單片定時與中斷講解ppt課件

1、 本章內容本章內容p定時定時/計數(shù)器計數(shù)器 pc語言的函數(shù)語言的函數(shù) p中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)第第4 4章章 定時與中斷系統(tǒng)定時與中斷系統(tǒng)定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 8051單片機內部有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，稱為t0（t0）和t1（t1） 定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 8051定時器/計數(shù)器邏輯結構定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 設置定時/計數(shù)器工作方式p通過對方式寄存器tmod的設置，確定相應的定時/計數(shù)器是定時功能還是計數(shù)功能，工作方式以及啟動方法。p定時/計數(shù)器工作方式有四種：方式0、方式1、方式2和方式3。p定時/計數(shù)器啟動方式有兩種：軟件啟動和硬軟件共同啟動。除了從控制寄存器tcon發(fā)

2、出的軟件啟動信號外，還有外部啟動信號引腳，這兩個引腳也是單片機的外部中斷輸入引腳。定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 設置計數(shù)初值pt0、t1是16位加法計數(shù)器，分別由兩個8位專用寄存器組成，t0由th0和tl0組成，t1由th1和tl1組成。tl0、tl1、th0、th1的訪問地址依次為8ah8dh，每個寄存器均可被單獨訪問，因此可以被設置為8位、13位或16位計數(shù)器使用。p在計數(shù)器允許的計數(shù)范圍內，計數(shù)器可以從任何值開始計數(shù)，對于加1計數(shù)器，當計到最大值時（對于8位計數(shù)器，當計數(shù)值從255再加1時，計數(shù)值變?yōu)?），產生溢出。p定時/計數(shù)器允許用戶編程設定開始計數(shù)的數(shù)值，稱為賦初值。初值不同，則計數(shù)

3、器產生溢出時，計數(shù)個數(shù)也不同。例如：對于8位計數(shù)器，當初值設為100時，再加1計數(shù)156個，計數(shù)器就產生溢出；當初值設為200時，再加1計數(shù)56個，計數(shù)器產生溢出。 定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器 啟動定時/計數(shù)器根據(jù)設置的定時/計數(shù)器啟動方式，啟動定時/計數(shù)器。如果采用軟件啟動，則需要把控制寄存器中的tr0或tr1置1；如果采用硬軟共同啟動方式，不僅需要把控制寄存器中的tr0或tr1置1，還需要相應外部啟動信號為高電平。定時器的方式寄存器定時器的方式寄存器tmodtmod作用：作用：tmod用來確定兩個定時器的工作方式。低半字節(jié)設置定時器t0，高半字節(jié)設置定時器t1。字節(jié)地址：字節(jié)地址：89h，

4、不可以位尋址。格式：格式： d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 gate c/t m1 m0 gate c/t m1 m0 定時器1 定時器0各位的含義：各位的含義：c/tc/t：功能選擇位。0為定時器方式；1為計數(shù)器方式。m1m1，m0m0：方式選擇位?？梢赃x擇為四種工作方式0、1、2、3之1。 四種工作方式的區(qū)別后面講解。 gategate：門控位。0：只要軟件控制位tr0或tr1置1即可啟動定時器開始工作；1：只有int0或int1引腳為高電平，且tr0或tr1置1時，才能啟動相應的定時器開始工作。tf0 th0 tl0 12分頻osc中斷高8位 低5位控制+t0(p3.4)

5、tr0gateint0(p3.2)c/t=0c/t=1例如：設定時器例如：設定時器t0為定時工作方式，要求用軟件啟動為定時工作方式，要求用軟件啟動 定時器定時器t0工作，按方式工作，按方式1工作；定時器工作；定時器t1為計數(shù)為計數(shù) 工作方式，要求軟件啟動，工作方式為方式工作方式，要求軟件啟動，工作方式為方式2。 則根據(jù)則根據(jù)tmod各位的定義可知，其控制字為：各位的定義可知，其控制字為： 即控制字為61h，其指令形式為： mov tmod，#61h格式： d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 gate c/t m1 m0 gate c/t m1 m0 0 1 1 0 0 0 0 1定

6、時器的控制寄存器定時器的控制寄存器tcontcon作用：作用：tmod用來控制兩個定時器的啟動、停止，表明定時器的溢出、中斷情況。字節(jié)地址：字節(jié)地址：88h，可以位尋址。系統(tǒng)復位時，所有位均清零。格式：格式： d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 tf1 tr1 tf0 tr0 ie1 it1 ie0 it0各位的含義：各位的含義：tcon中的低4位與中斷有關，在中斷章節(jié)中討論。tf1 (8fh)tf1 (8fh)：定時器1溢出標志。計滿后自動置1。tr1 (8eh)tr1 (8eh)：定時器1運行控制位。由軟件清零關閉定時器1。當gate=0時，tr1 軟件置1即啟動定時器1 。（

7、setb tr1）當gate=1時，且int1為高電平時，tr1置1啟動定時器1 ； 定時器的四種工作方式定時器的四種工作方式方式的選擇：根據(jù)方式的選擇：根據(jù)m1，m0來選擇。來選擇。 00：方式0 01：方式1 10： 方式2 11： 方式3定時器的方式定時器的方式0 0、1 1示意圖示意圖返回tf0 th0 tl0 12分頻osc中斷高8位8位或低5位控制+t0(p3.4)tr0gateint0(p3.2)c/t=0c/t=1定時器的方式定時器的方式2 2示意圖示意圖 th08位8位 tl0 12分頻osc控制+t0(p3.4)tr0gateint0(p3.2)c/t=0c/t=1 1中斷

8、tf0 0溢出定時器的初始值的計算定時器的初始值的計算對于不同的工作方式，計數(shù)器位數(shù)不同，故最大計數(shù)值m也不同： 方式0：m=213=8192 方式1：m=216=65536 方式2：m=28=256 方式3：定時器0分為2個8位計數(shù)器，每個m均為256。因為定時/計數(shù)器是作加1計數(shù)，并在計滿溢出時產生中斷，因此初值x的計算如下： x = m 計數(shù)值 計算出來的結果x轉換為16進制數(shù)后分別寫入tl0（tl1）、th0（th1）。注意！方式0時初始值寫入時，對于tl不用的高3位應填入0！用用t1t1、工作方式、工作方式0 0實現(xiàn)實現(xiàn)1 1秒延時函數(shù)，晶振頻率為秒延時函數(shù)，晶振頻率為12mhz12

9、mhz。方式方式0 0采用采用1313位計數(shù)器，其最大定時時間為：位計數(shù)器，其最大定時時間為：819281921 1 s = s = 8.192ms8.192ms，因此，定時時間不可能象任務，因此，定時時間不可能象任務7 7中一樣選擇中一樣選擇50ms50ms，可選擇定時時間為可選擇定時時間為5ms5ms，再循環(huán)，再循環(huán)200200次。次。定時時間為定時時間為5ms5ms，則計數(shù)值為，則計數(shù)值為5ms/15ms/1 s =5000s =5000，t1t1的初值為：的初值為： x = m x = m 計數(shù)值計數(shù)值= 8192 = 8192 5000 = 3192 = c78h = 5000 =

10、3192 = c78h = 0110001111000b0110001111000b1313位計數(shù)器中位計數(shù)器中tl1tl1的高的高3 3位未用，填寫位未用，填寫0 0，th1th1占高占高8 8位，所位，所以，以，x x的實際填寫值應為：的實際填寫值應為：x = 01100011x = 0110001100000011000b = 6318h11000b = 6318h舉 例1用用t1t1方式方式0 0實現(xiàn)任務實現(xiàn)任務7 7中中1 1秒延時函數(shù)如下：秒延時函數(shù)如下： void delay1s()void delay1s() unsigned char i; unsigned char i;

11、tmod=0 x00; tmod=0 x00; / / 置置t1t1為工作方式為工作方式0 0 for(i for(i=0;i0 xc8;i+) =0;i0 xc8;i+) / / 設置設置200200次循環(huán)次數(shù)次循環(huán)次數(shù) th1=0 x63;th1=0 x63;/ / 設置定時器初值設置定時器初值 tl1=0 x18;tl1=0 x18; tr1=1; tr1=1; / / 啟動啟動t1t1 while(!tf1); / while(!tf1); / 查詢計數(shù)是否溢出，即定時查詢計數(shù)是否溢出，即定時5ms5ms時時間到，間到，tf1=1tf1=1 tf1=0; tf1=0; / 5ms/ 5

12、ms定時時間到，定時時間到，將定時器溢出標志位將定時器溢出標志位tf1tf1清零清零 舉 例1用用t1t1、工作方式、工作方式2 2實現(xiàn)實現(xiàn)1 1秒延時，晶振頻率為秒延時，晶振頻率為12mhz12mhz。因工作方式因工作方式2 2是是8 8位計數(shù)器，其最大定時時間為：位計數(shù)器，其最大定時時間為：2562561 1 s s = 256= 256 s s，為實現(xiàn)，為實現(xiàn)1 1秒延時，可選擇定時時間為秒延時，可選擇定時時間為250250 s s，再，再循環(huán)循環(huán)40004000次。定時時間選定后，可確定計數(shù)值為次。定時時間選定后，可確定計數(shù)值為250250，則，則t1t1的初值為：的初值為：x = m

13、 x = m 計數(shù)值計數(shù)值=256 =256 250 = 6 = 6h 250 = 6 = 6h。采用。采用t1t1方式方式2 2工作，因此，工作，因此，tmod =0 x20tmod =0 x20。舉 例2用定時器工作方式用定時器工作方式2 2實現(xiàn)的實現(xiàn)的1 1秒延時函數(shù)如下：秒延時函數(shù)如下：void delay1s()void delay1s() unsigned int unsigned int i; i;/ i/ i取值范圍為取值范圍為0 040004000，因，因此不能定義成此不能定義成unsigned charunsigned char tmod=0 x20; tmod=0 x20

14、; / / 設置設置t1t1為方式為方式2 2 th1=6; th1=6;/ / 設置定時器初值，設置定時器初值，放在放在forfor循環(huán)之外循環(huán)之外 tl1=6;tl1=6; for(i for(i=0;i4000;i+) =0;i4000;i+) / / 設置設置40004000次循環(huán)次數(shù)次循環(huán)次數(shù) tr1=1;tr1=1; / / 啟動啟動t1t1 while(!tf1); / while(!tf1); / 查詢計數(shù)是否溢出，即定時查詢計數(shù)是否溢出，即定時250250 s s時間到，時間到，tf1=1tf1=1 tf1=0; tf1=0; / 250/ 250 s s定時時間到，定時時間

15、到，將定時器溢出標志位將定時器溢出標志位tf1tf1清零清零 舉 例2p在在c c語言程序中，子程序的作用是由函數(shù)來實現(xiàn)的，函數(shù)是語言程序中，子程序的作用是由函數(shù)來實現(xiàn)的，函數(shù)是c c語言的語言的基本組成模塊，一個基本組成模塊，一個c c語言程序就是由若干個模塊化的函數(shù)組成的。語言程序就是由若干個模塊化的函數(shù)組成的。pc c程序都是由一個主函數(shù)程序都是由一個主函數(shù)main( )main( )和若干個子函數(shù)構成，有且只有一和若干個子函數(shù)構成，有且只有一個主函數(shù)，程序由主函數(shù)開始執(zhí)行，主函數(shù)根據(jù)需要來調用其他函數(shù)，個主函數(shù)，程序由主函數(shù)開始執(zhí)行，主函數(shù)根據(jù)需要來調用其他函數(shù)，其它函數(shù)可以有多個。其

16、它函數(shù)可以有多個。c語言的函數(shù) 1.1.標準庫函數(shù)標準庫函數(shù) 標準庫函數(shù)是由標準庫函數(shù)是由c51c51的編譯器提供的，用戶不必定義這的編譯器提供的，用戶不必定義這些函數(shù)，可以直接調用。些函數(shù)，可以直接調用。keil c51keil c51編譯器提供了編譯器提供了100100多個多個庫函數(shù)供我們使用。常用的庫函數(shù)供我們使用。常用的c51c51庫函數(shù)包括一般庫函數(shù)包括一般i/oi/o口函數(shù)、口函數(shù)、訪問訪問sfrsfr地址函數(shù)等，在地址函數(shù)等，在c51c51編譯環(huán)境中，以頭文件的形式編譯環(huán)境中，以頭文件的形式給出。給出。2.2.用戶自定義函數(shù)用戶自定義函數(shù) 用戶自定義函數(shù)是用戶根據(jù)需要自行編寫的函

17、數(shù)，它必用戶自定義函數(shù)是用戶根據(jù)需要自行編寫的函數(shù)，它必須先定義之后才能被調用。須先定義之后才能被調用。函數(shù)分類和定義 函數(shù)定義的一般形式是：函數(shù)定義的一般形式是：函數(shù)類型函數(shù)類型 函數(shù)名（形式參數(shù)表）函數(shù)名（形式參數(shù)表） 形式參數(shù)說明形式參數(shù)說明 局部變量定義局部變量定義函數(shù)體語句函數(shù)體語句 其中，其中，“函數(shù)類型函數(shù)類型”說明了自定義函數(shù)返回值的類型。說明了自定義函數(shù)返回值的類型。 “ “函數(shù)名函數(shù)名”是自定義函數(shù)的名字。是自定義函數(shù)的名字。 “ “形式參數(shù)表形式參數(shù)表”給出函數(shù)被調用時傳遞數(shù)據(jù)的形式參數(shù)，形式參數(shù)給出函數(shù)被調用時傳遞數(shù)據(jù)的形式參數(shù)，形式參數(shù)的類型必須要加以說明。的類型必須

18、要加以說明。ansi cansi c標準允許在形式參數(shù)表中對形式參數(shù)標準允許在形式參數(shù)表中對形式參數(shù)的類型進行說明。如果定義的是無參數(shù)函數(shù)，可以沒有形式參數(shù)表，的類型進行說明。如果定義的是無參數(shù)函數(shù)，可以沒有形式參數(shù)表，但是圓括號不能省略。但是圓括號不能省略。 “ “局部變量定義局部變量定義”是對在函數(shù)內部使用的局部變量進行定義。是對在函數(shù)內部使用的局部變量進行定義。 “ “函數(shù)體語句函數(shù)體語句”是為完成函數(shù)的特定功能而設置的語句。是為完成函數(shù)的特定功能而設置的語句。函數(shù)分類和定義 函數(shù)調用就是在一個函數(shù)體中引用另外一個已經定義函數(shù)調用就是在一個函數(shù)體中引用另外一個已經定義的函數(shù)，前者稱為主調

19、用函數(shù)，后者稱為被調用函數(shù)，函的函數(shù)，前者稱為主調用函數(shù)，后者稱為被調用函數(shù)，函數(shù)調用的一般格式為：數(shù)調用的一般格式為：函數(shù)名（實際參數(shù)列表）；函數(shù)名（實際參數(shù)列表）； 對于有參數(shù)類型的函數(shù)，若實際參數(shù)列表中有多個實對于有參數(shù)類型的函數(shù)，若實際參數(shù)列表中有多個實參，則各參數(shù)之間用逗號隔開。實參與形參順序對應，個參，則各參數(shù)之間用逗號隔開。實參與形參順序對應，個數(shù)應相等，類型應一致。數(shù)應相等，類型應一致。函數(shù)調用 在一個函數(shù)中調用另一個函數(shù)需要具備如下條件：在一個函數(shù)中調用另一個函數(shù)需要具備如下條件： （1 1）被調用函數(shù)必須是已經存在的函數(shù)（庫函數(shù)或）被調用函數(shù)必須是已經存在的函數(shù)（庫函數(shù)或者

20、用戶自己已經定義的函數(shù)。者用戶自己已經定義的函數(shù)。 如果函數(shù)定義在調用之后，那么必須在調用之前如果函數(shù)定義在調用之后，那么必須在調用之前（一般在程序頭部）對函數(shù)進行聲明。（一般在程序頭部）對函數(shù)進行聲明。 （2 2）如果程序使用了庫函數(shù)，則要在程序的開頭用）如果程序使用了庫函數(shù)，則要在程序的開頭用includeinclude預處理命令將調用函數(shù)所需要的信息包含在本預處理命令將調用函數(shù)所需要的信息包含在本文件中。如果不是在本文件中定義的函數(shù)，那么在程序文件中。如果不是在本文件中定義的函數(shù)，那么在程序開始要用開始要用externextern修飾符進行函數(shù)原型說明。修飾符進行函數(shù)原型說明。函數(shù)調用

21、中斷是指通過硬件來改變中斷是指通過硬件來改變cpucpu的運行方向。計算機在執(zhí)行的運行方向。計算機在執(zhí)行程序的過程中，外部設備向程序的過程中，外部設備向cpucpu發(fā)出中斷請求信號，要求發(fā)出中斷請求信號，要求cpucpu暫時中斷當前程序的執(zhí)行而轉去執(zhí)行相應的處理程序，暫時中斷當前程序的執(zhí)行而轉去執(zhí)行相應的處理程序，待處理程序執(zhí)行完畢后，再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。待處理程序執(zhí)行完畢后，再繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的這種程序在執(zhí)行過程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為情況稱為“中斷中斷”。 什么是中斷 （1）中斷服務程序：cpu響應中斷后，轉去執(zhí)

22、行相應的處理程序，該處理程序通常稱之為中斷服務程序。（2）主程序：原來正常運行的程序稱為主程序。（3）斷點：主程序被斷開的位置（或地址）稱為斷點。（4）中斷源：引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為中斷源。（5）中斷請求：中斷源要求服務的請求稱為中斷請求（或中斷申請。 中斷基本概念 同步工作異常處理實時處理中斷特點 中斷系統(tǒng)的結構 +it0=0it0=1_int0t0it1=0it1=1_int1t1txrxtconieie0tf0ie1tf1tiriex0et0ex1et1eseaippx01111100000pspt1px1pt0scon中斷標志源允許總允許優(yōu)先級硬件查詢低級中斷請求

23、pc高級中斷請求pc矢量地址矢量地址自然優(yōu)先級自然優(yōu)先級mcs-51中斷系統(tǒng)內部結構示意圖mcs-51系列單片機中斷源序號中斷源說 明1外部中斷0請求由p3.2引腳輸入，通過it0位（tcon.0）來決定是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向cpu申請中斷，并建立ie0（tcon.1）中斷標志。任務9中采用下降沿有效，由按鍵產生下降沿。2外部中斷1請求由p3.3引腳輸入，通過it1位（tcon.2）來決定是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號有效，即向cpu申請中斷，并建立ie1（tcon.3）中斷標志。3tf0t0溢出中斷請求當t0產生溢出時，t0溢出中斷標志位tf0（tcon

24、.5）置位（由硬件自動執(zhí)行），請求中斷處理。4tf1t1溢出中斷請求當t1產生溢出時，t1溢出中斷標志位tf1（tcon.7）置位（由硬件自動執(zhí)行），請求中斷處理。5ri或ti串行口中斷請求當接收或發(fā)送完一個串行幀時，內部串行口中斷請求標志位ri（scon.0）或ti（scon.1）置位（由硬件自動執(zhí)行），請求中斷。中斷標志 中斷標志位位名稱說 明tf1t1溢出中斷標志tcon.7t1被啟動計數(shù)后，從初值開始加1計數(shù)，計滿溢出后由硬件置位tf1，同時向cpu發(fā)出中斷請求，此標志一直保持到cpu響應中斷后才由硬件自動清0。也可由軟件查詢該標志，并由軟件清0。前述的定時器編程都是采用查詢方式實現(xiàn)。

25、tf0t0溢出中斷標志tcon.5t0被啟動計數(shù)后，從初值開始加1計數(shù)，計滿溢出后由硬件置位tf0，同時向cpu發(fā)出中斷請求，此標志一直保持到cpu響應中斷后才由硬件自動清0。也可由軟件查詢該標志，并由軟件清0。ie1中斷標志tcon.3ie1 = 1，外部中斷1向cpu申請中斷。it1中斷觸發(fā)方式控制位tcon.2當it1 = 0，外部中斷1控制為電平觸發(fā)方式；當it1 = 1，外部中斷1控制為邊沿（下降沿）觸發(fā)方式。ie0中斷標志tcon.1ie0= 1，外部中斷0向cpu申請中斷。it0中斷觸發(fā)方式控制位tcon.0當it0= 0，外部中斷0控制為電平觸發(fā)方式；當it0 = 1，外部中斷

26、0控制為邊沿（下降沿）觸發(fā)方式。ti串行發(fā)送中斷標志scon.1cpu將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器sbuf時，啟動發(fā)送，每發(fā)送完一個串行幀，硬件都使ti置位；但cpu響應中斷時并不自動清除ti，必須由軟件清除。ri串行接收中斷標志scon.0當串行口允許接收時，每接收完一個串行幀，硬件都使ri置位；同樣，cpu在響應中斷時不會自動清除ri，必須由軟件清除。中斷的開放和禁止 mcs-51系列單片機的5個中斷源都是可屏蔽中斷，中斷系統(tǒng)內部設有一個專用寄存器ie，用于控制cpu對各中斷源的開放或屏蔽。ie寄存器格式如下：eaeset1ex1et0ex0d7d6d5d4d3d2d1d0ie(a8h)中斷的開放

27、和禁止 中斷允許位位名稱說明ea總中斷允許控制位ie.7ea = 1，開放所有中斷，各中斷源的允許和禁止可通過相應的中斷允許位單獨加以控制；ea = 0，禁止所有中斷。es串行口中斷允許位ie.4es = 1，允許串行口中斷；es = 0禁止串行口中斷。et1t1中斷允許位ie.3et1 = 1，允許t1中斷；et1 = 0，禁止t1中斷。ex1）中斷允許位ie.2ex1 = 1，允許外部中斷1中斷；ex1 = 0，禁止外部中斷1中斷。et0t0中斷允許位ie.1et0 = 1，允許t0中斷；et0 = 0，禁止t0中斷。ex0）中斷允許位ie.0ex0 = 1，允許外部中斷0中斷；ex0 = 0，禁止外部中斷0中斷。中斷優(yōu)先級 pmcs-51系列單片機有兩個中斷優(yōu)先級：高優(yōu)先級和低優(yōu)先級。p每個中斷源都可以通過設置中斷優(yōu)先級寄存器ip確定為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，實現(xiàn)二級嵌套。同一優(yōu)先級別的中斷源可能不止一個，因此，也需要進行優(yōu)先權排隊。同一優(yōu)先級別的中斷源采用自然優(yōu)先級。p中斷優(yōu)先級寄存器ip，用于鎖存各中斷源優(yōu)先級控制位。ip中的每一位均可由軟件來置1或清0，1表示高優(yōu)先級，0表示低優(yōu)先級。中斷優(yōu)先級 中斷優(yōu)先級控制位位名稱說明ps串行口中斷優(yōu)先控制位ip.4ps = 1，設定串行口為高優(yōu)先級中斷；ps =