第5章80C51的中断系统及定时计数器.ppt

2019/2/7,1,第5章 80c51的中断系统及定时/计数器,80c51单片机的中断系统,5.1,80c51单片机的中断处理过程,5.2,80c51单片机的定时/计数器,5.3,80c52的定时/计数器2,5.4,2019/2/7,2,5.1 80c51单片机的中断系统,5.1.1 80c51中断系统的结构,cpu进行工作a时发生了事件b，请求cpu马上处理 cpu暂时中断当前工作a，转去处理事件b 事件b处理完后，回到工作a被中断的地方继续处理a工作,中断的概念,中断源 中断请求 中断服务 中断返回 中断系统,中断的优点 利用率高 实时性强 可靠性好,2019/2/7,3,80c51中断系统的结构,5个中断源、2个优先级,2019/2/7,4,中断源,5.1.2 80c51的中断源,外部中断0（int0） 外部中断1（int1） t0溢出中断（tf0） t1溢出中断（tf1） 串行口中断（ri或ti）,2019/2/7,5,触发方式设置及中断标志,电平方式（itx=0），intx引脚低电平时iex=1，响应中断后iex不自动清0（intx引脚状态）。 边沿方式（itx=1），intx引脚负跳变时iex=1，响应中断后iex自动清0。,外部中断标志ie1、ie0（用iex表示）,2019/2/7,6,两种触发方式比较：,电平方式时， intx低电平必须保持到响应时，否则就会漏掉；在中断服务结束前，intx低电平必须撤除，否则中断返回之后将再次产生中断。 例，8255的中断请求线在接受读或写操作后即被复位，因此以其去请求电平触发方式的中断比较方便。,边沿方式时，采样到有效下降沿后，在iex中将锁存一个1。若cpu暂时不能响应，申请标志也不会丢失，直到响应时才清0。 例，adc0809的转换结束信号eoc为正脉冲，经反相后就可以作为80c51的intx信号 。,2019/2/7,7,溢出中断标志tf1、tf0（用tfx表示）,溢出中断请求标志tfx ，tx启动后就开始由初值进行加1计数，直至最高位产生溢出使tfx=1向cpu请求中断。cpu响应中断后tfx自动清0。,scon的中断标志,ri：串口接收中断标志，响应中断时不能自动清除 ti：串口发送中断标志，响应中断时不能自动清除,2019/2/7,8,5.1.3 80c51中断的控制,中断允许控制,中断源的开放和屏蔽由ie控制（1，开放；0，禁止）,ex0:外中断0允许 et0:t0中断允许 ex1:外中断1允许,et1:t1中断允许 es :串口中断允许 ea :cpu中断允许,2019/2/7,9,中断优先级控制,中断优先级由ip控制（1，高级；0，低级）,px0:外中断0优先级 pt0:t0中断优先级 px1:外中断1优先级,pt1:t1中断优先级 ps :串口中断优先级,同一优先级的自然顺序： 自高至低：int0、to、int1、t1、串口。,2019/2/7,10,中断优先级遵循的原则,几个中断同时申请，先响应高级的中断 正进行的中断服务，同级或低级中断不能对其中断，但可以被高级中断所中断。,为此，中断系统内设有对应高、低2个优先级状态触发器（用户不能寻址）。 状态触发器的复位由中断返回指令reti控制。,2019/2/7,11,5.2 80c51单片机中断处理过程,5.2.1 中断响应条件和时间,中断响应条件,有中断请求 相应的中断允许位为1 cpu开中断（即ea=1）,遇下面情况之一将不被响应（此间中断条件失效，中断丢失）,正在处理同级或高级中断 当前查询周期不是所执行指令的最后一个机器周期 正在执行reti或访问ie或ip 的指令,2019/2/7,12,中断响应时间,中断响应至少需要3个完整的机器周期（38个）！,受阻时要附加35个机器周期（无同级或高级中断正进行）,查询周期不是当前指令的最后机器周期(如mul，+3) 查询周期恰逢reti类指令(且后跟mul指令+5),2019/2/7,13,5.2.2 中断响应过程,cpu响应中断过程,将相应优先级状态触发器置1（阻断后来同级或低级中断 ） 执行硬件lcall指令（pc入栈，中断服务程序入口址送pc ） 执行中断服务程序,编写中断服务程序注意,中断服务程序入口存放指令ljmp或ajmp 现场保护与现场恢复,2019/2/7,14,5.2.3 中断返回,中断服务程序最后指令必须是reti，其功能：,将断点从堆栈弹送pc，cpu从原断点继续执行 将相应优先级状态触发器清0，恢复原来工作状态,注意,不能用ret代替reti 中断服务程序中push和pop必须成对使用,2019/2/7,15,5.2.4 中断程序举例,【例5-1】单外部中断源示例,org 0000h start:ljmp main org 0003h ljmp into org 0030h main:clr it0 ;电平 setb ea setb ex0 mov dptr，#1000h ,主程序：,2019/2/7,16,中断服务程序:,org 0200h int0:push psw push acc clr p3.0 ；由p3.0输出0 nop nop setb p3.0 mov p1,#0ffh ；置p1口为输入 mov a,p1 ；输入数据 movx dptr,a ；存入数据存储器 inc dptr ；修改数据指针，指向下一个单元 pop acc ；恢复现场 pop psw reti,2019/2/7,17,【例5-2】 多外部中断源示例,中断服务程序:,org 0003h ljmp inse0 org 0013h ljmp inse1 inse0:push psw ;xi0中断服务 push acc pop acc pop psw reti (转下页),2019/2/7,18,inse1:push psw (接上页) push acc jb p1.0,dv1 ；p1.0为1，转xi1中断服务程序 jb p1.1,dv2 ；p1.1为1，转xi2中断服务程序 jb p1.2,dv3 ；p1.2为1，转xi3中断服务程序 jb p1.3,dv4 ；p1.3为1，转xi4中断服务程序 inret:pop acc pop psw reti dv1: ；xi1中断服务程序 ajmp inret dv4: ；xi4中断服务程序 ajmp inret,2019/2/7,19,5.3 80c51单片机的定时/计数器,定时/计数器的结构,基本型：t0，定时、计数。 t1，定时、计数、串口波特率发生器。,增强型：增加了t2。见5.3.4节。,5.3.1 定时/计数器的结构和工作原理,th1、tl1 th0、tl0 tcon tmod,2019/2/7,20,定时/计数器的工作原理,实质是16位加1计数器,定时器模式时，是对内部机器周期计数。计数值乘以机器周期就是定时时间 计数器模式时，是对外部事件计数。脉冲由t0（p3.4）或t1(p3.5)引脚输入。,注意:(若计数值为n,计数初值为x) 溢出信号使tf0或tf1置1，并发出中断请求，16位时有： n=65536-x，或x=65536-n 12mhz晶振时，计数频率低于0.5mhz,2019/2/7,21,5.3.2 定时/计数器的控制,工作方式寄存器tmod,gate：门控位。gate0时，只要trx为1，就可启动定时/计数器工作；gate1时，要trx为1,定时/计数器的启动还要加上intx引脚为高电平这一条件。 c/t：模式选择位。 清0为定时模式，置1为计数方式。 m1m0：工作方式设置位。可设置四种工作方式(见下页）。,2019/2/7,22,注意：tmod不能进行位寻址,2019/2/7,23,控制寄存器tcon,tfx：tx溢出标志位。响应中断后tfx有硬件自动清0。用软件设置tfx可产生同硬件置1或清0同样的效果。 trx：tx运行控制位。置1时开始工作；清0时停止工作。trx要由软件置1或清0（即启动与停止要由软件控制）。,2019/2/7,24,5.3.3 定时/计数器的工作方式,t0有方式0、1、2、3；t1有方式0、1、2。以t0为例说明。,方式0：13位方式,2019/2/7,25,c/t=1时，则为计数模式，有： x=213-n=8192-n c/t=0时，则为定时模式，有： x=213-n=8192-n，n=t/tcy t是定时时间，tcy是机器周期时间,【例5-3】若计数个数n为2，求计数初值。 公式法计算：x81922=8190=1ffeh 求补法计算：对0 0000 0000 0010b取反加1为： 1 1111 1111 1110b(1ffeh),初值计算：,公式法,求补法 ：x=对n求补,2019/2/7,26,门控位作用,当gate=0时 仅由tr0控制与门的开启。与门输出1时，控制开关接通，计数开始；,当gate=1时 与门的开启由int0和tr0共同控制。这种方式可以用来测量int0引脚上正脉冲的宽度。,注意：方式0的计数初值高8位和低5位确定麻烦 ，实际应用中常由16位的方式1取代。,2019/2/7,27,方式1：16位方式,x=216-n=65536-n 计数范围：165536 计数初值要分成2个字节分别送入th0、tl0,2019/2/7,28,【例5-4】若要求定时器t0工作于方式1，定时时间为1ms，当晶振为6 mhz时，求送入th0和tl0的计数初值各为多少？应怎样送入th0和tl0？,由于晶振为6 mhz，所以机器周期tcy为2s，因此： n=t/tcy=110-3/210-6500 x216-n65536-50065036fe0ch,也可以利用以下2条指令完成： mov tl0,#(65536-500)mod 256 ;余数为计数初值的低字节 mov th0,#(65536-500)/256 ; 商为计数初值的高字节,用传送指令分别将feh送入th0中，0ch送入tl0中即可。,2019/2/7,29,方式2：8位自动重装方式,x=28-n=256-n 计数范围：1256 特别适合与脉冲信号发生器,2019/2/7,30,方式3：（仅t0有此方式，t1的方式3将停止计数）,tl0进行8位定时/计数 th0进行8位定时（t1方式2时，可出借tr1、tf1）,2019/2/7,31,5.3.4 定时/计数器用于外部中断扩展,例：用t0扩展一个外部中断源。将t0设置为计数器方式，按方式2工作，th0、tl0的初值均为0ffh，t0允许中断，cpu开放中断。其初始化程序如下： mov tmod,#06h ;置t0为计数器方式2 mov tl0,#0ffh ;置计数初值 mov th0,#0ffh setb tr0 ;启动t0工作 setb ea ;cpu开中断 setb et0 ;允许t0中断 ,t0外部引脚上出现一个下降沿信号时，tl0计数加1，产生溢出，将tf0置1，向cpu发出中断请求 ,2019/2/7,32,5.3.5 定时/计数器应用举例,初始化程序应完成： 对tmod赋值，以确定t0和t1的工作方式； 求初值,并写入th0、tl0或th1、tl1； 中断方式时，要对ie赋值，开放中断； 使tr0或tr1置位，启动定时/计数器工作。,2019/2/7,33,计数应用,【例5-5】有一包装流水线，产品每计数24瓶时发出一个包装控制信号。试编写程序完成这一计数任务。用t0完成计数，用p1.0发出控制信号。,确定方式字： t0在计数的方式2时： m1m0=10，gate=0 ，c/t=1 方式控制字为06h,求计数初值x: n=24 x=256-24=232=e8h 应将e8h送入th0和tl0中,2019/2/7,34,org 0000h ljmp main org 000bh ljmp dvt0 org 0100h main:mov tmod,#06h ;置t0计数方式2 mov th0,#0e8h;装入计数初值 mov tl0,#0e8h setb et0 ;t0开中断 setb ea ;cpu开中断 setb tr0 ;启动t0 sjmp $ ;等待中断,dvt0:setb p1.0 nop nop clr p1.0 reti end,主程序,中断服务程序,2019/2/7,35,定时应用,定时时间较小时（小于65ms）。晶振为12 mhz时，tcy为1s。可直接采用方式1完成定时任务。,【例5-6】利用定时/计数器t0的方式1，产生10ms的定时，并使p1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 mhz。,确定方式字： t0在定时的方式1时： m1m0=01，gate=0 ，c/t=0 方式控制字为01h,求计数初值x: tcy为1s n=10ms/1s=10 000 x=65536-10000=d8f0h 应将d8送th0, f0h送tl0,2019/2/7,36,org 0000h ljmp main org 000bh ljmp dvt0 org 0100h main:mov tmod,#01h ;置t0方式1 mov th0,#0d8h;装入计数初值 mov tl0,#0f0h setb et0 ;t0开中断 setb ea ;cpu开中断 setb tr0 ;启动t0 sjmp $ ;等待中断,dvt0:cpl p1.0 mov th0,#0d8h mov tl0,#0f0h reti end,主程序,中断服务程序,2019/2/7,37,采用软件查询方式完成的源程序如下：,org 0000h ljmp main ;跳转到主程序 org 0100h ;主程序 main:mov tmod,#01h ;置t0工作于方式1 loop:mov th0,#0d8h ;装入计数初值 mov tl0,#0f0h setb tr0 ;启动定时器t0 jnb tf0,$ ;tf0=0，查询等待 clr tf0 ;清tf0 cpl p1.0 ;p1.0取反输出 sjmp loop end,2019/2/7,38,定时时间较大时（大于65ms）。实现方法：一是采用1个定时器定时一定的间隔（如20ms），然后用软件进行计数；二是采用2个定时器级联，其中一个定时器用来产生周期信号（如20ms为周期），然后将该信号送入另一个计数器的外部脉冲输入端进行脉冲计数。,【例5-7】编写程序，实现用定时/计数器t0定时，使p1.7引脚输出周期为2s的方波。设系统的晶振频率为12mhz。,确定方式字： t0在定时的方式1时： m1m0=01，gate=0 ，c/t=0 方式控制字为01h,求计数初值x: tcy为1s n=20ms/1s=20 000 x=65536-20000=4e20h 应将4e送th0, 20h送tl0,采用定时20ms，然后再计数50次的方法实现,2019/2/7,39,org 0000h ljmp main org 000bh ljmp dvt0 org 0030h main:mov tmod,#01h;置t0方式1 mov th0,#4eh ;装入计数初值 mov tl0,#20h ;首次计数值 mov r7,#50 ;计数50次 setb et0 ;t0开中断 setb ea ;cpu开中断 setb tr0 ;启动t0 sjmp $ ;等待中断,dvt0:djnz r7,nt0 mov r7,#50 cpl p1.7 nt0:mov th0,#4eh mov tl0,#20h setb tr0 reti end,主程序,中断服务程序,2019/2/7,40,门控位的应用,【例5-8】 测量int0引