《微机原理及单片机应用技术》课件第8章 80C51的中断与定时计数器

2025/1/1518.1

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与子程序调用相似但有本质的区别●子程序调用是固定的，专用指令，位置固定。注意中断与子程序调用的不同点●中断的执行是随机的，没有调用指令，任何位置。中断工作方式的优点：

1）外设与CPU可并行工作

CPU与多个外设同时工作，互不干扰

2）实现了实时处理、实时控制

CPU能及时处理外部信息，如数据采集，监控

3）能及时处理随机故障

2025/1/153

8.1.180C51中断系统的结构5个中断源、2个优先级2025/1/154中断源8.1.280C51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）2025/1/155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

2025/1/156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。

2025/1/157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。中断服务程序入口地址和优先级外中断0：0003H定时器0：000BH外中断1：0013H定时器1：001BH串口：0023H2025/1/1598.2

80C51单片机中断处理过程8.2.1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

2025/1/1510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)2025/1/15118.2.2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ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINT0；转外中断0ORG000BH；没有用定时器0中断，在此放一条RETI

；万一“不小心”产生了中断，RETI；也不会有太大的后果。ORG0030HMAIN：……；主程序开始2025/1/15138.2.3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必须成对使用程序如下：

ORG0000HSTART：LJMPMAIN；跳转到主程序

ORG0003HLJMPINTO；转到中断服务程序

ORG0030H；主程序MAIN：CLRIT0；设为电平触发方式SETBEA；CPU开放中断

SETBEX0；允许Int0中断

MOVDPTR，#1000H；设置数据区地址指针

ORG0200H；中断服务程序INT0：PUSHPSW；保护现场

PUSHACCCLRP3.0；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

POPPSWRETI2025/1/15168.2.4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：2025/1/1517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

POPPSWRETI2025/1/1518【例】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)

2025/1/1519INSE1: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

2025/1/15208.2.5定时/计数器工作原理定时/计数器的结构1定时/计数器的结构和工作原理TH1、TL1TH0、TL0TCONTMOD计数脉冲源2025/1/1522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

2025/1/15238.2.6

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。定时/计数器的控制示意图2025/1/1525M1M0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

2025/1/1526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）。2025/1/15278.2.7

定时/计数器的工作方式T0、T1有4种工作方式（0、1、2）。方式0：13位方式

2025/1/1528C/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】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2025/1/1529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。2025/1/1530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、TL02025/1/1531【例】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。2025/1/1532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2025/1/1533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）2025/1/15348.2.8

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…

…

2025/1/1535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。2025/1/1536计数应用【例】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2025/1/1537ORG0000HLJMPMAIN

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

2025/1/1538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】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

2025/1/1539ORG0000HLJMPMAIN

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

2025/1/1540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

SJMPLOOPEND2025/1/1541

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】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1µSN=20ms/1µS=20

000X=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2025/1/1542ORG0000HLJMPMAIN

ORG000BHLJMPDVT0

ORG0030HMAIN:MOVTMOD,#01H;置T0方式1MOVTH0,#4EH;装入计数初值

MOVTL0,#20H;首次计数值

MOVR7,#50

;计数50次SETBET0;T0开中断

SETBEA;CPU开中断

SETBTR0;启动T0SJMP$;等待中断DVT0:DJNZR7,NT0MOVR7,#50CPLP1.7NT0:MOVTH0,#4EHMOVTL0,#20HSETBTR0RETIEND主程序

中断服务程序

2025/1/1543门控位的应用【例5】测量INT0引脚上出现的正脉冲宽度，并将结果（以机器周期的形式）存放在30H和31H两个单元中。

将T0设置为方式1的定时方式，且GATE=1，计数器初值为0，将TR0置1。

INT0引脚上出现高电平时，加1计数器开始对机器周期计数。INT0引脚上信号变为低电平时，停止计数然后读出TH0、TL0的值2025/1/1544ORG0000HAJMPMAINORG0200HMAIN:MOVTMOD,#09H;置T0为定时器方式1，GATE=1MOVTH0,#00H;置计数初值

MOVTL0,#00HMOVR0,#31H;置地址指针初值（指向低字节）

L1:JBP3.2,L1;高电平等待

SETBTR0;当INT0由高变低时使TR0=1，准备好

L2:JNBP3.2,L2;等待INT0变高L3:JBP3.2,L3;已变高，启动定时，直到INT0变低CLRTR0;INT0由高变低，停止定时

MOV@R0,TL0;存结果

DECR0MOV@R0,TH0SJMP$END2025/1/15458.3

80C51单片机的串行口通信：并行通信与串行通信

并行通信特点：传送控制简单、速度快，但传输线较多，成本高。8.3.1概述2025/1/1546

串行通信特点：传送控制复杂、速度慢，传输线少，成本低2025/1/1547异步通信与同步通信收、发设备时钟独立，以字符(帧)为单位传输

串行通信异步通信

2025/1/1548

异步通信帧格式起始位（１位）；数据位（８位）；奇偶校验位（１位，可无校验位）；停止位（１位）。

特点易于实现效率不高同步通信（发、收时钟直接连接，效率高。板内元件间的SPI接口）

2025/1/1549串行通信的传输方向单工

半双工

全双工80C51有1个全双工串行口

2025/1/1550信号的调制与解调DTE：数据终端设备DCE：数据通信设备调制解调器调制解调2025/1/1551串行通信的错误校验奇偶校验发送字符时，数据位尾随1位奇偶校验位（1或0）。奇校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为奇数；偶校验时，数据中“1”的个数与校验位“1”的个数之和应为偶数。接收字符时，对“1”的个数进行校验，若发现不一致，则说明传输数据过程中出现了差错。2025/1/1552代码和校验发送方将所发数据块求和（或各字节异或），产生的校验和字节附加到数据块的末尾。接收方在接收数据时要对数据块（除校验字节外）求和（或各字节异或），将所得的结果与收到的“校验和”进行比较，相符则无差错，否则就认为传送过程出现了差错。2025/1/1553传输速率与传输距离传输速率比特率：每秒钟传送的信息量。单位：位／秒（bps）波特率：每秒钟传送码元数目，单位：波特（Baud）

基带传输（每个码元带有“1”或“0”这1bit信息，传码率与传信率相同），波特率和比特率是相同的。

常用波特率为：2400、4800、9600、14.4K、19.2K等

传输距离与传输速率的关系传输距离随波特率的增加而减小。2025/1/1554串行通信接口标准RS-232C定义的是DTE与DCE间的接口标准。机械特性DB-25（阳头）连接器DB-9（阳头）连接器阳头通常用于计算机侧，阴头用于连接线侧

2025/1/1555功能特性插针序号信号名称功能信号方向1

PGND保护接地

2（3）TXD发送数据（串行输出）DTE→DCE

3（2）RXD接收数据（串行输入）DTE←DCE

4（7）RTS请求发送DTE→DCE

5（8）CTS允许发送DTE←DCE

6（6）DSRDCE就绪（数据建立就绪）DTE←DCE

7（5）

SGND信号接地

8（1）DCD载波检测DTE←DCE

20（4）DTRDTE就绪（数据终端准备就绪）DTE→DCE

22（9）RI振铃指示DTE←DCE2025/1/1556电气特性RS-232C采用负逻辑电平，规定（-3～-25V）为逻辑“1”，（+3～+25V）为逻辑“0”。-3V～+3V是未定义的过渡区。试比较：电平转换电路（如MAX232）。

2025/1/1557过程特性远程通信，需要调制解调器2025/1/1558近程通信，不需要调制解调器无联络线方式联络线短接（伪连接）方式

2025/1/1559

RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路早期常用MC1488、MC1489

近期常用MAXM232：

片内带有自升压电路仅需+5V电源内含2个发送器，2个接收器

2025/1/1560采用RS-232C接口存在的问题传输距离短、速率低

通常不超过15米，速率20Kbps

有电平偏移

RS-232收发共地，地电流会使电平偏移出现逻辑错误。抗干扰能力差

RS-232常用单端输入，易混入干扰。（故用大摆幅）新标准RS-485改善了传输特性，应用广泛！2025/1/15618.3.2

80C51单片机的串行口1个全双工串口：通信或接口扩展

接收发送缓冲器逻辑同名、物理分开；接收双缓冲。

2025/1/156280C51串行口的控制寄存器串行口控制寄存器SCONSM0和SM1：工作方式选择位76543210SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI字节地址：98HSM0SM1方式说明波特率000移位寄存器fosc/1201110位UART（8位数据）可变10211位UART（9位数据）fosc/64或fosc/3211311位UART（9位数据）可变2025/1/1563SM2：多机通信控制位SM2=1时,接收机处于地址帧筛选状态。若RB8＝1，该地址帧信息可进入SBUF，并使RI为1，进而在中断服务中再进行地址号比较;若RB8＝0，该帧不是地址帧，应丢掉，且保持RI=0。SM2=0时，接收机处于地址帧筛选被禁止状态。不论收到的RB8为0或1，均可以使收到的信息进入SBUF，并使RI=1。此时的RB8通常为校验位。REN：串行接收使能位，软件置1时，启动接收过程2025/1/1564TB8：多机方式发送的第9位多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。

RB8：多机方式接收的第9位多机方式的地址/数据帧标志。也可作为奇偶校验位。

TI：发送中断标志位，要由软件清0RI：接收中断标志位，要由软件清02025/1/1565电源控制寄存器PCONSMOD：波特率倍增位。在串行口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。复位时，SMOD=0。

76543210PCONSMOD字节地址：97H2025/1/15668.3.380C51串行口的工作方式方式0：同步移位寄存器，用于扩展并行口RXD：输入或输出引脚TXD：移位脉冲输出接收和方式都是8位波特率固定为：fosc/122025/1/1567数据输出：

CLR用于对74LS164清0

2025/1/1568数据输入：

S/L负脉冲将并行数据装入，高电平时启动单片机进行数据输入。

2025/1/1569方式1：10位帧，用于双机通信起始位：1位数据位：8位停止位：1位2025/1/1570串行发送：（写SBUF启动发送过程）

串行接收：(置REN=1启动接收过程)

2025/1/1571方式2和方式3：11位帧，用于多机通信起始位：1位数据位：9位停止位：1位2025/1/1572串行发送：（写SBUF启动发送过程）

串行接收：(置REN=1启动接收过程)

2025/1/157380C51波特率设定波特率的确定波特率的计算固定波特率：

方式0波特率=fosc/12

方式2波特率=（2SMOD/64）*

fosc可变波特率：

方式1波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

方式3波特率=（2SMOD/32）*（T1溢出率）

T1溢出率=fosc/{12×[256－（TH1）]}2025/1/1574波特率的选择波特率要选择标称值，由于TH1的初值是整数，为了减小波特率计算误差，晶振频率要选为11.0592MHz。

方式1和方式3波特率与TH1初值的对应关系：

波特率/（b/s）19.2k9600480024001200TH1初值FDHFDHFAHF4HE8HSMOD100002025/1/1575串行口初始化步骤确定T1的工作方式（TMOD）计算T1的初值，装载TH1、TL1启动T1（置位TR1）确定串行口工作方式（SCON）串口中断设置（IE、IP）2025/1/15768.3.4

80C51单片机的串行口应用利用单片机串口的并行I/O扩展串口无通信需求时！2025/1/1577硬件连接近程连接（直连）单片机与单片机间的通信远程连接(电平转换)2025/1/1578电平转换器件与接线2025/1/1579通信协议串口方式1，2400Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=F4H，SMOD=0A机发“E1”联络，B机同意接收发“E2”响应A机收到“E2”后，发数据块及校验字节。B机接收数据块及校验字节，判传输是否正确正确时向A机发送“00H”，否则发送“FFH”A机接收到“00H”则本次传输结束。否则重新传输数据2025/1/1580流程图2025/1/15816.3.3单片机与PC机间的通信硬件连接

直接连接交叉连接2025/1/1582通信协议串口方式1，1200Baud，T1定时方式2，晶振选11.0592MHz，查表知：TH1=TL1=E8H，SMOD=0PC机发“E1”联络，单片机响应后向PC机发送数据PC机再发“E1”联络，单片机会再一次发送数据2025/1/1583程序流程【例】串口方式0应用编程

8051单片机串行口方式0为移位寄存器方式，外接一个串入并出的移位寄存器，就可以扩展一个并行口。ORG2000HSTART：

MOVSCON，#00H；置串行口工作方式0MOVA，#80H；最高位灯先亮

CLRP1.0；关闭并行输出（避"暗红"现象）OUT0：MOVSBUF，A；开始串行输出