单片机原理与应用技术(版)电子

1、4.1 中断系统4.2 中断程序设计 4.3 定时/计数器 4.4 定时/计数器的编程举例 小结第4章 中断系统、内部定时/计数器4.1 中断系统 “中断”是指计算机在执行某段程序的过程中，由于计算机系统内、外的某种原因，当出现CPU以外的某种情况时，由服务对象向CPU发出中断请求信号，要求CPU暂时中断当前程序的执行而转去执行相应的处理程序，待处理程序执行完毕后，再返回继续执行原来被中断的程序。 4.1.1 中断系统概述 1、中断的概念 中断系统是计算机的重要组成部分。实时控制、故障自动处理、计算机与外围设备间的数据传送往往采用中断系统。 2、中断的特点 分时操作 实时处理 故障处理3、中断

2、系统的功能 实现中断响应和中断返回 实现优先权排队 实现中断嵌套 4、中断系统的结构框图 4.1.2 中断源 1、外部中断源 8051的两条外部中断请求信号输入线 ，有低电平或负跳变两种中断触发方式。中断触发方式由定时器控制寄存器TCON中IE0和IE1位的状态设定。 2、定时器溢出中断源3、串行口中断源 8051内部定时/计数器溢出中断属于内部中断，通常用于进行定时/计数控制。在内部定时脉冲或T0/T1引脚上输入的外部计数脉冲作用下，加1计数的定时/计数器溢出时提出中断请求。 8051内部串行口的发送和接收中断也是内部中断。在串行口进行发送/接收数据时，每发送完一组串行数据时，串行口控制寄存

3、器SCON中的TI中断标志位置“1”，每接收完一组串行数据则使RI置“1”，并都自动向CPU发出串行口中断请求。 4.1.3 中断系统的控制 1、定时器控制寄存器TCON 位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088H位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H2、串行口控制寄存器SCON位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址SCONTIRI98H位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H3、中断控制寄存器（和中断有关的特殊功能寄存器）位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址IEEAESET1EX1ET0EX

4、0A8H位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H (1) EX0：外部中断(0)中断允许位；(2) ET0：定时/计数器T0中断允许位；(3) EX1：外部中断(1)中断允许位；(4) ET1：定时/计数器(T1)中断允许位；(5) ES：串行接口中断允许位；(6) EA：CPU中断总允许位。思考？字节地址和位地址有何不同？IE各位的定义如下中断优先级寄存器IP(B8H)位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址IPPSPT1PX1PT0PX0B8H位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H (1) PX0：外部中断(0)中断优先级设定位；(2) PT0：定时/计数器

5、(T0)中断优先级设定位；(3) PX1：外部中断(1)中断优先级设定位；(4) PT1：定时/计数器(T1)中断优先级设定位；(5) PS：串行接口中断优先级设定位。4.1.4 中断响应 1、中断处理的过程 中断处理过程分为4个阶段，即中断请求、中断响应、中断服务和中断返回。MCS-51系列单片机的中断处理流程如图所示。 2、中断申请的撤除1)定时器中断请求的撤除 对于定时器T0或T1溢出中断，CPU在响应中断后即由硬件自动清除其中断标志位TF0或TF1，无需采取其他措施。2)串行口中断请求的撤除 对于串行口中断，CPU在响应中断后，硬件不能自动清除中断请求标志位TI、RI，必须在中断服务程

6、序中用软件将其清除。2、中断申请的撤除3)外部中断请求的撤除 外部中断可分为边沿触发型和电平触发型。 对于边沿触发的外部中断或，CPU在响应中断后，由硬件自动清除其中断标志位IE0或IE1，无需采取其他措施。 对于电平触发的外部中断，其中断请求撤除的方法较为复杂，只有通过硬件配合相应软件的方式 。 用户对中断的控制和管理，实际是对4个与中断有关的寄存器IE、TCON、IP、SCON进行控制或管理。4.2 中断程序设计 4.2.1 汇编语言中断程序设计 汇编语言的中断服务程序按规定的中断矢量地址存入，由于5个中断矢量地址0003H、000BH、0013H、001BH、0023H之间相距很近，往往

7、装不下一个中断服务程序，所以通常将中断服务程序安排在程序存储器的其他地址空间，而在矢量地址单元中安排一条转移指令。 例4.1 在图4.3中，P1.4P1.7接有4个发光二极管，P1.0P1.3接有4个开关，消抖电路用于产生中断请求信号，消抖电路的开关来回拨动一次将产生一个下降沿信号，通过向CPU申请中断，要求：初始发光二极管全黑，每中断一次，P1.0P1.3所接的开关状态反映到发光二极管上，且要求开关合上时对应发光二极管亮。4.2.2 C语言中断程序设计 1、中断服务函数的定义 中断服务程序定义为函数，函数的完整定义如下： 返回值函数名(参数)模式再入Interrupt n Using m(1

8、)Interrupt n：表示将函数声明为中断服务函数，n为中断源编号。 (2)Using m：定义函数使用的工作寄存器组。函数入口处将当前寄存器保存，使用m指定的寄存器组，函数退出时原寄存器组恢复。选择不同的工作寄存器组，可方便地实现寄存器组的现场保护。(3)再入：属性关键字reentrant将函数定义为再入函数，在C51中，普通函数(非再入函数)不能递归调用，只有再入函数才可被递归调用。2、编程举例 例4.2 用C语言对例4.1重新编程。解：编程如下：4.3 定时/计数器 4.3.1 定时/计数器的结构 8051单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为定时器0 (T0)和定时器1(

9、T1)，可编程选择其用作定时器或计数器，其逻辑结构如图。4.3.2 定时/计数器的工作原理 当设置为定时工作方式时，计数器对内部机器周期计数，每过一个机器周期，计数器增1，直至计数器满溢出。定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关，MCS-51单片机的一个机器周期由12个振荡脉冲组成，所以计数频率fc=(1/12)fosc。 当设置为计数工作方式时，计数器对来自输入引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)的外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平，若前一个机器周期采样值为1，后一个机器周期采样值为0，则计数器加1。 4.3.3 定时/计数器的工作方式

10、 1、定时器工作方式寄存器TMOD 2、定时/计数器的工作方式 方式0 方式0为13位定时/计数方式，由THx提供高8位、TLx提供低5位的计数初值，最大计数值为M=213=8192，每次启动计数前均需预置计数初值。设定时器初值为C，时钟频率为fosc，则其定时时间T为：T=(MC)12/fosc = (8192C)12/fosc 方式1 方式2 方式3 方式1与方式0基本相同，唯一区别在于：方式1计数寄存器的位数为16位，由THx和TLx寄存器各提供8位计数初值，最大计数值为216=65536。定时时间： T =(65536M0)12/fosc方式2是8位的可自动重装载计数初值的定时/计数方

11、式，最大计数值为28=256。定时时间： T =(256M0)12/fosc 方式3只适合于定时/计数器0(T0)。当T0工作在方式3时，TH0和TL0成为两个独立的计数器。这时TL0可作定时/计数器，占用T0在TCON和TMOD寄存器中的控制位和标志位；而TH0只能用作定时器，占用T1的资源TR1和TF1。在这种情况下，T1仍可用于方式0、1、2，但不能使用中断方式。例4.3 用定时器1、方式0实现1s的延时。例4.4 用定时器0、方式3实现1s的延时。 (1)根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值。(2)填写工作方式控制字送TMOD寄存器。(3)送计数初值的高8位和低8位到THx和TLx

12、寄存器中。(4)启动定时(或计数)器，即将TRx置位。 如果工作于中断方式，需置位EA(中断总开关)及ETx (允许定时/计数器中断)，并编写中断服务程序。4.4 定时/计数器的编程举例1、定时/计数器的初始化编程步骤 2、应用编程举例 例4.6 用单片机定时/计数器设计一个秒表，由P1口连接的LED采用BCD码显示，发光二极管亮表示0，暗表示1。计满60s后从头开始，依次循环。 解：定时器0工作于定时方式1，产生1s的定时，程序类似于例4.4。定时器1工作在方式2，当1s时间到时，由软件复位T1(P3.5)引脚产生负跳变，再由定时器1进行计数，计满60次(1分钟)溢出，再重新开始计数。 按上述设计思路可知，方式寄存器TMOD的控制字应为61H，定时器1的初值应为：25660=196=C4H小 结 中断是指当机器正在执行程序的过程中，一旦遇到某些异常情况或特殊请求时，暂停正在执行的程序，转入必要的处理(中断服务子程序)，处理完毕后，再返回到原来被停止程序的间断处(断点)继续执行。引起中断的事情称为中断源。中断请求的优先级由用户编程和内部优先级共同确定。中断编程包括中断入口地址设置、中断源优先级设置、中断开放或关闭、中断服务子程序等。本章通过实例分别介绍了采用汇编语言程序和C语言程序编写中断程序。 小 结