作方式定时/计数器的应用5.180C51中断系统5.1.1中断概述什么叫中断？CPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行原来中止的程序，叫做中断。为什么要设置中断？⑴提高CPU工作效率⑵具有实时处理功能⑶具有故障处理功能⑷实现分时操作5.1.2中断源和中断控制寄存器中断源中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。80C51单片机的中断源共有5个，其中2个为外部中断源，3个为内部中断源。INT0:外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。INT1:外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。T0:定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。T1:定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。串行中断:包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。中断控制寄存器80C51单片机中涉及中断控制的有3个方面4个特殊功能寄存器。①中断请求：定时和外中断控制寄存器TCON;串行控制寄存器SCON;②中断允许控制寄存器IE;③中断优先级控制寄存器IP。中断请求控制寄存器TCON的结构、位名称、位地址和功能如下：TCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1—TF0—IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H功能T1中断标志—T0中断标志—INT1中断标志INT1触发方式INT0中断标志INT0触发方式①TF1：T1溢出中断请求标志T1计数溢出后，由CPU内硬件自动置“1”，表示向CPU请求中断。CPU响应该中断后，片内硬件自动对其清0。②TF0：T0溢出中断请求标志T0计数溢出后，TF0=“1”（同上）。③IE1：外中断INT1中断请求标志当P3.3引脚信号有效时，触发IE1置“1”。当CPU响应该中断后，由片内硬件自动清0（自动请0只适用于边沿触发方式）。④IE0：外中断INT0中断请求标志当P3.2引脚信号有效时，IE0=“1”（同上）。⑤IT1：外中断INT1触发方式控制位IT1=“1”，边沿触发方式，当P3.3引脚出现下跳边脉冲信号时有效。IT1=“0”，电平触发方式，当P3.3引脚为低电平信号时有效。IT1由软件置位或复位。⑥IT0：外中断INT0触发方式控制位其意义和功能与IT1相似。串行控制寄存器SCON①TI:串行口发送中断请求标志②RI:串行口接收中断请求标志CPU在响应串行发送、接收中断后，TI、RI不能自动清0，必须由用户用软件清0！SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称——————TIRI位地址——————99H98H功能——————串行发送中断标志串行接收中断标志中断允许控制寄存器80C51对中断源的开放或关闭是由中断允许控制寄存器IE控制的，可用软件对各位分别置“1”或清0，从而实现对各中断源开放或关闭。IE的结构、位名称和位地址如下：IED7D6D5D4D3D2D1D0位名称EA——ESET1EX1ET0EX0位地址AFH——ACHABHAAHA9HA8H中断源CPU——串行口T1INT1T0INT0①EA：CPU中断允许控制位EA=1，CPU开中；EA=0，CPU关中，且屏蔽所有5个中断源。②EX0：外中断INT0中断允许控制位EX0=1，INT0开中；EX0=0，INT0关中。③EX1：外中断INT1中断允许控制位EX1=1，INT1开中；EX1=0，INT1关中。④ET0：定时/计数器T0中断允许控制位ET0=1，T0开中；ET0=0，T0关中。⑤ET1：定时/计数器T1中断允许控制位ET1=1，T1开中；ET1=0，T1关中。⑥ES：串行口中断(包括串发、串收)允许控制位ES=1，串行口开中；ES=0，串行口关中。说明：80C51对中断实行两级控制，总控制位是EA，每一中断源还有各自的控制位。首先要EA=1，其次还要自身的控制位置“1”。如要使INT0开中断MOVIE,#10000001B或者：SETBEASETBEX0中断优先级控制寄存器IP80C51有5个中断源，划分为2个中断优先级：高优先级和低优先级。IP的结构、位名称和位地址如下：IPD7D6D5D4D3D2D1D0位名称———PSPT1PX1PT0PX0位地址———BCHBBHBAHB9HB8H中断源———串行口T1INT1T0INT0①PX0：INT0中断优先级控制位。PX0=1，为高优先级；PX0=0，为低优先级；②PX1：INT1中断优先级控制位。控制方法同上。③PT0：T0中断优先级控制位。控制方法同上。④PT1：T1中断优先级控制位。控制方法同上。⑤PS：串行口中断优先级控制位。控制方法同上。5.1.3中断处理过程中断处理过程大致可分为四步：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回。中断请求中断源发出中断请求信号，相应的中断请求标志位(在中断允许控制寄存器IE中)置“1”。中断响应CPU查询（检测）到某中断标志为“1”，在满足中断响应条件下，响应中断。⑴中断响应条件①该中断已经“开中”；②CPU此时没有响应同级或更高级的中断；③当前正处于所执行指令的最后一个机器周期；④正在执行的指令不是RETI或者是访向IE、IP的指令，否则必须再另外执行一条指令后才能响应。⑵中断响应操作CPU响应中断后，进行下列操作：①保护断点地址；②撤除该中断源的中断请求标志；③关闭同级中断；④将相应中断的入口地址送入PC。80C51五个中断入口地址：INT0：0003H；T0：000BH；INT1：0013H；T1：001BH；串行口：0023H中断入口地址是固定的，且相互间隔只有8B。一般来说，8B安排不下一个中断服务程序，可安排一条跳转指令，跳转到其他合适的区域编制真正的中断服务程序！执行中断服务程序中断服务程序应包含以下几部分：⑴保护现场⑵执行中断服务程序主体，完成相应操作。⑶恢复现场中断返回在中断服务程序最后，必须安排一条中断返回指令RETI，当CPU执行RETI指令后，自动完成下列操作：⑴恢复断点地址。⑵开放同级中断，以便允许同级中断源请求中断。保护现场：是指把断点处有关寄存器的内容压入堆栈保护，以便中断返回时恢复。通常有关的是特殊功能寄存器Acc、PSW和DPTR等。5.1.4中断响应等待时间若排除CPU正在响应同级或更高级的中断情况，中断响应等待时间为:3～8个机器周期。5.1.5中断请求的撤除中断源发出中断请求，相应中断请求标志置“1”。CPU响应中断后，必须清除中断请求“1”标志。否则中断响应返回后，将再次进入该中断，引起死循环出错。对定时/计数器T0、T1中断，CPU响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志位TF0、TF1。外中断INT0、INT1，若采用边沿触发方式，CPU响应中断时，也用硬件自动清除相应的中断请求标志IE0或IE1。若采用电平触发方式，CPU响应中断时，虽也用硬件自动清除相应中断请求标志IE0或IE1，但相应引脚（P3.2或P3.3）的低电平信号若继续保持下去，中断请求标志IE0或IE1就无法清0，也会发生重复响应中断情况。对串行口中断，CPU响应中断后并不自动清除相应的中断请求标志TI或RI，用户应在串行中断服务程序中用软件清除TI或RI。5.1.6中断优先控制和中断嵌套中断优先控制80C51中断优先控制首先根据中断优先级，此外还规定了同一中断优先级之间的中断优先权。其从高到低的顺序为：INT0、INT1、T0、T1、串行口。中断优先级是可编程的，而中断优先权是固定的，不能设置，仅用于同级中断源同时请求中断时的优先次序。80C51中断优先控制的基本原则：①高优先级中断可以中断正在响应的低优先级中断，反之则不能。②同优先级中断不能互相中断。③同一中断优先级中，若有多个中断源同时请求中断，CPU将先响应优先权高的中断，后响应优先权低的中断。中断嵌套当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行的低优先级中断，转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先级也不能相互“中断”。中断嵌套结构类似与调用子程序嵌套，不同的是：①子程序嵌套是在程序中事先按排好的；中断嵌套是随机发生的。②子程序嵌套无次序限制，中断嵌套只允许高优先级“中断”低优先级。5.1.7中断系统的应用中断初始化⑴设置堆栈指针SP（可设置SP=60H或50H）⑵定义中断优先级⑶定义外中断触发方式⑷开放中断（必须同时开放二级控制）⑸安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。中断服务主程序中断服务子程序内容要求：⑴在中断服务入口地址设置一条跳转指令，转移到中断服务程序的实际入口处。⑵根据需要保护现场。⑶中断源请求中断服务要求的操作。⑷恢复现场。与保护现场相对应，注意先进后出、后进先出操作原则。⑸中断返回，最后一条指令必须是RETI。例5-1出租车计价器计程方法是车轮每运转一圈产生一个负脉冲，从外中断（P3.2）引脚输入，行驶里程为轮胎周长×运转圈数，设轮胎周长为2m，试实时计算出租车行驶里程（单位米），数据存32H、31H、30H。解：编程如下：ORG0000H;复位地址LJMPSTAT;转初始化ORG0003H;中断入口地址LJMPINT;转中断服务程序ORG0100H;初始化程序首地址STAT:MOVSP,#60H;置堆栈指针SETBITO;置边沿触发方式MOVIP,#01H;置高优先级MOVIE,#81H;开中MOV30H,#0;里程计数器清0MOV31H,#0;MOV32H,#0;LJMPMAIN;转主程序,并等待中断ORG0200H;中断服务子程序首地址INT:PUSHAcc;保护现场PUSHPSW;MOVA,30H;读低8位计数器ADDA,#2;低8位计数器加2mMOV30H,A;回存CLRA;ADDCA,31H;中8位计数器加进位MOV31H,A;回存CLRA;ADDCA,32H;高8位计数器加进位MOV32H,A;回存POPPSW;恢复现场POPAcc;RETI;中断返回5.280C51定时/计数器定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。5.2.1定时/计数器概述80C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器，基本功能是加1。对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周脉冲计数，是定时器。机周脉冲时间乘以机周数就是定时时间。计数器由二个8位计数器组成。T0的两个8位计数器是TH0和TL0，TH0是高8位，TL0是低8位；T1的两个8位计数器是TH1和TL1，合起来是16位计数器。定时时间和计数值可以编程设定，其方法是在计数器内设置一个初值，然后加1计满后溢出。调整计数器初值，可调整从初值到计满溢出的数值，即调整了定时时间和计数值。定时/计数器作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚输入，T0的外部事件脉冲应从P3.4引脚输入，T1的外部事件脉冲应从P3.5引脚输入，从其他引脚输入无效。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24。5.2.2定时/计数器的控制寄存器定时/计数器控制寄存器TCONTCON低4位与外中断INT0、INT1有关，已在中断中叙述。高4位与定时/计数器T0、T1有关。TCONT1中断标志T1运行标志T0中断标志T0运行标志INT1中断标志INT1触发方式INT0中断标志INT0触发方式位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H⑴TF1:定时/计数器T1溢出标