中斷與定時(shí)計(jì)數(shù) 復(fù)習(xí)課件

復(fù)習(xí)內(nèi)容單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)的可編程定時(shí)/一.中斷的概念：計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于CPU以外的原因，CPU中止當(dāng)前程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序，這種情況稱為中斷。第一部分中斷系統(tǒng)返回中斷申請(qǐng)主程序中斷服務(wù)程序中斷示意圖＃中斷的發(fā)生是由CPU外部因素決定的，無(wú)法在程序中事先安排，調(diào)用中斷服務(wù)子程序的過(guò)程是由硬件自動(dòng)完成的。這不同于程序設(shè)計(jì)中的“調(diào)用程序”！二.MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)8031/8051/8751有5個(gè)中斷源；2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器：

中斷允許控制寄存器IE;中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON。圖1MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)TF01IE0

1011IE1

101TF1

1RI/TI1010101010

中斷源

中斷源高級(jí)中斷請(qǐng)求低級(jí)中斷請(qǐng)求中斷入口中斷入口中斷源中斷標(biāo)志中斷源允許全局中斷允許中斷優(yōu)先級(jí)寄存器查詢電路中斷允許寄存器TIRI

外部中斷0（/INT0）

由/INT0(P3.2)端口線引入。有兩種觸發(fā)方式，由TCON的IT0位確定：IT0=0，為電平觸發(fā)，/INT0腳出現(xiàn)低電平向CPU 提中斷；IT0=1，為跳變觸發(fā)，/INT0腳出現(xiàn)負(fù)跳變使IE0置 1，向CPU提中斷；CPU響應(yīng)中斷后硬件 自動(dòng)清IE0。To:中斷結(jié)構(gòu)圖三.中斷源外部中斷1(/INT1)由/INT1(P3.3)端口線引入。有兩種觸發(fā)方式，由TCON的IT1位確定：IT1=0，為電平觸發(fā)，/INT1腳出現(xiàn)低電平向CPU提 中斷；IT1=1，為跳變觸發(fā)，/INT1腳出現(xiàn)負(fù)跳變使IE1置1， 向CPU提中斷；CPU響應(yīng)中斷后硬件自動(dòng) 清IE1。To:中斷結(jié)構(gòu)圖1.中斷優(yōu)先寄存器IP（B8H）51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源可以通過(guò)編程確定為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)；IP用來(lái)鎖存各中斷源優(yōu)先級(jí)的控制位；IP在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址分別是B8H～BFH。To:中斷結(jié)構(gòu)圖

四.

中斷優(yōu)先級(jí)

各中斷源的優(yōu)先權(quán)級(jí)別由IP確定；同一個(gè)優(yōu)先級(jí)中的中斷源，如同時(shí)申請(qǐng)中斷，其自然優(yōu)先級(jí)由硬件形成，各中斷源的級(jí)別由高到低的順序是：

外中斷0---T0---外中斷1---T1---串行口問(wèn)題：各中斷源優(yōu)先級(jí)順序是怎樣確定的？解答#8051復(fù)位后，IP低5位全部清0，將所有中斷源設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)中斷。中斷允許寄存器IEEA

ES

ET1

EX1

ET0

EX00:關(guān)中斷1:開(kāi)中斷0:關(guān)中斷1:開(kāi)中斷0:關(guān)中斷1:開(kāi)中斷0:關(guān)中斷1:開(kāi)中斷0:關(guān)串行口中斷1:開(kāi)串行口中斷0:關(guān)所有中斷1:開(kāi)所有中斷

IETo:中斷結(jié)構(gòu)圖3.中斷響應(yīng)的條件1）中斷源有請(qǐng)求2）單片機(jī)開(kāi)放中斷（EA=1）3）中斷源對(duì)應(yīng)的中斷屏蔽寄存器IE相應(yīng)位置1，即沒(méi)有被屏蔽注意：#8051復(fù)位后，

IE中各中斷源允許位均清0，即禁止所有中斷。下列任何一種情況存在，中斷申請(qǐng)將被封鎖：1）CPU正在執(zhí)行一個(gè)同級(jí)或高一級(jí)的中斷服務(wù)程序；2）當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令還未執(zhí)行完；3）當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是RETI或?qū)E，IP寄存器進(jìn)行讀/寫(xiě)指令，執(zhí)行這些指令后至少再執(zhí)行一條指令才會(huì)響應(yīng)中斷。

4.CPU響應(yīng)中斷后，由硬件執(zhí)行以下功能：自動(dòng)清除相應(yīng)中斷標(biāo)志(IE0/IE1/TF0/TF1)；保留斷點(diǎn)（將PC內(nèi)容壓入堆棧）；根據(jù)中斷源優(yōu)先級(jí)的高低，使相應(yīng)優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置1；將對(duì)應(yīng)的中斷矢量裝入PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷矢量地址單元中去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。執(zhí)行RETI指令：1）清相應(yīng)中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器；2）返回?cái)帱c(diǎn)（彈出棧頂?shù)膬蓚€(gè)字節(jié)到PC）中斷服務(wù)程序的最后一條指令為什么不能是RET指令？中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須為RETI。思考四.中斷系統(tǒng)應(yīng)用

中斷系統(tǒng)應(yīng)用要解決的問(wèn)題包括電路連接和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)兩部分。

對(duì)于外部中斷，要合理設(shè)計(jì)外設(shè)發(fā)生的中斷請(qǐng)求信號(hào)與引腳之間的連接電路，使其電平高低和持續(xù)時(shí)間符合要求程序設(shè)計(jì)

1）主程序部分1.給堆棧指針SP賦值2.如為外部中斷，定義觸發(fā)方式3.定義中斷優(yōu)先級(jí)（給IP賦值）4.給IE賦值，開(kāi)放中斷5.安排好等待中斷過(guò)程中主程序應(yīng)做的操作若規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式，高優(yōu)先級(jí)，試寫(xiě)出有關(guān)的初始化程序。解：

SETBEA;開(kāi)中斷

SETBEX0;允許外中斷0中斷

SETBPX0;外中斷0定為高優(yōu)先級(jí)

CLRIT0;電平觸發(fā)例5.1

若規(guī)定外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式，低優(yōu)先級(jí)，在中斷服務(wù)程序中將寄存器B的內(nèi)容左環(huán)移一位，B的初值設(shè)為01H。試編寫(xiě)主程序與中斷服務(wù)程序。例5.2設(shè)在某8031單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，允許外部中斷源和產(chǎn)生中斷，并要求為高優(yōu)先級(jí)中斷，為低優(yōu)先級(jí)中斷。請(qǐng)寫(xiě)出該應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)。分析：需將設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)中斷，而將設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)中斷，即IP寄存器中的PX1=1、PX0=0為了實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，中斷服務(wù)程序中應(yīng)注意保護(hù)有關(guān)寄存器例5.3

ORG0000HAJMPMAIN ;轉(zhuǎn)主程序ORG0003HLJMPEXINT0 ;轉(zhuǎn)INT0中斷服務(wù)程序ORG0013HLJMPEXINT1 ;轉(zhuǎn)INT1中斷服務(wù)程序MAIN：MOVSP，#60H ;設(shè)置堆棧指針MOVTCON，#05H ;置INT0、INT1為邊沿觸發(fā)方式SETBPX1 ;設(shè)置INT1為高優(yōu)先級(jí)，INT0上電復(fù)位時(shí)被置為低優(yōu)先級(jí)

SETBEX0 ;允許INT0中斷

SETBEX1 ;允許INT1中斷SETBEA ;CPU開(kāi)放中斷… ;主程序參考程序（結(jié)構(gòu)）EXINT0：PUSHPSW;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHAccPUSHDPLPUSHDPH…;INT0中斷處理POPDPH;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPDPLPOPAccPOPPSWRETIINT0中斷服務(wù)程序第二部分定時(shí)/計(jì)數(shù)器概述單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1每個(gè)T均可編程為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用每個(gè)T均有4種工作方式定時(shí)/計(jì)數(shù)器的作用用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)定時(shí)檢測(cè)定時(shí)控制用于外部事件的計(jì)數(shù)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用檢測(cè)、控制及智能儀器等

一.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)如下圖所示，它由加法計(jì)數(shù)器、TMOD寄存器、TCON寄存器組成。圖2單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器為16位，用TH表示高8位，TL表示低8位作計(jì)數(shù)器用，加法計(jì)數(shù)器對(duì)芯片T0、T1腳上輸入脈沖計(jì)數(shù)，每輸入一個(gè)脈沖，加法計(jì)數(shù)器加1作定時(shí)器用，加法計(jì)數(shù)器通過(guò)機(jī)器周期Tcy計(jì)數(shù)間接實(shí)現(xiàn)定時(shí)，每經(jīng)過(guò)一個(gè)Tcy，加法計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1加法計(jì)數(shù)器初值可由程序設(shè)定，初值不同，計(jì)數(shù)或定時(shí)值不同加法計(jì)數(shù)器工作過(guò)程中，內(nèi)容可用程序讀回CPU方式選擇寄存器TMOD功能選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1的工作方式

二.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的方式和控制寄存器格式定時(shí)/計(jì)數(shù)器1定時(shí)/計(jì)數(shù)器0C/T功能選擇位，C/T＝1計(jì)數(shù)，C/T＝0定時(shí)

M1、M0工作方式選擇位，見(jiàn)下表

M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7GATE門(mén)控制位

GATE=1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作受引腳INT0控制，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1受引腳INT1控制GATE=0,定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作與INT0、INT1無(wú)關(guān)一般情況下GATE=0控制寄存器TCON功能高4位控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、1的運(yùn)行低4位控制外部中斷。格式TR1運(yùn)行控制位

TR1=1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作TR1=0,停止定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作TF1溢出中斷標(biāo)志位

定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出時(shí)，TF1＝1，在中斷允許條件下，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)后，TF1＝0，在中斷屏蔽條件下，TF1可作查詢方式，TF1可由程序置位或清零TR0與TR1功能相似，TF0與TF1功能相似。三.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式1）方式0定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作方式0結(jié)構(gòu)圖如下圖所示（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作方式0結(jié)構(gòu)圖一樣）。振蕩器÷12&≥11TL15位TH18位TF1中斷“1”閉合INT1引腳GATETR1T1引腳TcyS1S2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作方式0結(jié)構(gòu)圖C/T=0C/T=11.構(gòu)成13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器2.計(jì)數(shù)值N=8192-X，X為初值，范圍為1～8192

3.計(jì)數(shù)時(shí)，外部計(jì)數(shù)脈沖頻率應(yīng)小于fosc/244.定時(shí)時(shí)間T=(8192-X)Tcy特點(diǎn)：5.定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的啟動(dòng)或停止由TR1控制GATE=0

GATE=1

軟件置TR1=1，S2閉合，啟動(dòng)

軟件置TR1=0，S2打開(kāi)，停止

軟件置TR1=1，外部INT1為高電平，啟動(dòng)

外部INT1為低電平，停止

這種門(mén)控方式可用來(lái)測(cè)INT1引腳上的正脈沖寬度2）方式1工作方式1與工作方式0區(qū)別如下：（其他一樣）

構(gòu)成16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為N=65536-X,范圍為1－65536定時(shí)值為T(mén)=(65536-X)Tcy，范圍為(1－65536)Tcy3）方式2定時(shí)/計(jì)數(shù)器1工作方式2結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作方式2結(jié)構(gòu)圖一樣)振蕩器÷12&≥11TL18位TF1中斷INT1引腳GATETR1T1引腳TcyS1S2C/T=0C/T=1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1工作方式2結(jié)構(gòu)圖TH18位1.構(gòu)成一個(gè)8位具有自動(dòng)重裝初值功能的定時(shí)/計(jì)數(shù)器2.計(jì)數(shù)值N=256-X,范圍為：1～2563.定時(shí)值為T(mén)=（256-X）Tcy，范圍為（1～256）Tcy4.TL1為8位加法計(jì)數(shù)器，TH1為初值寄存器。TL1溢出時(shí)，TF1=1且發(fā)出重裝載信號(hào)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)，將TH1中初值自動(dòng)送入TL1中。TL1重新計(jì)數(shù)5.其他與工作方式0相同6.適應(yīng)于定時(shí)控制，波特率發(fā)生器3）方式3工作方式3結(jié)構(gòu)圖如下圖所示(僅對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0有效)

振蕩器÷12&≥11TL08位TF0中斷INT0引腳GATETR0T0引腳TcyS1S2C/T=0C/T=1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作方式3結(jié)構(gòu)圖TcyTH08位TF1中斷TcyTR11.構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器2.計(jì)數(shù)值為N=256-X,范圍為1－2563.定時(shí)值為T(mén)=（256-X）Tcy，范圍為（1～256）Tcy4.TH0、TL0為兩個(gè)獨(dú)立加法計(jì)數(shù)器★TL0使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的C/T、GATE、TR0及INT0，工作情況與方式0相似★

TH0只能工位于非控方式，借用了定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的TR1、TF15.將定時(shí)/計(jì)數(shù)器1設(shè)為工作方式3，相當(dāng)于TR0＝0，停止6.定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作方式3時(shí)，51子系列有3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)為8位，一個(gè)為16位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器1可工作于方式0、1、2，但TR1、TF1被TH0借用，不能產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，只用作波特率發(fā)生器。四定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化編程初始化編程步驟：(1)確定工作方式和啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)方式——TMOD賦值。(2)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值——寫(xiě)寄存器TH0、TL0或TH1、TL1。(3)根據(jù)需要開(kāi)放定時(shí)器中斷——對(duì)中斷允許寄存器IE置初值。(4)啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器——將控制寄存器TCON的TR1或TR0 置位

①計(jì)數(shù)方式設(shè)計(jì)數(shù)器的最大值為M，若要求計(jì)數(shù)X個(gè)外部脈沖后計(jì)數(shù)器溢出，計(jì)數(shù)初值為C，則：

X+C=MC=M—X=M+（-X）=（X）求補(bǔ)

T0運(yùn)行于計(jì)數(shù)器狀態(tài)并工作于方式1，要求T0引腳出現(xiàn)10個(gè)脈沖后，產(chǎn)生計(jì)數(shù)器溢出中斷，求C：方法一：

C=M-X=65536-10=65526=FFF6H方法二：

C=（X）求補(bǔ)=（000AH）求補(bǔ)=（000AH）求反+1=FFF5H+1=FFF6H例②定時(shí)方式設(shè)定時(shí)t，則計(jì)數(shù)脈沖數(shù)為X=t/Tcy

初值C=M-X=M-t/T=（t/T）求補(bǔ)T0運(yùn)行于定時(shí)器狀態(tài)，時(shí)鐘頻率為12MHz，要求定時(shí)100μs。機(jī)器周期Tcy=12/時(shí)鐘頻率=12/12=1μs初值C為：方式0：

C=M-t/T=8192-100/1=8092=1F9CH方式1：

C=M-t/T=65536-100/1=65436=FF9CH方式2、3：C=M-t/T=256-100/1=156=9CH例工作方式0時(shí)的初值裝入方法方式0的計(jì)數(shù)寄存器是13位，對(duì)于T0而言，高8位初值裝入TH0，低5位初值裝入TL0的低5位（TL0的高3位無(wú)效）。注意2)應(yīng)用舉例假設(shè)單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6MHz，要求在P1.0引腳上輸出一個(gè)周期為2ms的方波，方波的周期用定時(shí)器T0來(lái)確定。分析：要在P1.0輸出周期為2ms的方波，只要對(duì)P1.0每隔1ms取反一次即可。

例5.4確定TMOD內(nèi)容根據(jù)題意，定時(shí)功能，C/T=0,選用工作方式0。定時(shí)/計(jì)數(shù)器1無(wú)關(guān)，TMOD高4位為隨意值“X”若取“X”＝0，則TMOD=00H.

機(jī)器周期Tcy=12/6MHz=2μs定時(shí)初值CC=M-t/Tcy=213-1000/2=8192-500=7692=1E0CH=0001111000001100B

TH0=11110000B=0F0HTL0=01100B=0CH。確定TH0，TL0初始化編程（用查詢TF0的狀態(tài)來(lái)控制P1.0輸出）MOVTMOD，#00H；置T0為方式0，定時(shí)MOVTL0，#0CH；送定時(shí)初值MOVTH0，#0F0HSETBTR0；啟動(dòng)T0LOOP:JBCTF0，NEXT；查詢定時(shí)時(shí)間到？SJMPLOOPNEXT:MOVTL0，#0CH；重裝計(jì)數(shù)初值MOVTH0，#0F0HCPLP1.0；輸出取反

SJMPLOOP定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)溢出(回零)時(shí)，硬件置

TF0=1，提中斷；CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動(dòng)清TF0例5.5用定時(shí)溢出中斷方式產(chǎn)生上例所要求的方波。參考程序ORG0000HAJMPMAIN；轉(zhuǎn)主程序ORG000BHLJMPCTC0；轉(zhuǎn)中斷處理程序ORG0100HMAIN：MOVSP，#60HMOVTMOD，#00H；置T0為方式0，定時(shí)工作MOVTL0，#0CH；送定時(shí)初值MOVTH0，#0F0HSETBEA；CPU開(kāi)中斷SETBET0；T0中斷允許SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器T0HERE：SIMPHERE；等待中斷，虛擬主程序中斷處理程序CTC0：MOVTL0，#0CH；重裝計(jì)數(shù)初值MOVTH0，#0F0HCPLP1.0；輸出取反RET1；中斷返回注意：中斷服務(wù)程序中要對(duì)定時(shí)器重置定時(shí)初值；CPU響應(yīng)中斷后硬件自動(dòng)將TF0清0，中斷服務(wù)程序中不必用指令將TF0清0。

仍要求用定時(shí)器控制方波輸出，但要求方波的周期2s。