单片机原理及接口技术(第二,李全利)第5章80C51的中断系统及定时计数器

5.1

80C51单片机的中断系统5.1.180C51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2023/3/271当前1页，总共38页。80C51中断系统的结构5个中断源、2个优先级2023/3/272当前2页，总共38页。中断源5.1.280C51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）2023/3/273当前3页，总共38页。触发方式设置及中断标志

76543210TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0字节地址：88H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）2023/3/274当前4页，总共38页。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。2023/3/275当前5页，总共38页。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76543210SCONTIRI字节地址：98HRI：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

2023/3/276当前6页，总共38页。5.1.380C51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）

76543210IEEAESET1EX1ET0EX0字节地址：A8HEX0: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

2023/3/277当前7页，总共38页。中断优先级控制中断优先级由IP控制（1，高级；0，低级）

76543210IPPSPT1PX1PT0PX0字节地址：B8HPX0: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。

2023/3/278当前8页，总共38页。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。2023/3/279当前9页，总共38页。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1CPU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

2023/3/2710当前10页，总共38页。中断响应时间中断响应至少需要3个完整的机器周期（3~8个）！受阻时要附加3~5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)2023/3/2711当前11页，总共38页。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2023/3/2712当前12页，总共38页。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2023/3/2713当前13页，总共38页。5.2.4中断程序举例【例5-1】单外部中断源示例ORG0000HSTART:LJMPMAIN

ORG0003H

LJMPINTO

ORG0030HMAIN:CLRIT0;电平

SETBEA

SETBEX0

MOVDPTR，#1000H

……

主程序：2023/3/2714当前14页，总共38页。中断服务程序:ORG0200HINT0:PUSHPSWPUSHACCCLRP3.0；由P3.0输出0NOPNOPSETBP3.0MOVP1,#0FFH；置P1口为输入

MOVA,P1；输入数据

MOVX@DPTR,A；存入数据存储器

INCDPTR；修改数据指针，指向下一个单元

……POPACC；恢复现场

POPPSWRETI2023/3/2715当前15页，总共38页。【例5-2】多外部中断源示例中断服务程序:

ORG0003HLJMPINSE0

ORG0013HLJMPINSE1

……INSE0:PUSHPSW;XI0中断服务

PUSHACC……POPACCPOPPSWRETI(转下页)

2023/3/2716当前16页，总共38页。INSE1:PUSHPSW(接上页)

PUSHACCJBP1.0,DV1；P1.0为1，转XI1中断服务程序

JBP1.1,DV2；P1.1为1，转XI2中断服务程序

JBP1.2,DV3；P1.2为1，转XI3中断服务程序

JBP1.3,DV4；P1.3为1，转XI4中断服务程序INRET:POPACCPOPPSWRETIDV1:……；XI1中断服务程序

AJMPINRET……DV4:……；XI4中断服务程序

AJMPINRET

2023/3/2717当前17页，总共38页。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、TL1TH0、TL0TCONTMOD2023/3/2718当前18页，总共38页。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-N12MHz晶振时，计数频率低于0.5MHz

2023/3/2719当前19页，总共38页。5.3.2定时/计数器的控制工作方式寄存器TMOD

76543210TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0字节地址：89HGATE：门控位。GATE＝0时，只要TRx为1，就可启动计数器工作；GATA＝1时，定时器的启动还要加上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）。2023/3/2720当前20页，总共38页。M1M0工作方式说明00方式013位定时/计数器01方式116位定时/计数器10方式28位自动重装定时/计数器11方式3T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1此方式停止计数注意：TMOD不能进行位寻址

2023/3/2721当前21页，总共38页。控制寄存器TCON

76543210TCONTF1TR1TF0TR0字节地址：88HTFx：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）。2023/3/2722当前22页，总共38页。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

2023/3/2723当前23页，总共38页。C/T=1时，则为计数模式，有：

X=213-N=8192-NC/T=0时，则为定时模式，有：

X=213-N=8192-N，N=t/Tcy【例5-3】若计数个数N为2，求计数初值。公式法计算：X＝8192－2=8190=1FFEH求补法计算：对0000000000010B取反加1为：

1111111111110B(1FFEH)初值计算：公式法

求补法：X=对N求补2023/3/2724当前24页，总共38页。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。2023/3/2725当前25页，总共38页。方式1：16位方式

X=216-N=65536-N计数范围：1～65536

计数初值要分成2个字节分别送入TH0、TL02023/3/2726当前26页，总共38页。【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6MHz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6MHz，所以机器周期Tcy为2µS，因此：N=t/Tcy=1×10-3/2×10-6＝500X＝216-N＝65536-500＝65036＝FE0CH也可以利用以下2条指令完成：MOVTL0,#(65536-500)MOD256;余数为计数初值的低字节MOVTH0,#(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。2023/3/2727当前27页，总共38页。方式2：8位自动重装方式

X=28-N=256-N计数范围：1～256

特别适合与脉冲信号发生器2023/3/2728当前28页，总共38页。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）2023/3/2729当前29页，总共38页。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：

MOVTMOD,#06H;置T0为计数器方式2MOVTL0,#0FFH;置计数初值

MOVTH0,#0FFHSETBTR0;启动T0工作

SETBEA;CPU开中断

SETBET0;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……

2023/3/2730当前30页，总共38页。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。2023/3/2731当前31页，总共38页。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=24X=256-24=232=E8H应将E8H送入TH0和TL0中2023/3/2732当前32页，总共38页。ORG0000HLJMPMAIN

ORG000BHLJMPDVT0

ORG0100HMAIN:MOVTMOD,#06H;置T0计数方式2MOVTH0,#0E8H;装入计数初值

MOVTL0,#0E8HSETBET0;T0开中断

SETBEA;CPU开中断

SETBTR0;启动T0SJMP$;等待中断DVT0:SETBP1.0NOPNOPCLRP1.0RETIEND主程序

中断服务程序

2023/3/2733当前33页，总共38页。定时应用

定时时间较小时（小于65ms）。晶振为12MHz时，Tcy为1µS。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1µSN=10ms/1µS=10

000X=65536-10000=D8F0H应将D8送TH0,F0H送TL0

2023/3/2734当前34页，总共38页。ORG0000HLJMPMAIN

ORG000BHLJMPDVT0

ORG0100HMAIN:MOVTMOD,#01H;置T0方式1MOVTH0,#0D8H;装入计数初值

MOVTL0,#0F0HSETBET0;T0开中断

SETBEA;CPU开中断

SETBTR0;启动T0SJMP$;等待中断DVT0:CPLP1.0MOVTH0,#0D8HMOVTL0,#0F0HRETIEND主程序

中断服务程序

2023/3/2735当前35页，总共38页。采用软件查询方式完成的源程序如下：ORG0000HLJMPMAIN;跳转到主程序

ORG0100H;主程序

MAIN:MOVTMOD,#01H;置T0工作于方式1LOOP:MOVTH0,#0D8H;装入计数初值

MOVTL0,#0F0HSETBTR0;启动定时器T0JNBTF0,$;TF0=0，查询等待

CLRTF0;清TF0CPLP1.0;P1.0取反输出

S