第5章—单片机的中断系统

1、第第5 5章章 中断系统与定时器中断系统与定时器5.1中断的概念、处理过程和应用中断的概念、处理过程和应用5.2 定时器定时器/计数器的工作方式和应用计数器的工作方式和应用日常生活的中断现象举例日常生活的中断现象举例某人正在看报某人正在看报电话铃响了电话铃响了去接电话去接电话继续接电话继续接电话继续看报继续看报跑向厨房跑向厨房关煤气、灌开水关煤气、灌开水水开了水开了第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器计算机的中断应用举例计算机的中断应用举例正在执行显示程序正在执行显示程序有人按键有人按键处理键盘扫描处理键盘扫描继续处理键盘扫描继续处理键盘扫描继续执行显示程序继续执行显示程序处理定时器动作处

2、理定时器动作“看门狗看门狗”喂狗喂狗看门狗看门狗时间到时间到第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器实例实例1 1 单片机开关状态检测单片机开关状态检测要求：若有按键压下，使LED的状态反转。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器问题：1、主程序（死循环）中并没有调用int0_srv()函数，它是如何自动执行的？2、主程序中那几个变量赋值语句的作用是什么？3、这种程序结构的意义是什么？第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器解答：1、int0_srv() 是一个中断服务程序，是系统在感受到某种特定信息后自动启动的；2、那几个变量赋值语句是针对中断系统的管理命令；3、可使系统实现多任务操作功能

3、。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器中断中断是指在突发事件到来时先中止当前正在进行的工作，转而去处理突发事件。待处理完成后，再返回到原先被中止的工作处，继续进行随后的工作。一般子程序的返回断点是已知的中断子程序的返回断点是随机的引起突发事件的来源称为中断源中断源中断源要求服务的请求称为中断请求中断请求对中断请求提供的服务称为中断服务中断服务 中断管理系统处理事件的过程称为中断响中断响应过程应过程第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器中断的意义：1、可实现分时操作（CPU与多个外设并行工作）温度温度压力压力断电断电MCU2、可实现实时处理（被控对象信息随机变化）外设外设1外设外设2外设外

4、设nMCU3、可进行故障处理（及时处理突发事件）第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器引脚P3.2的电平/脉冲变化外部中断0，INT0引脚P3.3的电平/脉冲变化外部中断1，INT1定时/计数器0产生溢出定时器0中断，T0定时/计数器1产生溢出定时器1中断，T1串口一帧数据发送/接收完成串口中断，TI/RI80C51具有五个中断源：具有五个中断源：第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器五个中断源可以引导五个中断服务程序，中断服务程序的入口地址向（矢）量地址（ROM地址单元） 。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器共有四个中断管理寄存器共有四个中断管理寄存器TCON、SCON、IE、IP

5、第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器TCON-TCON-定时控制寄存器，定时控制寄存器， IE-IE-中断允许控制寄存器，中断允许控制寄存器，IP-IP-中断优先级控制寄存器，中断优先级控制寄存器，SCON-SCON-及串行口控制寄存器。及串行口控制寄存器。TF1和TF0：T1和T0的溢出标志位 溢出后由硬件自动置1定时器中断请求 中断响应后标志位自动清零TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON8EH(88H)（1）定时器控制寄存器（）定时器控制寄存器（TCON）IE1和IE0： INT1和INT0的标志位 引脚状态变化后由硬件自动

6、置1 外部中断请求 中断响应后标志位自动清零第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器IT1和IT0：INT1和INT0的触发方式选择位 0电平，1脉冲TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON8EH(88H)低电平有效负边沿有效边沿触发在脉冲结束后，中断请求信号即可自行消失但电平触发信号却不会立即自行消失引起继续中断请求建议减量采用边沿触发方式第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON8EH(88H)CYACF0RS1RS0OVF1PD7HD5

7、HD4HD3HD2HD1HD0HPSWD6H(D0H)TCON复位值00H，默认状态为： 无中断请求+电平触发第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器TI:串口发送发送中断标志位，一帧内部数据被送入发送缓冲器后由硬件自动置1发送中断请求 中断响应后，标志位需要用软件方式撤销SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9FH9DH9CH9BH9AH99H98HSCON9EH(98H)（2）串口控制寄存器（）串口控制寄存器（SCON）RI:串口接收接收中断标志位，一帧外部数据被送入接收缓冲器后由硬件自动置1 接收中断请求 中断响应后，标志位需要用软件方式撤销第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器

8、EA:中断总允许位，1开放全部中断，0禁止全部中断ES：串口中断允许位，1允许，0禁止ET1和ET0：定时中断允许位，1允许，0禁止EX1和EX0：外部中断允许位，1允许， 0禁止EAESET1EX1ET0EX0AFHADHACHABHAAHA9HA8HIEAEH(A8H)（3）中断允许寄存器（）中断允许寄存器（IE）第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器EAESET1EX1ET0EX0AFHADHACHABHAAHA9HA8HIEAEH(A8H)第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器PS:串口优先级设定位，1高优先级，0低优先级PT1和PT0：T1和T0的优先级设定位，1高优先级, 0低

9、优先级PX1和PX0：INT1和INT0的优先级设定位，1高优先级，0 低优先级PSPT1PX1PT0PX0BFHBDHBCHBBHBAHB9HB8HIPBEH(B8H)（4）中断优先级寄存器（）中断优先级寄存器（IP）自然优先顺序，逐渐第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器PSPT1PX1PT0PX0BFHBDHBCHBBHBAHB9HB8HIPBEH(B8H)第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器优先级原则：1）高级中断请求可以打断正在执行的低级中断；2）同级或低级中断请求不能打断正在执行的中断；3）同级中断源同时提出请求时按自然优先级响应： INT0 T0 INT1T1TI/RI4）

10、单片机复位时，IP各位都被置0， 所有中断源为低级中断第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器中断系统的结构小结中断系统的结构小结第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器（1）中断响应条件）中断响应条件 有中断请求(标志位置1) 中断总允许位EA=1，即CPU要开中断 中断源允许位为1，即没有被屏蔽 无同级或者更高级中断正在被服务第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器（2）中断响应的过程）中断响应的过程 机器周期的S6期间,CPU对中断标志位采样 阻断同级或低级中断 将程序断点存入栈区 中断矢量地址装入PC，转入对应的入口地址 中断响应时间为38个机器周期第5章 中断系统和定时器中断系统和定

11、时器（3）中断请求的撤除）中断请求的撤除 中断响应后，中断请求标志位和中断请求信号应及时清除，否则就意味着中断请求仍然存在。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器中断处理（中断服务程序）中断处理（中断服务程序）关中断（防止高级中断对现场保护的干扰）保护现场（将PSW,Rn,A等内容压入堆栈）开中断（允许高级中断请求）中断服务（处理中断事件）关中断（防止高级中断对现场恢复的干扰）恢复现场（将PSW,Rn,A等内容弹出堆栈）开中断（允许高级中断请求）中断返回（断点弹出”优先级激活“触发器复位）可视需要缺省可视需要缺省第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器C51中断服务程序是一种特殊的函数，它的

12、说明形式为：中断服务程序是一种特殊的函数，它的说明形式为： void 函数名函数名 (void) interrupt n using m 函数体语句函数体语句 interrupt表示该函数是一个中断服务函数 整数n表示该中断服务函数对应哪一个中断源第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器u usingsing m m 指定该中断服务程序要使用的工作寄存器组号，m m为03。若缺省using项，则编译系统默认为是当前工作寄存器组。C51中断服务程序是一种特殊的函数，它的说明形式为： void 函数名函数名 (void) interrupt n using m 函数体语句函数体语句 第5章 中断系

13、统和定时器中断系统和定时器实例2 多中断源解决方案p 8051单片机只有2个外部中断源p 可采用硬件请求和软件查询相结合的办法进行扩展p 然后在中断服务程序中通过查询I/O端口的状态来区分是哪个中断源引起的中断。p 查询的次序就决定了同一优先级中断中的优先级。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器汇编语言源程序清单 主程序 ORG 0000H ;复位入口 LJMP MAIN ;转到主程序ORG 0003H ;外部中断 入口LJMP INT_0 ;转到中断服务程序ORG 0013H ;外部中断 入口LJMP INT

14、_1 ;转到中断服务程序ORG 0030H ;主程序入口MAIN: ANL P1, #55H ;主程序开始，熄灭LED，准备输入查询 SETB EX0 ;允许INT0中断SETB IT0 ;负边沿触发方式 SETB EX1 ;允许INT1中断 SETB IT1 ;负边沿触发方式 SETB EA ;开中断HERE:SJMP HERE ;等待中断第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器汇编语言源程序清单 中断服务程序 INT_0: JNB P1.0, L1 ;外中断0服务程序，开始查询 SETB P1.1 ;由外设1引起的中断L1: JNB P1.2, L2 SETB P1.3 ;由外设2引起的中

15、断L2: JNB P1.4, L3SETB P1.5 ;由外设3引起的中断L3: RETI ;中断返回INT_1: ANL P1, #55H ;外中断1服务程序，熄灭LED RETI第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器定时器定时器/计数器的工作方式与控制计数器的工作方式与控制 p8051单片机有2个16位的定时/计数器T0和T1。pT0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成pT1则由TH1和TL1构成。p作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。第5章 中断系统和定时

16、器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器一、定时器/计数器的功能 在特殊功能寄存器TMOD中，有一个控制位（CT），分别用于控制定时/计数器工作在定时器方式还是计数器方式。1. 1. 定时功能定时功能-计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使技数器的值加1。2. 2. 计数功能计数功能-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) 。二、定时器计数器的特殊功能寄存器 与定时器计数器有关的特殊功能寄存器有：(1)(1)工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODTMODT1控制T0控

17、制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7GATE门控位C/T计数/定时选择M1 M0工作方式选择第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(2)(2)定时器控制寄存器定时器控制寄存器TCONTCOND7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT0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 启动第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器计数脉冲输入三、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013

18、位方式 TF0T0TR0GATEINT011&C/T=1振荡器1/12C/T=0TL0 TH08位低5位13位计数器定时器计数器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(2). 方式116位方式 振荡器1/12TL0 TH0TF011&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位16位计数器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(3). 方式28位自动装入时间常数方式 TF0振荡器1/1211&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TL0 TH0第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(4). 方式3双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TH

19、0 ，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）。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(1)计数器初值的计算计数器初值的计算 设计数器的最大计数值为M(根据不同工作方式，M可以是213、216或28)，则计算初值X的公式如下： X=M-要求的计数值 四、定时/计数器常数的计算第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器(2)定时器初值的计算 在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲fosc经12分频后计数。因此，定时器定时初值计算公式：X=M-(X=M-(要求的定时值要求的定时值)/(12/fosc)/(12/fosc) 式中，M为定时器模值(根据不同工

20、作方式，M可以是213、216或28)第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器五、定时器/计数器的应用定时器/计数器在应用前需要进行初始化：确定TMOD控制字：编程时将控制字送TMOD； 计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送TH、TL； 开中断（如果使用中断方式）: 编程置位EA、ETTR位置位控制定时器的启动和停止。例1：设晶振频率fOSC=6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为500s的方波脉冲，并由P1.0 输出。试以中断方式实现。8051P1.0P1.0500s第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器 TMOD确定T1控制T0控制XXXX

21、1000M0M1C/TGATEM0M1C/TGATE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，设待求定时器初值为，则： 计算定时器的初值；第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器（216X）210 -6 =25010 -6 即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H所以，初值为： TH1=0FFH，TL1=83H 采用中断方式：编程时将IE控制字设置为 88H，实现开中断。 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。 T

22、R11，启动； TR10，停止。 第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器汇编语言源程序清单ORG 0000H ；复位地址 LJMP MAIN ；跳转到主程序 ORG 000BH ；定时器T0中断入口 LJMP SQ ；跳转到定时器T0中断服务程序ORG 0030H ；主程序入口地址 MAIN: MOV TMOD,#10H ；主程序，设置TMOD控制字 MOV TL1, #83H ；写入T0定时2毫秒初值 MOV TH1, #0FFH MOV IE, #88H ；开中断,设置IE控制字 SETB TR1 ；启动T0HERE:SJMP HERE ；循环等待SQ: CPL P1.0 ；T1中断服务

23、程序，取反P1.0 MOV TL1, #83H ；重装T1定时初值 MOV TH1, #0FFH RETI ；中断返回END例2：假设单片机的振荡频率假设单片机的振荡频率fosc=6MHz，现要求，现要求产生产生1ms的定时，试分别计算定时器的定时，试分别计算定时器T1在方式在方式0、方式方式1和方式和方式2时的初值。时的初值。 方式方式0 0：最大计数值为：最大计数值为M=2M=21313，因此定时器的初值应为，因此定时器的初值应为X = 2X = 21313-(1-(11010-3-3)/(12/(6)/(12/(61010-6-6) = 7692D) = 7692D= 111100000

24、1100B= 1111000001100B其中高其中高8 8位为位为TH1TH1的初值，即的初值，即F0HF0H，低，低5 5位为位为TL1TL1的初值的初值注意注意，这里，这里TL1TL1的初值应为的初值应为00001100B00001100B即即0CH0CH，而不是，而不是60H60H，因为在方式时，因为在方式时，TL1TL1的高的高3 3位是不用的，应都位是不用的，应都设为设为0 0。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器 方式方式1：最大计数值为：最大计数值为M=216，因此定时器，因此定时器的初值应为：的初值应为：X = 216-(110-3)/(210-6) = 65036D=

25、1111111000001100B = FE0CH此时高此时高8位位TH1的初值为的初值为FEH，低，低8位位TL1的的初值为初值为0CH。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器方式方式2 2：最大计数值为：最大计数值为M=2M=28 8，因此定时器的初值，因此定时器的初值应为：应为： X = 2 X = 28 8-(1-(11010-3-3)/(2)/(21010-6-6) ) = 256-500= -254 = 256-500= -254计算得到的初值为负值，说明当计算得到的初值为负值，说明当fosc=6MHzfosc=6MHz时，时，不能采用方式不能采用方式2(2(即常数自动装入即常数

26、自动装入) )来产生来产生1ms1ms的定的定时，除非把单片机的时钟频率降得很低。时，除非把单片机的时钟频率降得很低。第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器实验实验1 1： 设单片机的设单片机的fosc=12MHzfosc=12MHz，采用，采用T0T0定时方式定时方式1 1在在P1.0P1.0脚上输出周期为脚上输出周期为2ms2ms的方波（分别采用查询法和中断法）。的方波（分别采用查询法和中断法）。虚拟示波器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器解解：周期为2ms的方波由2个半周期为1ms的正负脉冲组成方波输出原理：定时1ms后将端口输出电平取反。2ms1ms已知机器fosc =12MH

27、z，则1ms定时的计数初值应为：a = - tfosc/12 = -1000第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器（1 1）用）用T T0 0定时方式定时方式1 1查询方式编程，程序如下：查询方式编程，程序如下：#include #include sbit P1_0=P10;sbit P1_0=P10;void main (void) void main (void) TMOD TMOD = = 0 x010 x01; ; /T T0 0定时方式定时方式1 1 TR0=1; TR0=1; / /启动启动T0T0 for( ; ; ) for( ; ; ) TH0 TH0 = = -(1000

28、/256);-(1000/256); /装载计数初值装载计数初值 TL0 TL0 = = -(1000%256);-(1000%256); do while(!TF0); / do while(!TF0); /查询等待查询等待TF0TF0复位复位 P1_0 P1_0 =!P1_0; =!P1_0; /定时时间到定时时间到P1.0P1.0反相反相 TF0 TF0 = = 0; 0; /软件清软件清TF0TF0 T0第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器（2 2）用）用T T0 0定时方式定时方式1 1中断方式编程，程序如下：中断方式编程，程序如下：#in

29、clude #include sbit P1_0=P10;sbit P1_0=P10;void timer0 (void) interrupt 1 void timer0 (void) interrupt 1 P1_0 = !P1_0; P1_0 = !P1_0; /P1.0/P1.0取反取反 TH0 = -(1000/256); TH0 = -(1000/256); /计数初值重装载计数初值重装载 TL0 = -(1000%256);TL0 = -(1000%256); void main (void) void main (void) TMOD = 0 x01; /T TMOD = 0 x

30、01; /T0 0定时方式定时方式1 1 P1_0=0; P1_0=0;TH0=-(1000/256); /TH0=-(1000/256); /预置计数初值预置计数初值 TL0=-(1000%256);TL0=-(1000%256); EA=1; EA=1; ET0=1; ET0=1; TR0=1; TR0=1; do while (1); do while (1); 图5.1 实验实例1仿真效果图第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器图5.2 实验实例1仿真波形图第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器本章小结本章小结 51单片机的中断系统，包括中断控制寄存器、中断响应和单片机的中断系统，

31、包括中断控制寄存器、中断响应和中断处理过程。中断处理过程。 中断处理流程的基本步骤是：关中断中断处理流程的基本步骤是：关中断保护现场保护现场开中断开中断中断服务中断服务关中断关中断恢复现场恢复现场开中断开中断中断返回。中断返回。 C51中断函数声明的格式为：中断函数声明的格式为： void 函数名 (void) interrupt n using m 函数体语句 第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器使用定时使用定时/ /计数器的步骤：计数器的步骤： （1）设置TMOD工作方式字工作方式字确定T0? T1?确定定时模式？计数模式？确定方式0、方式1、方

32、式2、方式3？ 确定定时/计数器的工作状态 （2 2）设置合适的计数初值）设置合适的计数初值产生期望的定时间隔：产生期望的定时间隔：计数初值 a = 2n - tfosc/12 = - tfosc/12TH0 = -t / 256；TL0 = -t % 256；装载初值，例：装载初值，例：（12MHz晶振) 第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器ET0 = 1；EA = 1；void tx_srv (void) interrupt n using n 3）确定采用何种方式处理溢出结果）确定采用何种方式处理溢出结果 查询方式？中断方式？查询方式？中断方式？if (TF0) while (!TF0) 第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器4）启动定时器：）启动定时器： TR0 = 1 或或 TR1= 1 5）进行定时或计数结束后的工作）进行定时或计数结束后的工作6）为下次定时）为下次定时/计数做准备（清计数做准备（清TF标志标志+重装重装载初值）载初值）若是中断方式，则无需软件清若是中断方式，则无需软件清TF标志位；标志位；若是查询方式，还需软件清除若是查询方式，还需软件清除TF标志位标志位若是方式若是方式2，没有重装载问题，否则需重装载初值，没有重装载问题，否则需重装载初值第5章 中断系统和定时器中断系统和定时器第5章 中断系统和定时器中断系统和定时