第五章 单片机的中断与定时系统

第五章

中断系统、定时器/计数器

§5-1MCS-51的中断系统§5-2

定时/计数器

§5-1MCS-51的中断系统一、中断概述

1、

中断概念某人看书 执行主程序 日常事务电话铃响 中断信号INT=0 中断请求暂停看书

暂停执行主程序中断响应书中作记号当前PC入栈 保护断点电话谈话 执行I/O程序 中断服务继续看书 返回主程序 中断返回日常事务程序中断服务程序2、

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、P3.1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。

③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。

3、

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。

4、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。

5、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的。

6、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。

IE字节地址A8H，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。

IP字节地址B8H，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→T0→→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6-1

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：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口

LJMP 0100H ORG 0030H

MAIN：

MOV SP， #60H SETB IT0；设定下跳有效

SETB EX0 ；开中

SETB EA MOV IP， #01H MOV A， #01H LOOP： MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP LOOP

中断服务程序流程图：

中断服务程序：

ORG 0100H PUSH ACC CLR A MOV R0， #00H LOOP1： SETB C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JNB ACC.7， LOOP1 LOOP2： CLR C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JB ACC.7， LOOP2 INC R0 CJNE R0， #03H， LOOP1 POP ACC

RETI DELAY： （略） ；1秒延时

§5-2

定时/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单片机定时器结构示意图3、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：

TF1/TF0：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：

GATE：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0 13位计数器

01方式1 16位计数器

10方式2 初值自动重装8位计数器

11方式32个8位计数器，仅适用于T0

3、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）×机器周期（12/fosc）计数初值=213—欲计数脉冲数=213—△T/机器周期

2、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=FF

06H

那么：TH0=FFH，TL0=06H

3、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。

T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示

T0方式3时的T0初值计算完全同方式2（2）T0方式3下的T1 T0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6-2】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=06H 3）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：

方式0：采用查询方式 程序：流程：

ORG 0030H START： MOV TMOD，#00H MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H MOV IE， #00H SETB TR1 WT： JNB TF1， WT CPL P1.0 CLR TF1 MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H SJMP WT 方式1：采用中断方式

ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOVTMOD，#10H MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #00001000B SETB TR1 SJMP ＄

中断服务程序：

ORG 0100H CPL P1.0 MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H RETI

方式2：采用中断方式

ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOV TM