C51中断系统和定时器(堪称经典必看).ppt

1、本章学习目标 ： 理解中断概念，能正确描绘单片机中断响应过程 熟记80C51单片机的5个中断源及其中断入口地址 能按要求正确设置特殊功能寄存器IE、IP、TCON、SCON和TMOD 熟悉中断优先控制的方法 能正确描绘定时/计数器的4种工作方式，重点掌握方式1、方式2的应用 学会定时/计数初值的计算 能读懂教材中的控制实例，学会编写同等难度的中断、定时/计数程序,第2章 单片机的指令系统,第四章 80C51中断系统和定时器,4.1 中断系统,1.中断的概念 CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生或中断请求）； CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应

2、和中断服务）； 待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回）。,4.1.1 中断系统的基本概念,4.1 中断系统,2.中断技术的应用并行处理 CPU可以与多台外设并行工作，并分时与他们进行信息交换，提高了CPU的工作效率。实时控制 单片机应用系统可能随机请求CPU提供服务。有了中断系统，CPU就可以立即响应并予以处理。故障处理 单片机系统在工作时可能会出现一些突发故障，如电源断电，存储器出错，程序执行错误（如除数为0）等，一旦出现故障，CPU就可及时转去执行故障处理程序，而不必停机。3.中断系统 为实现中断功能而配置的硬件和编写的软件就是中断系统。,4.1

3、.1 中断系统的基本概念,4.1 中断系统,能够向CPU发出中断申请的部件称为中断源。80C51单片机有5个中断源。见下表,4.1.2 中断源,4.1 中断系统,单片机通过对4个特殊功能寄存器实施中断控制： 1.中断允许寄存器IE 2.中断优先级寄存器IP 3.定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON 4.串口控制寄存器SCON,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,1.中断允许寄存器IE功能： 控制单片机是否接受中断申请，以及接受哪一种中断申请字节地址： A8H 其格式和每位的含义如下(位操作指令实现）：,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,1.中断允许寄存器IE例：同时打开外部中断0

4、和串行口中断，可设置为： 方法1：MOV IE,#10010001B方法2：SETB EA SETB ES SETB EX0方法3：ORL IE,#10010001B,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,2.中断优先级寄存器IP功能： 对80C51单片机进行高级别或低级别中断的设置IP的字节地址： B8H 格式和每位的含义如下：,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,2.中断优先级寄存器IP 例：令串行口为高优先级中断，外部中断0为低优先级中断。 设置方法：法1： MOV IE,#10010001B ；开中断 MOV IP,#00010000B ；设优先级 法2： MOV IE,#100

5、10001B SETB PS ；假设单片机之前进行了初始化说明：此时串口的优先级高于外部中断0的优先级,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,2.中断优先级寄存器IP 如果几个相同级别的中断源同时申请中断，则根据以下自然顺序响应：,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,3.定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON 功能： 可设置外部中断申请的形式：低电平触发还是下降沿触发,控制定时/计数器的计时开始或停止,是各中断源（串口中断除外）是否申请中断的标志位TCON的字节地址： 88H 格式和每位的含义如下：,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,3.定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON,

6、4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,3.定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,4.串口控制寄存器SCON 功能： 只有D1和D0位用于中断，作为串口中断请求标志，即串口中断请求寄存器TCON的字节地址： 98H 格式和每位的含义如下：RI为接收中断请求标志位:当串口接收完一帧串行数据时，RI自动置1;CPU响应中断后，用软件对RI清0;TI为发送中断请求标志:当串口发送完一帧串行数据时，TI自动置1，请求中断。CPU响应中断后，由软件对TI清零。,4.1.3 中断控制,4.1 中断系统,4.1.4 中断响应（现场保护与恢复）,4.1 中断系统,4

7、.1.4 中断响应（二级中断嵌套）,4.1 中断系统,编程实例软件构成：主程序+中断服务程序程序编制的关键点： 要对题目要求进行精确分析，明确哪些环节应该安排在主程序中，哪些环节应该安排在中断服务程序中，再分别编制主程序和中断服务程序。例：在程序正常运行时P1口的8个LED灯作单灯左移8次而后单灯右移7次，如此循环；中断时（即按键按下）则P1口的8个LED闪烁3次（即全亮全灭3次）。 1中断程序的设计主要涉及开中断、设定优先级，外中断还涉及触发方式的设定。 2在软件设计中，首先要对主程序和中断服务程序所完成的任务进行划分。根据该课题提出的要求，在主程序中应该完成的任务是8个LED循环左移右移；

8、在中断服务程序中应该完成的功能是8个LED闪烁3次。,4.1 中断系统,4.1 中断系统,ORG 0000HLJMP STARTORG 0003HLJMP INT0ORG 0100HSTART:MOV SP,#60H MOV IE,#81H ；开INT0中断 SETB IT0 ；INT0下降沿触发 L1:MOV A,#0FFH ；设初值 MOV R0,#8 ；设定左移八次 CLR C ；将CY清0 L2:RLC A ；带进位位循环左移一位 MOV P1,A ；送P1口,P1.0灯亮 ACALL DELAY ；延时0.2秒 DJNZ R0,L2 ；判断是否左移8次 MOV R0,#7 ；移动7次

9、 L3:RRC A ；带进位位循环右移,4.1 中断系统,MOV P1,A ；送P1口 ACALL DELAY DJNZ R0,L3 ；是否右移7次？ AJMP L1 ；重新开始DELAY:MOV R5,#4 ；延时0.2秒 D1:MOV R6,#200 D2:MOV R7,#123 NOP DJNZ R7,$DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RETINT0: PUSH PSW ;保护PSW,ACC值 PUSH ACC MOV A,#00H ；使8个LED全亮 MOV R2,#6 ；闪烁3次（全亮全灭各3次） L4:MOV P1,A ；A值送出,4.1 中断系统,LCALL DELA

10、Y ；延时0.2秒 CPL A ；A值取反 DJNZ R2，L4 ；闪烁3次？ POP ACC ；恢复保护的A值 POP PSW ；恢复保护的PSW值 RETI ；返回主程序 END,4.2 定时器/计数器,4.2.1定时器计数器概述1. 日常生活中定时、计数的例子： 如闹钟、画“正”统计选票、家用水表对水量的计数。2. 单片机应用系统中定时计数的需求： 如用单片机控制的打铃器、空调的定时开关、啤酒自动生产线上对酒瓶的计数装置等。3. 80C51单片机片内的定时/计数器： 两个位可编程的定时计数器：T0和T1，都能定时和对外部事件进行计数。 此外，T1还可以作为串行接口的波特率发生器。4. 如

11、何理解定时和计数的概念？ 单片机中的定时器和计数器其实是一个器件： 计数器：是对外部发生的事件进行计数； 定时器：是对单片机内部的标准时钟（fosc/12）脉冲进行计数。,4.2 定时器/计数器,4.2.2 定时器/计数器的结构 单片机内部的16位定时计数器由高8位和低8位两个寄存器组成： T0由TH0和TL0组成； T1由TH1和TL1组成； 定时计数器的计数值就存放在这里面； 定时/计数器T1的结构与T0相同。,定时/计数器T0的结构示意图,4.2 定时器/计数器,4.2.3 定时器/计数器基本原理 定时计数器溢出后标志位TF0（或TF1）由0变1，由此能够引发定时中断。如果采用12的晶振

12、，对应的脉冲周期是微秒，计满65536个脉冲所对应的时间就是65.536ms。思考：如何设置指定时间的定时？-预设初值 在主频为12MHz的情况下，每个时钟脉冲是1微秒，则计满5536个脉冲需65.536毫秒，如要定时10毫秒则存入初值55536，（10毫秒是10000微秒，需计数10000个脉冲）。可见，定时器的定时时间长短与系统时钟和定时器初值有关。说明 1. 当定时计数器用作计数器时，通过引脚P3.4(P3.5)对外部输入脉冲计数。 2. 定时计数器T0(T1)启动运行后，会按设定的工作方式独立进行计数，不再占用CPU时间。当计数器T0(T1)计满溢出时，TF0(TF1)置1，向CPU发

13、出中断请求信号。,4.2 定时器/计数器,4.2.4 定时器/计数器控制 在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关，它们就是TMOD和TCON，定时计数器T0、T1就由它们来控制： TMOD用于设置工作方式； TCON用于控制其启动、停止和中断申请。1.定时器工作方式寄存器TMOD TMOD用于设置T0和T1的工作方式，字节地址为89H，不能按位寻址。其格式和各位的含义如下：,4.2 定时器/计数器,4.2.4 定时器/计数器控制,4.2 定时器/计数器,4.2.4 定时器/计数器控制,4.2 定时器/计数器,4.2.4 定时器/计数器控制2定时/计数器控制寄存器TCON TCON的低4

14、位用于控制外部中断，高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。 当计数溢出时，TF0（或TF1）会自动由0变1，告诉我们计数已满，我们可以通过查询TF0(或TF1)位的状态来判断计时时间是否已到； 如果采用定时中断方式，则TF0（或TF1）由0变1时，能自动引发中断。,4.2 定时器/计数器,4.2.4 定时器/计数器控制,由右图可知，只有当TR0(或TR1)为1时，开关1才能闭合，计数脉冲才能进入计数器，故TR0(或TR1)称为运行控制位，可用指令“SETB TR0(或TR1)”来置位以启动定时/计数器运行；或用指令“CLR TR0(或TR1)”来关闭定时/计数器的工作，一切全靠编程人员控

15、制。,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,80C51单片机定时/计数器T0有4种工作方式（方式0、1、2、3）， T1有3种工作方式（方式0、1、2）。 1. 方式0 当TMOD的M1M0=00时，定时/计数器工作于方式0。 方式0为13位定时/计数器，由TL0的低5位和TH0（8位）共同完成计数功能（TL0的高3位可忽略）。当TL0的低5位溢出时，向TH0产生进位；TH0溢出时，将定时器中断请求标志位TF0置1，可申请中断，也可对TF0进行查询。 方式0下，定时/计数器为13位，原因是当时的51设计者需要兼容48系列单片机，所以方式0容量受限，计数深度为8K。,4.2

16、 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,80C51单片机定时/计数器T0有4种工作方式（方式0、1、2、3）， T1有3种工作方式（方式0、1、2）。 2. 方式1 当M1M0=01时，定时/计数器工作于方式1。方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位，TH0作为高8位共同构成。其余操作同方式0。,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,80C51单片机定时/计数器T0有4种工作方式（方式0、1、2、3）， T1有3种工作方式（方式0、1

17、、2）。 3. 方式2 当M1M0=10时，定时/计数器工作于方式2。这是自动重装初值的8位计数方式，它省去了方式0和方式1在多次重复计数状态下必须重新设定计数初值的麻烦，但是却付出了减小定时时间的代价。,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,80C51单片机定时/计数器T0有4种工作方式（方式0、1、2、3）， T1有3种工作方式（方式0、1、2）。 4. 方式3 方式3只适用于定时/计数器T0。当T1被设定为方式3状态时，将停止计数。 当M1M0=11时，T0工作于方式3。 此时TL0和TH0作为两个相互独立

18、的8位定时/计数器使用。TL0既可定时又可计数，它使用T0的各控制位、引脚和中断源，即C/、GATE、TR0、TF0、T0（P3.4引脚）、（P3.2引脚）；TH0此时只能用作内部定时功能，它借用了定时/计数器T1的控制位TR1和T1的中断标志位TF1，其启动和停止只受TR1控制。,4.2 定时器/计数器,4.2.5 定时器/计数器工作方式,定时/计数器初始化步骤 向工作方式寄存器TMOD写入工作方式控制字以确定： （A）启动方式是TR0/TR1启动还是TR0/TR1和 / 配合一起启动； （B）是定时方式还是计数方式； （C）是工作方式0还是工作方式1、2或3。 向计数器TH0、TL0(或T

19、H1、TL1)装入初值； 启动定时器/计数器(将运行控制位TR0/TR1置位)； 如果采用中断方式，还要将IE中的中断允许控制位ET0(或ET1)、中断允许总控位EA置位。,4.2 定时器/计数器,4.2.6 定时器/计数器举例,例1 利用定时器T0方式0产生定时脉冲。 要求：每隔2ms产生宽度为一个机器周期的正脉冲，由P1.0输出此定时序列脉冲信号(设时钟频率为6MHz)。 解：首先要求出T0的初值： 已知：时钟频率为6MHz，则可求得每个机器周期为2s(正脉冲的宽度)。 定时的时间公式为： 所以当定时时间为t=2ms时：,4.2 定时器/计数器,4.2.6 定时器/计数器举例,解法一：采用

20、查询工作方式编程 ORG 0000H ；起始程序的地址 AJMP MAIN ；转到主程序地址去 ORG 0100H ；主程序的起始地址 MAIN：CLR P1.0 ；将输出口P1的第0位清0(输出脉冲的起始值) MOV TMOD，#00H ；将T0设置为：由TR0启动、定时方式、工作方式0 MOV TH0，#0E0H ；给定时器中计数器的高8位送入初值 MOV TL0，#18H ；给定时器中计数器的低5位送入初值 SETB TR0 ；将TR0位置1，启动T0工作 LOOP：JNB TF0，LOOP ；进行查询：若TF0为0，计数器未溢出，程序转到当前指令 地址若TF0为1，计数器溢出，发出中断请求，程序往下走 CLR TF0 ；溢出中断请求标志位清0(中断请求响应之前，对TF0进行清0) SETB P1.0 ；将P1.0位置1，输出正脉冲 CLR P1.0 ；这是单机器周期的指令，所以正脉冲宽度为2s，正脉冲消失 MO