單片機(jī)的中斷與定時(shí)

第五章單片機(jī)的中斷與定時(shí)重點(diǎn)及難點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)中斷與定時(shí)的基本概念、單片機(jī)的中斷系統(tǒng)、單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、單片機(jī)外部中斷源的擴(kuò)展。教學(xué)基本要求：1、 掌握單片機(jī)中斷與定時(shí)的基本概念；2、 掌握單片機(jī)的中斷源、中斷控制、中斷響應(yīng)過(guò)程的基本概念及單片機(jī)中斷系統(tǒng)的功能和使用方法；3、 掌握單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器的初值計(jì)算、工作方式控制寄存器的初始化、程序的設(shè)計(jì)方法和步驟；4、 了解單片機(jī)外部中斷源擴(kuò)展的常用方法和步驟。教學(xué)內(nèi)容§5.1中斷的基本知識(shí)一、 一般微機(jī)的輸入/輸出方式1.條件傳送方式查詢傳送方式直接存儲(chǔ)器存取DMA—DirectMemoryAcces）方式中斷傳送方式二、 中斷概述（一） 中斷的概念所謂“中斷”，是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某一段程序的過(guò)程中，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，有必要中止原程序的執(zhí)行，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再返回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行本中斷的原程序的過(guò)程。（二） 中斷源引起中斷的原因，或是能發(fā)出中斷申請(qǐng)的來(lái)源，稱為中斷源。（三） 中斷的分類（1） 屏蔽中斷（2） 非屏蔽中斷。（3） 軟件中斷。（四） 中斷的開放與關(guān)閉中斷的開放與關(guān)閉，亦稱為開中斷和關(guān)中斷。這是指CPU中斷系統(tǒng)的狀態(tài)，只有當(dāng)CPU處于開中斷狀態(tài)時(shí)，才能接受外部的中斷申請(qǐng)。反之，當(dāng)CPU處于關(guān)中斷狀態(tài)時(shí)，則不能接受外部的中斷申請(qǐng)。（五） 中斷的優(yōu)先級(jí)（六） 中斷處理過(guò)程一個(gè)完整的中斷處理的基本過(guò)程應(yīng)包括：中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回?！?.2MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)一、中斷源（一） 外中斷（二） 定時(shí)中斷（三） 串行中斷MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖二、中斷控制（一）定時(shí)器控制寄存器（TCON）位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE1IE0IE0和IE1—外中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IT0和IT1—外中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位IT0（IT1）=1 脈沖觸發(fā)方式，后沿負(fù)跳有效。IT0（IT1）=0 電平觸發(fā)方式，低電平有效。此位由軟件置“1”或清“0”。TF0和TF1一計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位（二）串行口控制寄存器（SCON）位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符號(hào)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRITI—串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位RI—串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（三）中斷允許控制寄存器（IE）位地址0AFH0AEH0ADH0ACH0ABH0AAH0A9H0ABH位符號(hào)EA//ESET1EX1ET0EX0EA—中斷允許總控制位EA=0中斷總禁止，禁止所有中斷。EA=1中斷總允許，總允許后中斷的禁止或允許由各中斷源的中斷允許控制位進(jìn)行設(shè)EX0和EX1—外部中斷允許控制位EX0(EX1)=0禁止外中斷。EX0(EX1)=1允許外中斷。ET0和ET1一定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷允許控制位ET0(ET1)=0禁止定時(shí)(或計(jì)麴中斷。ET0(ET1)=1允許定時(shí)(或計(jì)麴中斷。ES一串行中斷允許控制位ES=0禁止串行中斷。ES=1允許串行中斷。中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器?)位地址0BFH0BEH0BDH0BCH0BBH0BBH0B9H0BBH位符號(hào)///PSPT1PX1PT0PX0PX0—外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT0—定時(shí)中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PX1—外部中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT0—定時(shí)中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PS一串行中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。為“0”的位優(yōu)先級(jí)為低；為，”的位優(yōu)先級(jí)為高。中斷優(yōu)先級(jí)控制原則和控制邏輯低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求不能打斷高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)但高優(yōu)先級(jí)中斷可以中斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。如果一個(gè)中斷請(qǐng)求已被響應(yīng)，則同級(jí)的其他中斷服務(wù)將被禁止，即同級(jí)不能嵌套。如果同級(jí)的多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)出現(xiàn)，則按CPU查詢次序確定哪個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)。其查詢次序?yàn)椋和獠恐袛?-定時(shí)中斷0-外部中斷1-定時(shí)中斷1-串行中斷。中斷初始化與中斷控制寄存器狀態(tài)設(shè)置對(duì)中斷的使用是在程序初始化時(shí)設(shè)置的，如果不包括優(yōu)先級(jí)控制，外中斷初始化共有項(xiàng)內(nèi)容：中斷總允許、外中斷允許和中斷方式設(shè)定。而定時(shí)中斷則只有兩項(xiàng)內(nèi)容，沒(méi)有中斷方式控制。假定要開放外中斷0，使用字節(jié)操作指令為：MOV IE，#81H125文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.如使用位操作指令則為：SETBEASETBEX0三、中斷響應(yīng)過(guò)程（一） 中斷采樣（二） 中斷查詢（三）中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)就是對(duì)中斷源提出的中斷請(qǐng)求的接受，是在中斷查詢之后進(jìn)行的。當(dāng)查詢到有效的中斷請(qǐng)求時(shí)，緊接著就進(jìn)行中斷響應(yīng)。8031/8051的中斷服務(wù)程序入口中斷源中斷服務(wù)程序入口外部中斷00003H定時(shí)中斷0000BH外部中斷10013H定時(shí)中斷1001BH串行中斷0023H中斷響應(yīng)是有條件的，并不是查詢到的所有中斷請(qǐng)求都能被立即響應(yīng)，當(dāng)存在下列情況之一時(shí)，中斷響應(yīng)被封鎖。（1） CPU正處在為一個(gè)同級(jí)或高級(jí)的中斷服務(wù)中。（2） 查詢中斷請(qǐng)求的機(jī)器周期不是當(dāng)前指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。（3） 當(dāng)前指令是返回指令（RET，RETI）或訪問(wèn)IE、IP的指令。（四） 中斷響應(yīng)時(shí)間一般的中斷響應(yīng)時(shí)間都是在大于3個(gè)機(jī)器周期而小于8個(gè)機(jī)器周期的兩種極端情況之間。（五） 中斷請(qǐng)求的撤銷定時(shí)中斷請(qǐng)求的撤銷脈沖方式外部中斷請(qǐng)求的撤銷3.電平方式外部中斷請(qǐng)求的撤銷4.串行中斷軟件撤銷（六） 中斷服務(wù)流程現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)

2.2.3.4.中斷處理一、建立單步執(zhí)行的外部控制電路編寫外部中斷0的中斷服務(wù)程序$JNBP2.2INTO=0則“原地踏步”ANLRETI§5.3#FFH；INT0=1則“原地踏步”；返回主程序MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器一、建立單步執(zhí)行的外部控制電路編寫外部中斷0的中斷服務(wù)程序$JNBP2.2INTO=0則“原地踏步”ANLRETI§5.3#FFH；INT0=1則“原地踏步”；返回主程序MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)方法概述1.軟件定時(shí)硬件定時(shí)可編程定時(shí)器定時(shí)二、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)功能定時(shí)功能三、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器定時(shí)器控制寄存器(TCON)TFO和TF1一計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位TR0和TR1一定時(shí)器運(yùn)行控制位TRO(TR1)=0 停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作TRO(TR1)=1 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作工作方式控制寄存器(TMOD)位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符號(hào)GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1 ? 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器01.GATE—門控位GATE=0 以運(yùn)行控制位TR啟動(dòng)定時(shí)器GATE=l 以外中斷請(qǐng)求信號(hào)而0或INT1啟動(dòng)定時(shí)器C/T一定時(shí)方式或計(jì)數(shù)方式選擇位c/T=o 定時(shí)工作方式c/T=1 計(jì)數(shù)工作方式M1M0—工作方式選擇位M1M0 = 00 方式0M1M0 = 01 方式1M1M0 = 10 方式2M1M0 = 11 方式3中斷允許控制寄存器QE)EA一中斷允許總控制位ET0和ET1一定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷允許控制位ET0(ET1)=0 禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷ET0(ET1)=1 允許定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷四、定時(shí)工作方式0電路邏輯結(jié)構(gòu)方式0是13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器^H0全部8位和TL0的低5位構(gòu)成。TL0的高3位棄之不用。定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用在方式0下，當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：1?8192(213)當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為(213一計(jì)數(shù)初值)X晶振周期X12或(213一計(jì)數(shù)初值)X機(jī)器周期其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同(s)。如晶振頻率為6MHz，則最小定時(shí)時(shí)間為[213-(213-1)]X1/6X10—6X12=2X10—6=2(us)最大定時(shí)時(shí)間為(213-0)X1/6X10—6X12=16384X10—6=16384(us)[例5-1]設(shè)單片機(jī)晶振頻率為6MHz，使用定時(shí)器1以方式0產(chǎn)生周期為500us的等寬正方波連續(xù)脈沖，并由P1.0輸出，以查詢方式完成。計(jì)算計(jì)數(shù)初值要產(chǎn)生500us的等寬正方波脈沖，只需在P1.0端以250us為周期交替輸出高低電平即可實(shí)現(xiàn)，為此定時(shí)時(shí)間應(yīng)為250us。使用6MHz晶振，則一個(gè)機(jī)器周期為2us。方式0為13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)。設(shè)待求的計(jì)數(shù)初值煩，則：（213-X）X2X106=256X106求解得：X=8067,二進(jìn)制數(shù)表示為11B,十六進(jìn)制表示，高8位為：0FCH，低5位為03H。其中高8位放入TH1，即TH1=0FCH低5位放入TL1，即TL1=03H。TMOD寄存器初始化 _為把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1設(shè)定為方式0，則M1M0=00；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，應(yīng)使。/一=0；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)器計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制，則GATE=0。定時(shí)器計(jì)數(shù)器0不用，有關(guān)位設(shè)定為0。因此TMOD寄存器應(yīng)初始化為00H。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR1位控制定時(shí)的啟動(dòng)和停止TR1=1啟動(dòng)，TR1=0停止。程序設(shè)計(jì)MOVTMOD，#00H;設(shè)置T1為工作方式0MOVTH1，#0FCH;設(shè)置計(jì)數(shù)初值MOVTL1，#03HMOVIE，#00H；禁止中斷LOOP： SETBTR1;啟動(dòng)定時(shí)JBCTF1，LOOPl；查詢計(jì)數(shù)溢出AJMPLOOPLOOP1： MOVTH1，#0FCH;重新設(shè)置計(jì)數(shù)初值MOVTL1，#03HCLRTF1；計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位清'0”CPLP1.0；輸出取反AJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)五、定時(shí)工作方式1方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL1全部8位構(gòu)成。當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是1?65536（216）當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為（216—計(jì)數(shù)初值）X晶振周期X12或（216—計(jì)數(shù)初值）X機(jī)器周期其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同（s）。［例5-2］題目同［例5.1］，但以中斷方式完成。單片機(jī)晶振頻率為）MHz，使用定時(shí)器1以工作方式1產(chǎn)生周期為500us的等寬正方波連續(xù)脈沖，并由P1.0輸出。計(jì)算計(jì)數(shù)初值TH1=0FFHTL1=83HTMOD寄存器初始化TMOD=10H程序設(shè)計(jì)主程序：MOVMOVMOVSETBSETBLOOP： SETBHERE： SJMP中斷服務(wù)程序：MOVMOVCPLRETITMOD，TH1，TL1，EAET1TR1$TH1，TL1，P1.000H0FFH0A1H0FFH0A1H；設(shè)置T1為工作方式0；設(shè)置計(jì)數(shù)初值；開中斷；定時(shí)器1允許中斷；定時(shí)開始；等待中斷；設(shè)置計(jì)數(shù)初值；輸出取反；中斷返回六、定時(shí)工作方式2方式2是自動(dòng)重新加載工作方式。在這種工作方式下，把16位計(jì)數(shù)器分為兩部分，即以TL作計(jì)數(shù)器，以TH作預(yù)置寄存器，初始化時(shí)把計(jì)數(shù)初值分別裝入TL和TH中，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出后，由預(yù)置寄存器TH以硬件方法自動(dòng)給計(jì)數(shù)器TL重新加載，變軟件加載為硬件加載。［例5-3］使用定時(shí)器0以工作方式2產(chǎn)生100心定時(shí)，在P1.0輸出周期為200心的連續(xù)正方波脈沖。已知晶振頻^osc=6MHz。計(jì)算計(jì)數(shù)初值6MHz晶振下，一個(gè)機(jī)器周期為2叩以TH0作重裝載的預(yù)置寄存器，TL0作8位計(jì)數(shù)器，假設(shè)計(jì)數(shù)初值為X，則(28—X)X2X106=100X106求解得X=206D=B=0CEH把0CEH分別裝入TH0和TL0中：TH0=0CEH，TL0=0CEHTMOD寄存器初始化定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0為工作方式2,M1M0=10；定時(shí)功能C/=0；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)器計(jì)數(shù)器0的運(yùn)行GATE=0；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1不用，有關(guān)位設(shè)定為0。TMOD寄存器的狀態(tài)應(yīng)為02H。程序設(shè)計(jì)(查詢方式)MOV IE， #00H ；禁止中斷MOV TMOD， #02H ；設(shè)置定時(shí)器0為工作方式2MOV TH0， #0CEH ；保存計(jì)數(shù)初值MOV TL0， #0CEH ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值SETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí)LOOP： JBC TF0， LOOPl ；查詢計(jì)數(shù)溢出AJMP LOOP125文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.

LOOP1：CPLP1.0；輸出方波AJMPLOOP；重復(fù)循環(huán)由于方式2具有自動(dòng)重裝載功能，因此計(jì)數(shù)初值只需設(shè)置一次，以后不再需要軟件重置。4.程序設(shè)計(jì)(中斷方式)主程序：MOVTMOD，#02H;設(shè)置定時(shí)器1為工作方式2MOVTH0，#0CEH;保存計(jì)數(shù)初值MOVTL0，#0CEH;設(shè)置計(jì)數(shù)初值SETBEA;開中斷SETBET0;定時(shí)器0允許中斷LOOP：SETBTR0;定時(shí)開始HERE：SJMP$;等待中斷CLPTF0;計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位清'0”AJMPLOOP中斷服務(wù)程序CPLP1.0;輸出方波RETI;中斷返回七、定時(shí)工作方式3在工作方式3下，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0被拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0。其中TL0既可以計(jì)數(shù)使用，又可以定時(shí)使用，定時(shí)器十?dāng)?shù)器0的各控制位和引腳信號(hào)全歸它使用?！?.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及中斷綜合應(yīng)用舉例一、實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)顯示的基本方法首先要計(jì)算計(jì)數(shù)初值。為得到125ms定時(shí)，我們可使用定時(shí)器計(jì)數(shù)器0，以工作方式1進(jìn)行。假定單片機(jī)為6MHz晶振，設(shè)計(jì)數(shù)初值為X，則有如下等式：(216-X)X2=125000計(jì)算得計(jì)數(shù)初值X=6070,二進(jìn)制表示為10,十六進(jìn)制表CMAIN~~3示為17B6H。CMAIN~~3定文垛找區(qū)定時(shí)器定時(shí)采用中斷方式完成，以便于通過(guò)中斷服務(wù)程序進(jìn)行溢出次數(shù)每次125ms)的累計(jì)，計(jì)滿8次即得到秒計(jì)時(shí)。定文垛找區(qū)通過(guò)在程序中的數(shù)值累加和數(shù)值比較來(lái)實(shí)現(xiàn)從秒到分和從分到時(shí)的計(jì)時(shí)。設(shè)置時(shí)鐘顯示及顯示緩沖區(qū)。假定時(shí)鐘時(shí)間在6位LED數(shù)碼管上進(jìn)行顯示時(shí)、分、秒各 Ih：：E；占兩位)，為此，要在內(nèi)部RAM中設(shè)置顯示緩沖區(qū)，共6 ［點(diǎn)二個(gè)單元，與數(shù)碼管的對(duì)應(yīng)關(guān)系即LED的顯示緩沖單元如 I 二:;|諼如通并農(nóng)型125文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯專京墓慕I警特定時(shí)中斷諳率時(shí)鐘計(jì)時(shí)主程序流程右：顯示緩沖區(qū)從左向右依次存放時(shí)、分、秒的數(shù)值。(5)已有LED顯示程序?yàn)镾MXS可供調(diào)用。二、 程序流程主程序(MAIN)主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器計(jì)數(shù)器的初始化編程，然后通過(guò)反復(fù)調(diào)用顯示子程序的方法，等待125ms定時(shí)中斷的到來(lái)，其流程如右圖所示。中斷服務(wù)程序(PITO)中斷服務(wù)程序的主要功能是進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。程序開始先判斷計(jì)數(shù)溢出是否滿了次，不滿8次表明還沒(méi)達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，中斷返回；如滿次則表明已達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，程序繼續(xù)向下執(zhí)行，進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。中斷服務(wù)程序流程如下圖左圖所示。力口1子程序(DAAD1)加1子程序用于完成對(duì)秒、分和時(shí)的加1操作，中斷服務(wù)程序中在秒、分、時(shí)加1時(shí)共有3處調(diào)用此子程序。加1操作共包括以下3項(xiàng)內(nèi)容：合數(shù)由于每位LED顯示器對(duì)應(yīng)一個(gè)8位的緩沖單元，因此由兩位BCD碼表示的時(shí)間值各占用一個(gè)緩沖單元，且只占其低4位，為此在加1運(yùn)算之前需把兩個(gè)緩沖單元中存放的數(shù)值合并起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，然后才能進(jìn)行加1運(yùn)算，合并之說(shuō)由此而來(lái)。十進(jìn)制調(diào)整加1并進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。(3)分?jǐn)?shù)把加1后的時(shí)間值再拆分成兩個(gè)字節(jié)，送回各自的緩沖單元中，該程序流程圖如下右所示。三、 程序清單整個(gè)參考程序清單如下：8000HORGSTARTAJMPMAINORG800BHAJMPPITOORG8100HMAIN：MOVSP，#60H；確立堆棧區(qū)MOVR0，#79H；顯示緩沖區(qū)首地址MOVR7，#06H；顯示位數(shù)ML1：MOV@R0，#00H；顯示緩沖單元清'0”INCR0DJNZR7，ML1MOVTMOD，#01H；設(shè)置定時(shí)器0為工作方式1MOVTL0，#0B8H；裝計(jì)數(shù)器初值MOVTH0，#17H

SETB8CH；TR0置“1”，定時(shí)開始SETBAFH；EA置“1”，中斷總允許SETBA9H；ET0置“1”，定時(shí)器0中斷允許MOV30H，#08H；要求的計(jì)數(shù)溢出次數(shù)，即循環(huán)次數(shù)ML0：LCALLSMXS；調(diào)用顯示子程序SJMPML0PITO：PUSHPSW；中斷服務(wù)程序，現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)PUSHACCSETBPSW.3；RS1RS0=01，選1組通用寄存器MOVTL0，#B8H；計(jì)數(shù)器重新加載MOVTH0，#17HMOVA，30H；循環(huán)次數(shù)減1DECAMOV30H，AJNZRET0；不滿8次，轉(zhuǎn)RET0返回MOV