第7章 單片機中斷定時系統(tǒng)

1、2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)1/32第第7章章 單片機的硬件結(jié)構(gòu)單片機的硬件結(jié)構(gòu) 7.1 中斷的用途中斷的用途 7.2 80c51單片機的中斷系統(tǒng)單片機的中斷系統(tǒng) 7.3 80c51單片機的定時單片機的定時/計數(shù)器計數(shù)器2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)2/32 日常中斷的例子日常中斷的例子 你正在專心看書，你正在專心看書，突然電話鈴響，于是突然電話鈴響，于是你記下正在看的書的你記下正在看的書的頁數(shù)，去接電話，接頁數(shù)，去接電話，接完電話后再回來接著完電話后再回來接著看書?？磿?021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)3/32 計算機中的中斷概念計

2、算機中的中斷概念中斷中斷是指由于某種隨機事件的發(fā)是指由于某種隨機事件的發(fā)生，計算機暫?，F(xiàn)行程序的運行，生，計算機暫?，F(xiàn)行程序的運行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序，以處理發(fā)生轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序，以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動返回的事件，處理完畢后又自動返回原來的程序繼續(xù)運行。原來的程序繼續(xù)運行。將能引起中斷的事件稱為將能引起中斷的事件稱為中斷源。中斷源。cpucpu現(xiàn)行運行的程序稱現(xiàn)行運行的程序稱為主程序為主程序。處理隨機事件的程序稱為處理隨機事件的程序稱為中斷服中斷服務(wù)子程序。務(wù)子程序。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)4/32 中斷技術(shù)的用途中斷技術(shù)的用途 分時操作分時操作 cpu可

3、以同多個外設(shè)“同時”工作 實時處理實時處理 cpu及時處理隨機事件 多道程序或多重任務(wù)的運行多道程序或多重任務(wù)的運行 利用時鐘定時中斷進行多道程序的切換 突發(fā)事件處理突發(fā)事件處理 電源掉電、存儲出錯、運算溢出 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)5/32 中斷源中斷源 中斷標(biāo)志中斷標(biāo)志 中斷允許中斷允許 中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級 80c51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中斷寄存器中斷寄存器80c5180c51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)中斷功能由中斷功能由中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)來執(zhí)行。來執(zhí)行。中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng):為實現(xiàn)中斷功能而配置的硬件和編寫的軟件。為實現(xiàn)中斷功能而配置的硬件和編寫的軟件。 2021-11

4、-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)6/32ie0ie0ex0ex0tf0tf0ie1ie1tf1tf1titieseset1et1ex1ex1et0et0ririipip高級高級低級低級中斷入口中斷入口中斷源中斷源int0int0int1int1中斷入口中斷入口中斷源中斷源1 10 0ieiepx0px0pspspt1pt1px1px1pt0pt01 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 00 00 00 00 0eaea1 111sconscon1 11 1t0t0t1t1rxrxtxtxit0it0it1it10 00 0tcontcon 80c51 80c51中斷

5、系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)7/32 80c5180c51的中斷系統(tǒng)的中斷系統(tǒng)中斷源中斷源80c51單片機有單片機有5個中斷請求源：個中斷請求源：單片機單片機int0或或 外部輸入中斷源外部輸入中斷源int0(p3.2)int1或或 外部輸入中斷源外部輸入中斷源int1(p3.3)t0 片內(nèi)定時器片內(nèi)定時器t0的溢出的溢出t1 片內(nèi)定時器片內(nèi)定時器t1的溢出的溢出串行口串行口 片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)8/32 中斷請求標(biāo)志中斷請求標(biāo)志-tcon-tcon寄存器寄存器

6、每一個中斷源都有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位；每一個中斷源都有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位； 某一個中斷源申請中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置某一個中斷源申請中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1。tcon d7 d6d5d4d3d2d1d0tf1 tr1 tf0 tr0 ie1 it1 ie0 it0 功能：功能：1)可設(shè)置外部中斷申請的形式：低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)；可設(shè)置外部中斷申請的形式：低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)；2)控制定時控制定時/計數(shù)器的計時開始或停止；計數(shù)器的計時開始或停止；3)是各中斷源（串口中斷除外）是否申請中斷的標(biāo)志位。是各中斷源（串口中斷除外）是否申請中斷的標(biāo)志位。地址地址：88h位地址：位地址：8fh88h2021

7、-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)9/32形式形式 符號符號 位地址位地址 功功 能能 說說 明明 中中斷斷控控制制 it0 88h 外部中斷外部中斷0的觸發(fā)控制位的觸發(fā)控制位it0=0：低電平觸發(fā)：低電平觸發(fā) it0=1：下降沿觸發(fā)：下降沿觸發(fā)it0的狀態(tài)由的狀態(tài)由用戶通過初用戶通過初始化程序定始化程序定義義 ie0 89h 外部中斷外部中斷0請求標(biāo)志位。請求標(biāo)志位。cpu采樣到外部中斷采樣到外部中斷0的中斷請的中斷請求時，求時， ie0=1cpu響應(yīng)該中斷時，響應(yīng)該中斷時， ie00 ie0的狀態(tài)由的狀態(tài)由單片機自動單片機自動設(shè)置設(shè)置 it1 8ah 外部中斷外部中斷1的觸發(fā)控制位

8、的觸發(fā)控制位同同it0同同it0ie1 8bh 外部中斷外部中斷1的中斷請求標(biāo)志位的中斷請求標(biāo)志位同同ie0同同ie02021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)10/32形式形式 符號符號 位地址位地址 功功 能能說說 明明 定定時時/計計數(shù)數(shù)控控制制 tr0 8ch tr0=1：啟動定時：啟動定時/計計數(shù)器數(shù)器t0tr0=0：停止定時：停止定時/計計數(shù)器數(shù)器t0 tr0的狀態(tài)由的狀態(tài)由用戶通過初始用戶通過初始化程序定義化程序定義 tf0 8dh 定時定時/計數(shù)器計數(shù)器t0溢出中斷請溢出中斷請求位求位t0定時或計數(shù)完成時定時或計數(shù)完成時tf0=1，同時申請中斷同時申請中斷cpu響應(yīng)該中

9、斷時，響應(yīng)該中斷時， tf00 tf0的狀態(tài)由的狀態(tài)由單片機自動設(shè)單片機自動設(shè)置置 tr1 8eh 同同tr0同同tr0tf1 8fh 同同tf1同同tf12021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)11/32中斷允許寄存器中斷允許寄存器ie ie 功能：控制是否允許使用中斷；功能：控制是否允許使用中斷；地址地址： a8h；位地址：位地址：afha8h2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)12/32可見，可見，80c5180c51通過中斷允許控制器對中斷允許實行兩級通過中斷允許控制器對中斷允許實行兩級控制：中斷系統(tǒng)總控制和各類中斷單個控制。各位的控制：中斷系統(tǒng)總控制和各類中斷

10、單個控制。各位的狀態(tài)由用戶通過初始化程序定義，例如：狀態(tài)由用戶通過初始化程序定義，例如：例例1 1：禁止中斷：禁止中斷 mov ie,#00hmov ie,#00h或者或者 mov 0a8h, #00h mov 0a8h, #00h 或者或者clr eaclr ea例例2 2：允許外部中斷：允許外部中斷0 0 mov ie,#10000001b mov ie,#10000001b 或者或者 setb ea setb ea setb ex0 setb ex0中斷允許控制舉例中斷允許控制舉例2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)13/32中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器ip 功能功能：

11、設(shè)定各中斷的優(yōu)先級設(shè)定各中斷的優(yōu)先級 地址地址： b8h 位地址位地址：bfhb8h2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)14/32中斷優(yōu)先級五條原則中斷優(yōu)先級五條原則 1）同時收到幾個中斷時，響應(yīng)優(yōu)先級別最高的；）同時收到幾個中斷時，響應(yīng)優(yōu)先級別最高的； 2）同級中斷之間或低級對高級中斷則不能形成）同級中斷之間或低級對高級中斷則不能形成中斷嵌套；中斷嵌套； 3）高級中斷能夠打斷低級中斷以形成中斷嵌套；）高級中斷能夠打斷低級中斷以形成中斷嵌套； 4）若幾個同級中斷同時向）若幾個同級中斷同時向cpu發(fā)出中斷請求，發(fā)出中斷請求，則則cpu按如下順序確定響應(yīng)的先后順序：按如下順序確定響應(yīng)

12、的先后順序：int0t0int1t1ri/ti。這個順序為自然。這個順序為自然優(yōu)先級，由硬件決定，用戶不能更改。優(yōu)先級，由硬件決定，用戶不能更改。 5）80c51中只有兩級，必有一些中斷處于同一級中只有兩級，必有一些中斷處于同一級別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)15/32 功能：只有功能：只有d1和和d0位用于中斷，作為串口位用于中斷，作為串口中斷請求標(biāo)志，即串口中斷請求寄存器；中斷請求標(biāo)志，即串口中斷請求寄存器；這里僅介紹該寄存器的這兩個位。這里僅介紹該寄存器的這兩個位。 地址地址：98h 位地

13、址：位地址：9fh98h串口控制寄存器串口控制寄存器scon2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)16/32串口控制寄存器串口控制寄存器sconri串行接收中斷請求標(biāo)志位串行接收中斷請求標(biāo)志位 。當(dāng)串口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，當(dāng)串口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，ri自動置自動置1；cpu響應(yīng)中斷后，用軟件對響應(yīng)中斷后，用軟件對ri清清0。ti為串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。為串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)串口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時，當(dāng)串口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時，ti自動置自動置1，請求中斷。，請求中斷。cpu響應(yīng)中斷后，由軟件對響應(yīng)中斷后，由軟件對ti清零。清零。2021-11-14第7章 單片機的中

14、斷及定時系統(tǒng)17/3280c51單片機的中斷響應(yīng)過單片機的中斷響應(yīng)過程程 1外部中斷請求采樣外部中斷請求采樣 2中斷查詢中斷查詢 3中斷響應(yīng)：中斷響應(yīng)：由硬件自動生成一條長調(diào)用由硬件自動生成一條長調(diào)用 指令，指令，lcall addr16。2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)18/32中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序org 0000hajmp start ；系統(tǒng)復(fù)位后轉(zhuǎn)向主程序；系統(tǒng)復(fù)位后轉(zhuǎn)向主程序org 0013h ；外部中斷；外部中斷1入口地址入口地址ajmp exint1；在外中斷；在外中斷1的入口地址存儲轉(zhuǎn)向外部中斷的入口地址存儲轉(zhuǎn)向外部中斷1服務(wù)程序的跳轉(zhuǎn)指令服務(wù)程序的跳轉(zhuǎn)指令

15、org 0100h ；該地址只要大于串行中斷矢量的最后一個地址；該地址只要大于串行中斷矢量的最后一個地址002ah即可即可start：mov sp,#60h ；設(shè)定堆棧起始地址；設(shè)定堆棧起始地址 setb it1；設(shè)定外部中斷；設(shè)定外部中斷1觸發(fā)方式，下降沿出發(fā)觸發(fā)方式，下降沿出發(fā) mov ie, #10000100b ；外中斷；外中斷1允許，總中斷允許允許，總中斷允許 mov ip, #00000100b ；設(shè)定外部中斷；設(shè)定外部中斷1為高優(yōu)先級，其余為低優(yōu)先級為高優(yōu)先級，其余為低優(yōu)先級here：nop sjmp hereexint1：mov p1,a ；外部中斷；外部中斷1中斷服務(wù)程序中斷

16、服務(wù)程序 rl a reti；中斷返回；中斷返回 end2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)19/32將當(dāng)前寄存器內(nèi)容壓入堆棧，將當(dāng)前寄存器內(nèi)容壓入堆棧，如如 push acc在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)，解決單片在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)，解決單片機中斷后要干什么的問題。機中斷后要干什么的問題。把保存在堆棧中的寄存器內(nèi)容取出，送把保存在堆棧中的寄存器內(nèi)容取出，送回原來的位置，如回原來的位置，如pop acc中斷響應(yīng)過程中斷響應(yīng)過程2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)20/32定時定時/ /計數(shù)器計數(shù)器單片機應(yīng)用系統(tǒng)中定時計數(shù)的需求：單片機應(yīng)用系統(tǒng)中定時計數(shù)的需求： 如用單片機控

17、制的打鈴器、空調(diào)或風(fēng)扇的如用單片機控制的打鈴器、空調(diào)或風(fēng)扇的定時開關(guān)、手機自動生產(chǎn)線上對手機的計數(shù)定時開關(guān)、手機自動生產(chǎn)線上對手機的計數(shù)裝置等。裝置等。80c51單片機片內(nèi)的定時單片機片內(nèi)的定時/計數(shù)器：計數(shù)器： 兩個位可編程的定時計數(shù)器：兩個位可編程的定時計數(shù)器：t0和和t1，都，都能定時和對外部事件進行計數(shù)。能定時和對外部事件進行計數(shù)。 此外，此外，t1還可以作為串行接口的波特率發(fā)生器。還可以作為串行接口的波特率發(fā)生器。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)21/32 80c51的兩個定時的兩個定時/計數(shù)器都是計數(shù)器都是16位加法計數(shù)結(jié)構(gòu)。位加法計數(shù)結(jié)構(gòu)。由于在由于在80c5

18、1中只能使用中只能使用8位字節(jié)寄存器，所以把位字節(jié)寄存器，所以把兩個兩個16位定時器分解為位定時器分解為4個個8位定時器依次為位定時器依次為tl0、th0、tl1和和th1。它們均為專用寄存器（。它們均為專用寄存器（sfr）。）。單片機中的定時器和計數(shù)器其實是一個器件：單片機中的定時器和計數(shù)器其實是一個器件：計數(shù)器：計數(shù)器：是對外部發(fā)生的事件進行計數(shù)，是對外部發(fā)生的事件進行計數(shù)，定時器：定時器：是對單片機內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖進行是對單片機內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖進行計數(shù)。計數(shù)。2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)22/32單片機是對脈沖個數(shù)計單片機是對脈沖個數(shù)計數(shù)，計數(shù)器每接收到一數(shù)，計

19、數(shù)器每接收到一個脈沖，計數(shù)值加個脈沖，計數(shù)值加1，當(dāng)接收滿當(dāng)接收滿65535個脈沖后，再個脈沖后，再來一個脈沖，計數(shù)值清來一個脈沖，計數(shù)值清0表明表明這一輪計數(shù)結(jié)束，同時將標(biāo)這一輪計數(shù)結(jié)束，同時將標(biāo)志位志位tf0或或tf1置置1。（1）計數(shù)功能）計數(shù)功能計數(shù)是對外部事件進行的。外部事件以脈沖形式輸入，作為計數(shù)器計數(shù)是對外部事件進行的。外部事件以脈沖形式輸入，作為計數(shù)器的計數(shù)脈沖。為此芯片上有的計數(shù)脈沖。為此芯片上有t0（p3.4）和）和t1（p3.5）兩個引腳，用）兩個引腳，用作兩個計數(shù)器的計數(shù)脈沖。計數(shù)脈沖負跳變有效，計數(shù)器進行加法作兩個計數(shù)器的計數(shù)脈沖。計數(shù)脈沖負跳變有效，計數(shù)器進行加法計

20、數(shù)。計數(shù)。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)23/32 單片機內(nèi)部的計數(shù)器用作定時器時，是對標(biāo)準(zhǔn)的時鐘進行了計數(shù)，每來一單片機內(nèi)部的計數(shù)器用作定時器時，是對標(biāo)準(zhǔn)的時鐘進行了計數(shù)，每來一個時鐘脈沖，計數(shù)器加個時鐘脈沖，計數(shù)器加1，只要保證計數(shù)脈沖的間隔相等，則計數(shù)值就代表了，只要保證計數(shù)脈沖的間隔相等，則計數(shù)值就代表了時間的流逝。時間的流逝。（2）定時功能）定時功能定時功能是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的。但此時的計數(shù)脈沖定時功能是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的。但此時的計數(shù)脈沖來自于單片機芯片內(nèi)部，每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，來自于單片機芯片內(nèi)部，每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，即每個機

21、器周期計數(shù)器加即每個機器周期計數(shù)器加1。如果單片機的晶振頻率為。如果單片機的晶振頻率為12mhz，則計數(shù)頻率為，則計數(shù)頻率為1mhz（因為一個機器周期等于（因為一個機器周期等于12個個振蕩周期），即每微秒計數(shù)器加振蕩周期），即每微秒計數(shù)器加1。這樣，在使用定時器時。這樣，在使用定時器時既可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以通過定時時間的既可以根據(jù)計數(shù)值計算出定時時間，也可以通過定時時間的要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。要求計算出計數(shù)器的預(yù)置值。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)24/32用于定時器/計數(shù)器控制的寄存器 定時器控制寄存器（定時器控制寄存器（tcon）、）、 定時器方定

22、時器方式選擇寄存器（式選擇寄存器（tmod）、）、 中斷允許控制中斷允許控制寄存器（寄存器（ie）。）。 tmod是工作方式寄存器：工作方式寄存器：功能：用于設(shè)定定時器/計數(shù)器的工作方式。地址：89h，沒有位地址，不能進行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)25/32tc /tc /tc /gate：門控位。：門控位。gate=0，以運行控制位，以運行控制位tr啟動定時器；啟動定時器；gate=1，以外中斷請求信號啟動定時器，此時可以用于外部脈沖寬度測量。，以外中斷請求信號啟動定時器，此時可以用于外部脈沖寬度測量。：定時方式或計數(shù)方式選擇位。

23、：定時方式或計數(shù)方式選擇位。 = 0，定時器；，定時器； = 1，計數(shù)器。，計數(shù)器。2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)26/322021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)27/32定時定時/ /計數(shù)器的工作方式計數(shù)器的工作方式 80c51單片機定時單片機定時/計數(shù)器計數(shù)器t0有有4種工作方式（方式種工作方式（方式0、1、2、3），），t1有有3種工作方式（方式種工作方式（方式0、1、2）。）。 1. 方式方式0 當(dāng)當(dāng)tmod的的m1m0=00時，定時時，定時/計數(shù)器工作于方式計數(shù)器工作于方式0。方式方式0為為13位定時位定時/計數(shù)器，由計數(shù)器，由tl0的低的低5位和位和

24、th0（8位）共同位）共同完成計數(shù)功能（完成計數(shù)功能（tl0的高的高3位可忽略）。位可忽略）。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)28/32 當(dāng)當(dāng)tl0的低的低5位溢出時，向位溢出時，向th0產(chǎn)生進位；產(chǎn)生進位；th0溢出時，將溢出時，將定時器中斷請求標(biāo)志位定時器中斷請求標(biāo)志位tf0置置1，可申請中斷，也可對，可申請中斷，也可對tf0進進行查詢。行查詢。 2021-11-14第7章 單片機的中斷及定時系統(tǒng)29/32工作方式工作方式0的計數(shù)范圍為的計數(shù)范圍為18192（213）。定時時間的計算公式為：）。定時時間的計算公式為：（213計數(shù)初值）計數(shù)初值）機器周期機器周期其時間單位

25、與機器周期的時間單位相同，為。若晶振頻率為其時間單位與機器周期的時間單位相同，為。若晶振頻率為12mhz，則，則最小定時時間是：最小定時時間是：（213（2131）1/12mhz10-612=1最大定時時間是：最大定時時間是：（2130）1/12mhz10-612=8192工作方式工作方式1：16位定時位定時/計數(shù)方式，由計數(shù)方式，由tl0作為低作為低8位、位、th0作為高作為高8位位 。因此，最多可以計到。因此，最多可以計到216，即，即65536。工作方式工作方式2：自動重裝初值的：自動重裝初值的8位計數(shù)方式位計數(shù)方式 ，適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生，適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。器。 工作方式工作方式3：t0分成為兩個獨立的分成為兩個獨立的8位計數(shù)器位計數(shù)器tl0和和th0，此時，此時t1只能工作在方式只能工作在方式0、1或或2下。