《單片機應(yīng)用技術(shù)》課件-第六章 中斷與定時器

第六章中斷與定時器

—單片機內(nèi)部資源及應(yīng)用

本章教學(xué)計劃：

理論+實踐教學(xué)16學(xué)時本章教學(xué)重點：掌握中斷及中斷源的概念掌握中斷相關(guān)特殊功能寄存器掌握定時器/計數(shù)器的相關(guān)特殊功能寄存器掌握定時器/計數(shù)器的工作方式掌握中斷與定時器相關(guān)應(yīng)用6.1中斷6.2單片機的定時器/計數(shù)器6.3基于中斷或定時器的控制實例中斷：當(dāng)計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的異常情況和特殊請求。中斷的執(zhí)行：當(dāng)CPU正在執(zhí)行某一程序時，若有中斷響應(yīng)，則CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，CPU自動返回原來的程序繼續(xù)執(zhí)行。6.1.1中斷的概念中斷服務(wù)程序的語句寫法與函數(shù)的寫法完全相同，所以，中斷服務(wù)程序也是函數(shù)，只在函數(shù)頭部有不同。6.1.1中斷的概念中斷服務(wù)程序的執(zhí)行與函數(shù)的執(zhí)行不同：函數(shù)的執(zhí)行是有固定位置的，是通過函數(shù)的調(diào)用來完成的；而中斷服務(wù)程序的執(zhí)行是不固定位置的，只要有中斷響應(yīng)，在一定條件下都會去響應(yīng)中斷，即執(zhí)行中斷服務(wù)程序。6.1.1中斷的概念中斷源：任何引起計算機中斷的事件,一般一臺機器允許有許多個中斷源。8051系列單片機至少有5個可能的中斷(8052有6個，其它系列成員最多可達(dá)15個)。6.1.2中斷源以5個中斷源為例：8051單片機的五個中斷源是：外部中斷請求0，由INT0(P3.2)輸入；外部中斷請求1，由INT1(P3.3)輸入；片內(nèi)定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求;片內(nèi)定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求；片內(nèi)串行口發(fā)送/接收中斷請求。

6.1.2中斷源1、定時/計數(shù)器控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0IT0、IT1：外部中斷0、1觸發(fā)方式選擇位，由軟件設(shè)置：1→下降沿觸發(fā)方式，INT0/INT1管腳上高到低的負(fù)跳變可引起中斷；

0→電平觸發(fā)方式，INT0/INT1管腳上低電平可引起中斷。6.1.3中斷控制1、定時/計數(shù)器控制寄存器TCON

IE0、IE1：外部中斷0、1請求標(biāo)志位；當(dāng)外部中斷0、l依據(jù)觸發(fā)方式滿足條件，產(chǎn)生中斷請求時由硬件置位(IE0/IE1=1)；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時由硬件清除(IE0/IE1=

0)。TR0、TR1：啟動定時/計數(shù)器0、1。

TF0、TF1：定時器/計數(shù)器0、1(T/C0、T/C1)溢出中斷請求標(biāo)志；當(dāng)T/C0、1計數(shù)溢出時由硬件置位(TF0/TF1=l)；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷由硬件清除(TF0/TF1=0)。6.1.3中斷控制2、串行口控制寄存器SCON

TIRID7D6D5D4D3D2D1D0RI：串行口接收中斷請求標(biāo)志位

當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷，由硬件置位(RI=1)RI必須由軟件清“0”。TI：串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位

當(dāng)串行口發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后請求中斷，由硬件置位(TI=1)TI必須由軟件清“0”。

6.1.3中斷控制3、中斷允許寄存器IEEAET2ESET1EX1ET0EX0D7D6D5D4D3D2D1D0

EX0、EX1：外部中斷0、1的中斷允許位；

l→外部中斷0、1開中斷；0→外部中斷0、1關(guān)中斷。

ET0、ET1：定時器/計數(shù)器0、1(T/C0、T/C1)溢出中斷允許位；

1→T/C0、T/Cl開中斷；0→T/C0、T/Cl關(guān)中斷。6.1.3中斷控制3、中斷允許寄存器IEES：串行口中斷允許位；1→串行口開中斷；0→串行口關(guān)中斷。ET2：定時器/計數(shù)器2(T/C2)溢出中斷允許位；1→T/C2開中斷；0→T/C2關(guān)中斷。EA：CPU開/關(guān)中斷控制位。1→CPU開中斷。0→CPU關(guān)中斷。8051復(fù)位時，IE被清“0”，此時CPU關(guān)中斷，各中斷源的中斷也都屏蔽6.1.3中斷控制4、中斷優(yōu)先級寄存器IP

PSPT1PX1PT0PX0D7D6D5D4D3D2D1D0PX0、PX1：外部中斷0、1中斷優(yōu)先級控制位；

1→高優(yōu)先級；0→低優(yōu)先級。PT0、PT1：定時器/計數(shù)器0、1中斷優(yōu)先級控制位；1→高優(yōu)先級；0→低優(yōu)先級。PS：串行口中斷優(yōu)先級控制位；1→高優(yōu)先級；0→低優(yōu)先級。6.1.3中斷控制4、中斷優(yōu)先級寄存器IP8051復(fù)位時，IP被清“0”，5個中斷源都在同一優(yōu)先級，其內(nèi)部優(yōu)先級的順序從高到低為：外部中斷0(IE0)

定時器/計數(shù)器0(TF0)

外部中斷1(IE1)

定時器/計數(shù)器1(TF1)

串行口中斷(RI+TI)6.1.3中斷控制CPU在中斷響應(yīng)后完成如下的操作:1.硬件清除相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志；2.執(zhí)行一條硬件子程序,保護斷點,并轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序入口；3.結(jié)束中斷時恢復(fù)斷點,返回主程序。8051的CPU在響應(yīng)中斷請求時，由硬件自動形成轉(zhuǎn)向與該中斷源對應(yīng)的服務(wù)程序入口地址，這種方法為硬件向量中斷法。6.1.4中斷響應(yīng)

編號中斷源入口地址

0外部中斷00003H1定時器/計數(shù)器0000BH2外部中斷10013H3定時器/計數(shù)器1001BH4串行口中斷0023H6.1.4中斷響應(yīng)8051的CPU在響應(yīng)中斷請求時，由硬件自動形成轉(zhuǎn)向與該中斷源對應(yīng)的服務(wù)程序入口地址，這種方法為硬件向量中斷法。中斷服務(wù)程序的入口地址：各中斷服務(wù)程序入口地址僅間隔8個字節(jié)，編譯器在這些地址放入無條件轉(zhuǎn)移指令跳轉(zhuǎn)到服務(wù)程序的實際地址。

函數(shù)的返回值函數(shù)名([參數(shù)])interruptn[usingm]{

函數(shù)體；}對中斷程序而言，函數(shù)的返回值和參數(shù)一般為void。interruptn中n的取值為0~31的常數(shù)，不允許用表達(dá)式，表示中斷向量的編號。usingm中m的取值為0~3的常數(shù)，不允許用表達(dá)式，表示內(nèi)部RAM中的工作寄存器。6.1.5中斷的應(yīng)用1、中斷服務(wù)程序的語法規(guī)則應(yīng)用1：單中斷

6.1.5中斷的應(yīng)用應(yīng)用1：6.1.5中斷的應(yīng)用#include<reg52.h>sbitLed=P0^0;voidexchange_led(void)interrupt0{Led=~Led;}voidmain(void){EA=1;IT0=1;EX0=1;Led=1;while(1);}思考：6.1.5中斷的應(yīng)用若中斷從INT1引入，程序應(yīng)如何修改？應(yīng)用2；多中斷#include<reg51.h>unsignedcharstatus;bitflag;voidservice_int()interrupt2using2{flag=1;

status=P1;}

voidmain(void){IP=0x04;

IE=0x84;

for(;;){if(flag){

switch(status){case0:break;case1:break;case2:break;case3:break;default:;}flag=0;}}}6.1.5中斷的應(yīng)用1什么是中斷、中斷源和中斷優(yōu)先級2外部中斷源INT0,INT1分別從單片機的哪個引腳輸入？思考題邏輯運算&&：邏輯與，F(xiàn)=A&&B都為真則是真||：邏輯或，F(xiàn)=A||B任意一個為真則為真!：邏輯非，F(xiàn)=!A

A:0b11001100B:0b11110000&：按位與F=A&B

0b11000000|：按位或F=A|B0b11111100~：按位取反F=~A

0b00110011^：按位異或F=A^B

0b00111100相異為1振蕩周期：單片機時序中的最小單位，具體計算的方法就是時鐘源分之一。(P17)機器周期：單片機完成一個操作的最短時間。（機器周期=12倍振蕩周期）定時器：打開定時器后，定時器"存儲寄存器"的值經(jīng)過一個機器周期自動加1，也就是說，機器周期是定時器的計數(shù)周期。6.2定時器/計數(shù)器8051系列單片機至少有兩個16位內(nèi)部定時器/計數(shù)器，8052有三個定時器/計數(shù)器。其中有兩個是基本定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1。它們既可以編程為定時器使用，也可以編程為計數(shù)器使用。如何判斷它是定時器還是計數(shù)器？若是計數(shù)內(nèi)部晶振驅(qū)動時鐘，它是定時器若是計數(shù)8051的輸入管腳的脈沖信號，它是計數(shù)器6.2.1與T/C有關(guān)的特殊功能寄存器1、計數(shù)寄存器(定時器存儲寄存器)TH和TL

T/C是16位的，計數(shù)寄存器由TH高8位和TL低8位構(gòu)成。在特殊功能寄存器(SFR)中：對應(yīng)T/C0為TH0和TL0；

對應(yīng)T/C1為TH1和TL1。定時器/計數(shù)器的初始值通過TH1/TH0和TL1/TL0設(shè)置。6.2.1與T/C有關(guān)的特殊功能寄存器TCON（8位）—定時器控制寄存器的位分配（地址0x88、可位尋址）位76543210符號TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0復(fù)位值00000000TCON——定時器控制寄存器的位描述位符號描述7TF1定時器1溢出標(biāo)志。一旦定時器1發(fā)生溢出時硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進入定時器中斷時硬件清零。6TR1定時器1運行控制位。軟件置位/清零來進行啟動/停止定時器。5TF0定時器0溢出標(biāo)志。一旦定時器0發(fā)生溢出時硬件置1。清零有兩種方式：軟件清零，或者進入定時器中斷時硬件清零。4TR0定時器0運行控制位。軟件置位/清零來進行啟動/停止定時器。3IE1外部中斷部分，與定時器無關(guān)，暫且不看。2IT11IE00IT02、定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON3、T/C的方式控制寄存器TMODC/T：計數(shù)器或定時器選擇位；1→為計數(shù)器；0→為定時器。GATE：門控信號；1→T/C的啟動受到雙重控制，即要求TR0/TR1和INT0/INT1同時為高；0→T/C的啟動僅受TR0或TR1控制。GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1M0D7D6D5D4D3D2D1D0T/C1T/C06.2.1與T/C有關(guān)的特殊功能寄存器M1M0方式功能00013位定時器/計數(shù)器，TL是低5位，TH是高8位01116位定時器/計數(shù)器102常數(shù)自動重裝的8位定時器/計數(shù)器113僅用于T/C0，是兩個8位定時器/計數(shù)器利用定時器編寫時鐘程序。四種工作方式（P106）3、T/C的方式控制寄存器TMOD1)方式0：

當(dāng)TMOD中M1M0=00時，T/C工作在方式0；方式0為13位的T/C，由TH的高8位、TL的低5位的計數(shù)值，滿計數(shù)值213，但啟動前可以預(yù)置計數(shù)初值。

若T/C開中斷(ET=1)且CPU開中斷(EA=1)時，則定時器/計數(shù)器溢出時，CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，且TF自動清0。(設(shè)置IE:中斷允許控制寄存器)3、T/C的方式控制寄存器TMOD2)方式1（用得較多）

當(dāng)TMOD中M1M0=01時，T/C工作在方式1；方式1與方式0基本相同。唯一區(qū)別在于計數(shù)寄存器的位數(shù)是16位的，由TH和TL寄存器各提供8位，滿計數(shù)值為216。3、T/C的方式控制寄存器TMOD3)方式2：當(dāng)TMOD中M1M0=10時，T/C工作在方式2；方式2是8位的可自動重載的T/C，滿計數(shù)值為28；在方式0和方式1中，當(dāng)計數(shù)滿后，若要進行下一次定時/計數(shù)，須用軟件向TH和TL重裝預(yù)置計數(shù)初值；方式2中TH和TL被當(dāng)作兩個8位計數(shù)器，計數(shù)過程中，TH寄存8位初值并保持不變，由TL進行8位計數(shù)。計數(shù)溢出時，除產(chǎn)生溢出中斷請求外，還自動將TH中初值重裝到TL，即重裝載。3、T/C的方式控制寄存器TMOD4)方式3：方式3只適合于T/C0。當(dāng)T/C0工作在方式3時，TH0和TL0成為兩個獨立的8位計數(shù)器。3、T/C的方式控制寄存器TMOD若TMOD＝A6H，T/C0和T/C1分別在什么方式下工作？在使用8051的定時器/計數(shù)器前，應(yīng)對它進行編程初始化，主要是對TCON和TMOD編程；計算和裝載T/C的計數(shù)初值。一般完成以下幾個步驟:

(1)確定T/C的工作方式——編程TMOD寄存器；(2)計算T/C中的計數(shù)初值，并裝載到TH和TL；(3)T/C在中斷方式工作時，須開CPU中斷和源中斷——編程IE寄存器；(4)啟動定時器/計數(shù)器——編程TCON中TR1或TR0位。6.2.2定時器/計數(shù)器的初始化（P110）在定時器方式下，T/C是對機器周期脈沖計數(shù)的，若fOSC=12MHz，一個機器周期為12/fOSC=1μs，則：

方式013位定時器最大定時間隔=213×

1μs=8.192ms；

方式116位定時器最大定時間隔=216×

1μs=65.536ms；

方式28位定時器最大定時間隔=28×1μs=256μs。

6.2.2定時器/計數(shù)器的初始化(2)、定時器/計數(shù)器的初值計算若使T/C工作在定時器方式1，要求定時1ms，求計數(shù)初值。設(shè)計數(shù)初值為x，則有:

(216-x)×1μs=1000μs或x=216一1000因此：TH、TL置216－1000；即：

TH=(216一1000)/

256；TL=(216一1000)%256。對一般fOSC有下列公式（設(shè)定時時間為timeμs）：(216-x)×12/fosc=timeμs6.2.2定時器/計數(shù)器的初始化(2)、定時器/計數(shù)器的初值計算例1、設(shè)單片機的fosc=12MHz，要求在P1.0腳上輸出周期為2ms的方波采用查詢方式。#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;voidmain(void){TMOD=0x01;

TR0=1;

while(1){TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;

while(!TF0);P1_0=!P1_0;

TF0=0;}}采用中斷方式。#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;voidtimer0(void)interrupt1{P1_0=!P1_0;

TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;}voidmain(void){TMOD=0x01;P1_0=0;TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1);}6.4定時器/計數(shù)器的應(yīng)用例2：設(shè)單片機的fosc=12MHz，要求在P1.0腳上輸出周期為2秒的方波。(采用中斷方式)/*********************************************/#include<reg52.h>

sbitP1_0=P1^0;//定義P1.0端口unsignedcharcount=0;//設(shè)置計數(shù)初值為0voidtimer0(void);//函數(shù)聲明/*********************************************/voidmain(void){TMOD=0x01;//設(shè)置定時器0工作在方式1TH0=(65536-50000)/256;//定時器0初值裝載TL0=(65536-50000)%256;EA=1;//開CPU中斷ET0=1;//開定時器0中斷TR0=1;//啟動定時器0while(1);}/*******************************************************/voidtimer0(void)interrupt1{TH0=(65536-50000)/256;//定時器0初值重載TL0=(65536-50000)%256;if(++count==20)//計數(shù)次數(shù)加1，并判斷是否到達(dá)20次{P1_0=!P1_0;//1s后P1.0反相count=0;//1s后清0}}/******************************************************/問題：18051單片機中，與定時/計數(shù)器(T/C)相關(guān)的特殊功能寄存器(SFR)有哪些？2定時/計數(shù)器(T/C)的初始化步驟包括哪幾個步驟？例3、基于定時器的跑馬燈控制采用定時器中斷延時，晶體振蕩器頻率是11.0592MHz,

每間隔1s,LED從上到下循環(huán)點亮。

#include<reg52.h>//定義特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//定義循環(huán)左移、右移函數(shù)庫#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidTimer0(void);//中斷函數(shù)聲明ucharTimes=0;//全局變量的聲明ucharLedTemp;bitflag=0;voidmain(void){TMOD=0x01;//定時器0工作在方式1TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;//定時器初值設(shè)置IE=0x82;//打開CPU中斷和定時器0中斷TR0=1;//啟動定時器0LedTemp=0xfe;//初始值方法1：while(1){if(flag){flag=0;//標(biāo)志位清0P0=LedTemp;//送值到端口LedTemp=_crol_(LedTemp,1);//循環(huán)左移}}}voidTimer0(void)interrupt1using0//定時器0中斷體{TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;//初值重載Times++;//計數(shù)次數(shù)加1if(Times==20){flag=1;//標(biāo)志位置1Times=0;//中斷次數(shù)清0}}#include<reg52.h>//定義特殊功能寄存器庫#include<intrins.h>//定義循環(huán)左移、右移函數(shù)庫#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidTimer0(void);//中斷函數(shù)聲明ucharTimes=0;//全局變量的聲明ucharLedTemp;voidmain(void){TMOD=0x01;//定時器0工作在方式1TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;//定時器初值設(shè)置IE=0x82;//打開CPU中斷和定時器0中斷TR0=1;//啟動定時器0LedTemp=0xfe;//初始值while(1);}方法2：voidTimer0(void)interrupt1//定時器0中斷體{TH0=(65536-46080)/256;TL0=(65536-46080)%256;