第5章 80C51 单片机的中断与定时

LOGO单片机基础教程主讲人：李月华南华大学口扩展第2章80C51单片机的硬件结构第8章80C51单片机串行通信第3章80C51单片机指令系统第9章单片机串行扩展第4章80C51单片机汇编语言程序设计第10章单片机A/D及D/A转换接口第5章80C51单片机的中断与定时第11章8位单片机的发展第6章单片机并行存储器扩展第12章单片机应用单片机的定时器/计数器280C51单片机的中断系统1一、中断概述1、中断源中断源指引起正在执行的程序中断，转而执行中断服务程序的设备或事件。可分为硬中断、软中断。MCS-51单片机的5个中断源：①外部中断2个：、，中断请求信号分别由P3.2、P3.3输入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。入口地址：0003H，0013H。②定时/计数溢出中断2个：T0、T1,计数溢出时置“1”TF0、TF1位，从而发出内部中断请求。入口地址：000BH，001BH。0INT1INT③串行中断1个：串行接收或发送完一帧数据时就产生一个内部中断请求RI或TI。入口地址：0023H。2、中断处理过程包含：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段.①中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置“1”，表示发出请求，并由CPU查询。②中断响应：在一条指令的最后一个周期按优先级顺序查询中断标志，为“1”并满足响应条件时响应。响应操作:断点压栈→撤除中断标志→关闭低同级中断允许→中断入口地址送PC。实际上响应中断的主要操作是有硬件自动产生一条长调用指令LCALL。③中断服务：根据入口地址转中断服务程序，包含保护现场、执行中断主体、恢复现场。④中断返回：断点出栈→开放中断允许→返回原程序。3、中断优先级及其嵌套优先级2个---高优先级、低优先级，可通过SFR寄存器IP设置。中断嵌套原则为高优先级的中断不能被低优先的中断所中断，同级中断不能相互中断。、中断控制的特点①中断是随机发生的，并且是可编程的。②通过执行特定功能的程序段而获得预定目5、MCS-51中断汇集二、中断控制通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等四个寄存器的设定而实现。1、中断请求控制（1）定时中断、外中断请求控制寄存器TCON，字节地址88H，位地址8FH~88H，与中断请求有关的各位表示如下：TF1、TF0：T1/T0溢出中断请求标志。IE1、IE0：外中断/请求标志。IT1、IT0：外中断/触发方式定义位，“1”—后沿触发（2）串行中断请求控制寄存器SCON串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论是发送标志还是接收标志，都将发生串行中断请求。字节地址98H，位地址9FH~98H，与中断请求有关的各位表示如下：TI为发送中断，RI为接收中断，为“1”时，请求中断，响应后必须由用户软件清零。（3）中断请求的撤销中断响应后，必须及时清除TCON、SCON中的已响应中断请求标志，否则，会引起中断的重复查询和响应。①外中断请求的撤销：对于边沿触发方式：由于触发信号过后就消失，撤销自然也就是自动的。对于电平触发方式：需通过软硬件结合的方法来实现撤销。②定时中断请求的撤销：定时中断后，硬件自动清“0”。③串行中断请求的撤销：不能自动清“0”，须用软件的方法在中断服务子程序中进行清“0”。2、中断允许控制由SFR寄存器IE设置，分二级允许控制。以EA位作为总控，以各中断源的允许位作为分控。，位地址AFH~A8H，与中断允许有关的各位表示如下：单片机复位后，（IE）=00H，因此，整个中断系统为禁止状态。3、中断优先级控制由SFR寄存器IP设置，有2个优先级，相应位置“1”，为高优先级。相应位置“0”，为低优先级。，位地址BFH~B8H，与中断允许有关的各位表示如下：注意：5个中断允许位全部置“1”时，和全部清0效果一样，为同优先级中断，按自然优先级处理，即为外中断0→T0→外中断1→T1→串行口，优先级依次从高到低。三、中断应用1、中断应用的准备工作（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发方式选择；（2）中断服务程序：中断入口、现场保护、中断主体程序、恢复现场返回。2、应用举例例5-1通过P1.0~P1.7控制发光二极管，输出两种节日灯，并利用外中断P3.2，在两种状态之间切换。分析：主程序中状态：亮1灯左移循环，中断程序中的状态：以1秒间隔8灯依次亮起，再依次熄灭,循环3次后返回。主流程图（略），程序如下：ORG0000HLJMPSTARTORG0003H；中断入口LJMP0100HORG0030HSTART：MOVSP，#60HSETBIT0；设定下跳有效SETBEX0；开中SETBEAMOVIP，#01HMOVA，#01HLOOP：MOVP1，ARLALCALLDELAYAJMPLOOP中断服务程序：ORG0100HPUSHACCCLRAMOVR0，#00HLOOP1：SETBCRLCAMOVP1，ALCALLDELAYJNBACC.7，LOOP1LOOP2：CLRCRLCAMOVP1，ALCALLDELAYJBACC.7，LOOP2INCR0CJNER0，#03H，LOOP1POPACCRETIDELAY：（略）；1秒延时单片机的定时器/计数器一、定时/计数器构成1、定时方法软件延时通过执行循环而获得延时，短时间延时；硬件延时由硬件电路实现延时，长时间延时；可编程定时通过对系统时钟脉冲的计数而获得延时。2、MCS-51单片机的定时/计数器16位定时/计数器T0、T1，分别由4个8位计数器组成，均属SFR寄存器。T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH；T1由TH1、TL1构成，字节地址为8DH、8BH；、MCS-51单片机定时/计数器的功能归根结底是计数器。（1）定时功能对片内机器周期进行计数，即每个机器周期产生一个计数脉冲，计数加1。（2）计数功能对片外从T0（P3.4）、T1（P3.5）引脚输入的外部脉冲信号进行计数，下降沿计数加1。二、定时/计数器的控制寄存器与定时/计数器有关的控制寄存器有3个：1、定时器控制寄存器TCON（88H）SFR寄存器TCON既参与定时控制又参与中断控制，有关定时控制的有4位，表示如下：：当T1/T0的计数器计数溢出时，该位置“1”。TR1/TR0：T1/T0运行控制位。软件将其置“1”时，启动T1/T0工作。2、设定定时器工作方式寄存器TMOD（89H）SFR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定，各位的含义表示如下：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图：C/：定时/计数功能选择位。为“0”，作定时器用；为“1”，作计数器用。M1M0：工作方式选择位。00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2初值自动重装8位计数器T位计数器，仅适用于T03、中断允许控制寄存器IE（A8H）三、定时器/计数器工作方式1、工作方式0M1M0=00——13位计数器（1）结构由TH0的全部8位和TL0的低5位构成，如下页图。当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位计数满溢出时，TF0置“1”。（2）TMOD值：作定时器：TMOD=00000000=00H作计数器：TMOD=00000100=04H（3）计数初值最大计数值为213=8192△T=（213—计数初值）×机器周（12/fosc）计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期、工作方式1M1M0=01——16位计数器方式1时的电路逻辑结构如图所示作定时器，TMOD=01H；作计数器，TMOD=05H；△T=（216—计数初值）×机器周期（12/fosc）计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期例如：定时500us，fosc=6MHz时，初值=216—500/2=65536-250=65286=FF06H那么：TH0=FFH，TL0=06H3、工作方式2M1M0=10——自动复位的8位计数器以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。逻辑结构，如图所示：作定时器，TMOD=02H；作计数器，TMOD=06H；最大计数值为28=256，若fosc=12MHz，则方式2的最大定时间为256us。当作为定时器用时，定时时间的计算公式：△T=（28—计数初值）×机器周期（12/fosc）计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期例如：定时500，fosc=6MHz时，初值=28—500/2=6=06H则：TH0=TL0=06H4、工作方式3M1M0=11——2个8位计数器（仅限于T0）在T0方式3下，T0、T1的设置和使用是不同的。（1）T0方式3TL0：使用T0原有控制资源，功能与方式0、1相同。TH0：借用T1的TR1、TF1，只能对片内机器周期脉冲计数，作8位定时器。、T1电路逻辑结构，如图所示（2）T0方式3下的T1T0方式3时，T1仍然可工作于方式0~方式2，如上页图所示。C/控制位仍可使T1工作在定时器或计数器方式，只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用，因而没有计数溢出标志可供使用，计数溢出时只能将输出结果送至串行口，即用作串行口波特率发生器。T0方式3下的T1方式2，因定时初值能自动恢复，用作波特率发生器更为合适。四、定时/计数器的应用【例5-2】已知fosc=6MHz，利用T1定时500us，在P1.0口输出周期为1ms的方波脉冲，使用方式0~方式2编程。解：1）方波波形如图所示：2）计数初值：方式0：计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期=213-500/2=1F06H∴TH1=F8H，TL1=06H方式1：计数初值=216—欲计数脉冲数=216—△T/机器周期=216-500/2=FF06H∴TH1=FFH，TL1=06H方式2：计数初值=28—欲计数脉冲数=28—△T/机器周期=28-500/2=06H∴TH1=TL1=06H3）定时到达P1.0的翻转方法：查询方式、中断方式4）流程、程序如下：：采用查询方式程序：流程：ORG0030HSTART：MOVTMOD，#00HMOVTH1，#0F8HMOVTL1，#06H