之中斷定時器蜂鳴器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中斷理解中斷概念：豆豆主任務(wù)是看書，中斷時接電話。電話是隨機(jī)打來的，中斷是隨機(jī)產(chǎn)生的；接完電話后，豆豆回去繼續(xù)看書；再說電話，外部來了電話，電話處理了這個信之后，電話自動鈴響了，這說明電話這個設(shè)備處理了部分的信號，符合條件，產(chǎn)生了中斷請求。而非豆豆讓電話響的，或控制電話響的。在電話響之前，豆豆根本沒有處理電話接受到的任何信號，中斷的產(chǎn)生，是電話處理產(chǎn)生的。 來電話了，這個中斷，會產(chǎn)生電話鈴響，這個標(biāo)志位。豆豆也就是通過電話鈴響（標(biāo)志位），才知道有了個中斷；也就是通過電話鈴響（標(biāo)志位），知道這個中斷是電話。如果是門的話，那通過門鈴響了，就知道有個中斷產(chǎn)生了，也知道這個中

2、斷是門了。我們把能夠產(chǎn)生中斷的設(shè)備稱為信號源。在單片機(jī)里面，產(chǎn)生中斷的可能是單片機(jī)內(nèi)部的模塊，也可能是單片機(jī)IO口外部輸入的信號。中斷響應(yīng)過程：Cpu正常執(zhí)行主程序時，突然一個時間點(diǎn)，中斷源檢測出符合中斷條件的信號，向CPU發(fā)生中斷請求。CPU得到這種中斷請求之后，進(jìn)行中斷響應(yīng)，執(zhí)行該中斷的中斷服務(wù)程序。然后，中斷返回，CPU繼續(xù)執(zhí)行主程序。中斷的作用：*獨(dú)立按鍵和外部中斷按鍵，就是一個很明顯的對比。檢測獨(dú)立按鍵時，我們需要在主程序里面，重復(fù)的檢測IO口。而有了外部中斷按鍵，我們就不用反復(fù)的檢測掃描IO口了，因?yàn)楫?dāng)按鍵按下去的時候，單片機(jī)會產(chǎn)生一個中斷告訴CPU。有了中斷，定時器可以計定時器的

3、數(shù)，CPU可以做CPU的工作。當(dāng)定時器完成工作之后，會通過中斷告訴CPU，然后再由CPU來處理。同樣，像電源掉電、硬件故障等突發(fā)情況，都可以通過中斷的方式，告訴CPU。我們的很多系統(tǒng)都要求實(shí)時性。“想象一下，一個機(jī)床正在飛速運(yùn)轉(zhuǎn)，這時有人的手被卷進(jìn)去了，然后你迅速地通過電腦給單片機(jī)發(fā)一串指令。如果你的單片機(jī)系統(tǒng)不能實(shí)時地處理這個指令，而是每隔一定的時間，去查詢下有指令進(jìn)來了沒，那可能指令進(jìn)來的時候，你的查詢時間還沒到，所以單片機(jī)沒執(zhí)行指令，直到查詢時間到了，這時再去處理，人的手已經(jīng)掉下來了罷了?！?我們知道，電腦是可以同時打開很多個軟件的（實(shí)時多任務(wù)），就是因?yàn)橛卸〞r器中斷的存在，才實(shí)現(xiàn)了這一

4、效果。每隔一定的時間，產(chǎn)生一個中斷，然后CPU就跳轉(zhuǎn)到另一個軟件中，執(zhí)行另一個軟件的操作。這就是80C51內(nèi)核，也就是大家手里51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 最左邊是中斷源，中間這些開關(guān)是中斷的各種設(shè)置寄存器。51的中斷有2個優(yōu)先級別，用來將每個中斷進(jìn)行分級，如果多個中斷同時發(fā)生的話，先處理高級的，再處理低級的中斷。（不管它的自然優(yōu)先級是怎么樣的）如果優(yōu)先級別相同的中斷，就按照自然優(yōu)先級（也就是系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級）來響應(yīng)中斷。由此，51單片機(jī)能夠在低級中斷里面再嵌套一個高級中斷。中斷源：51單片機(jī)共有5個固定的中斷源，分別是外部中斷0、定時器T0中斷、外部中斷1、定時器T1中斷，串口中斷RI/T

5、I。外部中斷0，是由IO口P3.2輸入的信號來產(chǎn)生的，如果外部給P3.2一個低電平（電平觸發(fā)）或下降沿（邊沿觸發(fā)）信號，則單片機(jī)就會產(chǎn)生一個外部中斷0的信號。-外部中斷觸發(fā)方式：再有就是，定時器從初值計數(shù)到最大值時，定時器會溢出，這是就會產(chǎn)生一個定時器中斷。還有就是，當(dāng)電腦通過串口給單片機(jī)的串口引腳發(fā)送一個字符的時候，當(dāng)單片機(jī)的串口模塊，接收完了這個字符，就會產(chǎn)生一個中斷。串口模塊發(fā)送完一個字符之后，也會產(chǎn)生一個中斷。每個中斷源的自然優(yōu)先級剛才講了，51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)能夠通過寄存器設(shè)置來決定開啟或關(guān)斷某個中斷源，這個寄存器就是IE。我們知道，寄存器就是我們編程序的時候，可以操作了。也就意味著

6、，我們可以通過編程，來選擇開或關(guān)哪個中斷源了。必須同時滿足：1. 總中斷EA是開啟的2. 中斷源開關(guān)是開啟的中斷源才會向CPU發(fā)出中斷請求，IE寄存器，是可以位尋址的，也就是說，我們可以通過sbit，定義它的每個位，并進(jìn)行位操作，像IO口一樣，置1，或清0。還有一個寄存器IP，用來，設(shè)置各個中斷的優(yōu)先級別。接下來，我們就來分析一下，中斷的響應(yīng)過程：首先是中斷源發(fā)出中斷請求;一般有兩種情況: yi.如果是單片機(jī)外部輸入的信號, 那么我們需要對IO口進(jìn)行采樣，判斷是否符合中斷條件, 然后把該中斷相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1。注意：此采樣置位的過程是由硬件自動完成的，而非我們編寫程序來實(shí)現(xiàn)。如果是單片機(jī)內(nèi)部

7、的某些模塊，如定時器模塊，串口模塊，他們可以通過單片機(jī)內(nèi)部的硬件電路，在滿足中斷條件時，直接將他們對應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1。1. 外部中斷0和外部中斷1的控制位和標(biāo)志位，儲存在寄存器TCON的低四位2. 定時器0和定時器1的控制位和標(biāo)志位，儲存在寄存器TCON的高四位。3. 串口的控制位和標(biāo)志位，儲存在寄存器SCON中。當(dāng)某中斷源判斷中斷條件成立時，就會將對應(yīng)的中斷標(biāo)志位置位，也就向CPU進(jìn)行了“中斷請求”，此過程由硬件自動完成。CPU就是通過查詢這些中斷標(biāo)志位，來判斷是否由中斷產(chǎn)生，以及產(chǎn)生的是什么樣的中斷。中斷源發(fā)送完中斷請求（即將中斷標(biāo)志位置位）之后，CPU是如何知道這1中斷請求的呢？CPU

8、的中斷標(biāo)志位查詢。我們知道，每1-4個機(jī)器周期，單片機(jī)就會執(zhí)行一條指令。1個機(jī)器周期，包括6個狀態(tài)周期。在這些狀態(tài)周期中，可能某個狀態(tài)周期完成了取指令、取數(shù)據(jù)等操作。在每個機(jī)器周期的第6個狀態(tài)周期S6，CPU就會自動查詢寄存器TCON和SCON中的各中斷標(biāo)志位來確定是否發(fā)生了“中斷請求”，哪個中斷源發(fā)生了請求。如寄存器TCON中，TF1，TF0分別是定時器1和定時器0的中斷標(biāo)志位IE1和IE0就是外部中斷1和外部中斷0的中斷標(biāo)志位寄存器SCON中TI和RI就是串口模塊，分別是發(fā)送完1個字符數(shù)據(jù)的中斷標(biāo)志位，接收完1個字符數(shù)據(jù)的中斷標(biāo)志位。CPU會在每個機(jī)器周期的S6狀態(tài)時，按照中斷優(yōu)先級別對各

9、標(biāo)志位進(jìn)行查詢。然后到下個機(jī)器周期的S6狀態(tài)，再決定要不要中斷響應(yīng)。有以下3種情況比較特殊：1. CPU目前正在處理一個同級或更高級別的中斷請求。注意，我們前面講過，當(dāng)一個中斷，正在被響應(yīng)時，只有更高級別的中斷請求，才可以達(dá)到該響應(yīng)過程，讓CPU去響應(yīng)此更高級別的中斷請求，低級別的，或同級別的都不能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套，所以，CPU正在處理一個同級或更高級別的中斷請求，執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，是不能響應(yīng)其他中斷的。2. 我們知道，我們用C語言編的程序，會被Keil編譯成各種各樣的指令，然后單片機(jī)執(zhí)行這些指令。單片機(jī)指令，有單周期的，也有雙周期的，還有四周期的。當(dāng)CPU決定是否進(jìn)行中斷響應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在所處的

10、機(jī)器周期，并不是當(dāng)前執(zhí)行指令的最后一個機(jī)器周期，那它同樣不會進(jìn)行中斷響應(yīng)。3. 還有就是如果執(zhí)行的指令是RETI，或訪問寄存器IE、IP的指令，即使已經(jīng)是指令的最后一個機(jī)器周期了，CPU也會至少再執(zhí)行一條指令才會響應(yīng)中斷。因?yàn)檫@些指令是跟中斷有關(guān)的。所以，操作這些指令時可能會對中斷源進(jìn)行一些操作。以上就是CPU如何查詢中斷標(biāo)志位的。cpu對某中斷的真正響應(yīng)，需要38個機(jī)器周期。首先，查詢到標(biāo)志位之后，需要等到下一個機(jī)器周期才能決定是否響應(yīng)中斷。這就耗去了一個機(jī)器周期，進(jìn)行中斷響應(yīng)，CPU執(zhí)行LCALL指令，需要2個機(jī)器周期，接下來才是對中斷進(jìn)行相應(yīng)的操作了，這是3個機(jī)器周期。如果決定是否響應(yīng)中

11、斷的那個周期是RETI指令的第一個機(jī)器周期，RETI需要兩個機(jī)器周期，則需要再執(zhí)行一條指令。如果再執(zhí)行的指令是乘除指令，也就是四周期指令，則需要4個機(jī)器周期；如果再執(zhí)行的指令是乘除指令，也就是四周期指令，則需要4個機(jī)器周期；然后再執(zhí)行LCALL，這就是8個機(jī)器周期了，當(dāng)然，如果發(fā)生中斷請求時，是在某個處理某個中斷響應(yīng)的話，那就要看中斷響應(yīng)里面的中斷服務(wù)程序做哪些工作了。所以，中斷服務(wù)程序里面的時間不應(yīng)該太長，否則會影響其他中斷的響應(yīng)。所謂中斷響應(yīng)，就是執(zhí)行LCALL指令。這條指令，主要實(shí)現(xiàn)兩個功能第1個是把目前主程序?qū)⒁獔?zhí)行的下一條指令所在的地址，壓入堆棧保存起來。以便從中斷返回時，恢復(fù)主程序

12、第2個是把中斷源對應(yīng)的入口地址交給CPU，CPU就會執(zhí)行這些入口地址處存儲的指令。這些地址是固定的，每個中斷源都對應(yīng)一個入口地址，在這些入口地址處可以存放一些指令，來處理中斷。中斷響應(yīng)之后，某些中斷標(biāo)志位，就會自動被清除，是硬件自動完成的但是RI/TI中斷標(biāo)志位，必須我們在程序里面，把這兩個位清零才行我們也可以通過查詢RI/TI來判斷是接收串口數(shù)據(jù)產(chǎn)生的中斷還是發(fā)送串口數(shù)據(jù)產(chǎn)生的中斷?；仡櫼幌拢簊tep1：中斷請求由中斷源硬件自動完成，我們不用管。step2：CPU在每個機(jī)器周期里面查詢中斷標(biāo)志位有硬件自動完成，我們不用管。step3：中斷響應(yīng)在判斷符合中斷響應(yīng)的條件，進(jìn)行中斷響應(yīng)時，調(diào)用LC

13、ALL指令。由硬件自動完成，我們不用管。這時，CPU的程序指針PC，指向的是中斷源的入口地址，那么接下來，就會執(zhí)行中斷源入口地址存放的指令了。address1是主程序的一條指令所在地址，此時進(jìn)行了中斷響應(yīng)，PC就會指向中斷源入口地址，假設(shè)發(fā)生了外部中斷0，是對外部中斷0進(jìn)行的中斷響應(yīng)，PC就會指向0x0003H，我們可以看一下此地址存放了什么代碼？我們發(fā)現(xiàn)兩個中斷源入口地址之間的存儲空間是很有限的。所以，往往我們會在此入口處放一條跳轉(zhuǎn)指令。把中斷服務(wù)程序放在其他的地方，然后從中斷入口處執(zhí)行指令跳轉(zhuǎn)過去。 這是我們的程序在ROM里面的存放方式大家可以看到中斷服務(wù)程序被放在了address2處了那

14、么我們就要在中斷入口處放一條跳轉(zhuǎn)到address2的指令或許，大家比較郁悶，大家寫中斷的時候，并沒有體會到這個過程那是因?yàn)镵Eil幫你完成了這一切你在程序里面只要加上這個關(guān)鍵字Keil就知道，這是外部中斷0的服務(wù)程序了、Keil會自動把此段代碼的地址存儲在中斷入口那里問題：#include sbit Led1 = P10;sbit Led2 = P11;sbit Led3 = P12;sbit Key = P32;unsigned char t; void Delay100ms()/12.000MHzunsigned char i, j;i = 195;j = 138;dowhile (-j)

15、; while (-i);void main() EA=1; /中斷允許 EX0=1; /開外部中斷0IT0=0; /低電平觸發(fā)外部中斷Led1 = 1;Led2=1; while(1) Led1=!Led1;/讓LED閃爍一下void int0() interrupt 0 /電平觸發(fā) Delay100ms(); XDL-郭浩2014-2-13 22:01:19如果P3.2經(jīng)一根杜邦線連到低電平XDL-郭浩2014-2-13 22:01:28那會有什么現(xiàn)象XDL-郭浩2014-2-13 22:01:40大家試一下，然后分析一下為什么會這樣定時器/計數(shù)器溢出，是定時器/計數(shù)器的一種普遍現(xiàn)象，由于

16、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)置，單片機(jī)溢出之后，數(shù)會變?yōu)?而非最大計數(shù)量，這一點(diǎn)與這個水盆是不同的。為何要有初值？定時器常用到初值，初值設(shè)置好了之后，我們就可以設(shè)定經(jīng)過多長時間會發(fā)生溢出，溢出時，定時器/計數(shù)器就會向cpu發(fā)出中斷請求。定時器/計數(shù)器 一般都要用到它的中斷，51有T0和T1,52多了個T2。THx TLx就是這兩個8位加1計數(shù)器的寄存器，我們可以用軟件對該寄存器進(jìn)行讀寫。工作原理（以16位定時器/計數(shù)器為例）TH0、TL0這兩個計數(shù)寄存器組合成一個16位的二進(jìn)制數(shù)，TH0存放的是高8位、TL0存放的是低8位。每來1個脈沖，TL0會加1一次。TL0加滿之后，就會像TH0進(jìn)一位，直至TH0也

17、加到最大值。此時，整個二進(jìn)制的16位全部是1，對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是65535（單片機(jī)從0開始計數(shù)），此時，如果再來一個計數(shù)脈沖，TH0,TL0都會溢出，兩個都變成0 。這點(diǎn)不難理解：65535的二進(jìn)制數(shù)位：11111，16個1，如果你再給它加1的話，他就會變成，1個1加16個0了，而單片機(jī)這兩個寄存器最多存16個位，所以第一個被進(jìn)上去的位，就會被舍棄，這就是溢出后的結(jié)果。溢出之后，由硬件把定時器T0的中斷標(biāo)志位TF0置1 。此時如果定時器中斷開關(guān)和中斷總開關(guān)都在寄存器IE里面被允許了，就會向CPU發(fā)出中斷請求，產(chǎn)生中斷，告訴CPU，它定時/計數(shù)到溢出了。根據(jù)初值，就可以判斷，加1計數(shù)器總共計了多少

18、數(shù)。單片機(jī)“定時器/計數(shù)器”概念：計數(shù)脈沖來源決定了這個加1計數(shù)器是用作定時器還是計數(shù)器。系統(tǒng)時鐘振蕩器一般由晶振產(chǎn)生振蕩信號，也就是單片機(jī)最小系統(tǒng)的那個晶振。如果晶振為12MHz，則系統(tǒng)時鐘振蕩器就會產(chǎn)生12MHz的脈沖信號，經(jīng)過12分頻，就產(chǎn)生了1Mhz的脈沖信號，此時兩個脈沖信號之間的時間間隔是固定的已知的，便可以把這個加1計數(shù)器當(dāng)成定時器來用了。如果計數(shù)脈沖是從外部引腳輸入的，則當(dāng)成計數(shù)器來用了。因?yàn)閱纹瑱C(jī)是在每個機(jī)器周期才會檢測一次IO口的電平狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝淮螜z測到高電平，第二次檢測到低電平時，就認(rèn)為外部輸入了一個脈沖信號，所以，最快也要兩個機(jī)器周期才能檢測到1個脈沖信號，故，外部脈沖

19、信號的最高頻率為時鐘振蕩周期的1/24。定時器由THx和TLx獨(dú)立使用或組合而成，可以作為兩個獨(dú)立的8位計數(shù)器，可以把THx作為高8位，TLx作為低8位，組成一個16位的計數(shù)器，也可以把THx作為高8位，把TLx的低5位作為低5位，組成1個13位的計數(shù)器。所以，他的最大計數(shù)值跟他的位數(shù)有關(guān)。又因?yàn)閱纹瑱C(jī)從零開始計數(shù)，所以，計數(shù)器的最大計數(shù)值為2N-1 。當(dāng)THx和TLx組合的數(shù)等于2N-1時，再來1個計數(shù)脈沖，計數(shù)器就會溢出。THx和TLx只是8位的加1計數(shù)器，所以他在每個脈沖輸入時，只會把他的值進(jìn)行加1，所以，我們可以先給這兩個計數(shù)寄存器賦一個值，即初值，那么定時器就會在這個初值上開始加1

20、。 有自動重裝的，由硬件電路實(shí)現(xiàn)，無需軟件操作；非自動重裝的，則需要用軟件進(jìn)行賦值來重裝。（配上頁ppt）GATE一般我們把它賦0，如果賦1的話，則必須是在INT腳，也就是外部中斷引腳為高電平的時候，定時器/計數(shù)器才會正常工作。C/T，這個位相當(dāng)于開關(guān)，來控制定時器計數(shù)脈沖來源。為0時，系統(tǒng)會把計數(shù)脈沖來源切換到系統(tǒng)時鐘振蕩器經(jīng)12分頻器后的輸出；置為1，系統(tǒng)會把計數(shù)脈沖來源切換到T0引腳處。而M1M0則用來配置定時器的工作模式，后面我們會挨個介紹它的各個工作模式。TCON是用來控制定時器的啟動、停止的。在這里，我們強(qiáng)調(diào)一下，只要有計數(shù)脈沖信號，定時器一旦被啟動，就會一直定時/計數(shù)。即使是在C

21、PU響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，定時器依然在正常計數(shù)，除非，定時器被停止了。 定時器和CPU是兩個獨(dú)立的模塊，正常運(yùn)行時，是并行的，互不干擾。接上文，我們來看一下定時器的幾種工作模式： 工作模式0 : TL0的低5位每計滿一次，就會向TH0進(jìn)一次位，TL0的高3位完全不起任何作用了，也不會加1了。這樣就構(gòu)成了一個13位的定時器/計數(shù)器，初值需要軟件重裝。 工作模式1：TL0和TH0會組成1個16位的定時器/計數(shù)器。同樣，我們可以中斷服務(wù)程序里面，做我們定時想做的事情，如果需要一直定時，則需要軟件重裝初值。 工作模式2 ： 此時TL0會作為一個初值自動重裝的定時器/計數(shù)器，而TH0則會存放預(yù)置

22、的初值。*為什么要由硬件自動重裝呢？我們知道從中斷源發(fā)出中斷請求到CPU響應(yīng)中斷，是需要38個機(jī)器周期的。而再到執(zhí)行中斷服務(wù)程序，又要幾個機(jī)器周期，等于說溢出后，TL0為，而到你在中斷服務(wù)程序里面軟件重裝初值時，TL0可能已經(jīng)加到（實(shí)際是）了，這時，定時器每個周期記的數(shù)，不是100，而是100+8 。所以，在中斷服務(wù)程序里面軟件重裝初值，會導(dǎo)致定時器的計數(shù)存在一定的誤差。而自動重裝初值的模式下，一旦TL0計滿溢出，使得定時器中斷標(biāo)志位TF0置1，則會由硬件自動把TH0的值裝入TL0，然后繼續(xù)定時/計數(shù)。此時，不需要進(jìn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行軟件重裝初值，就由硬件完成了上述過程 工作模式3（T0有，T1木有）：此時，T0會被分成兩個獨(dú)立8位定時器/計數(shù)器來用，且TH0會占用T1的TR1、TF1，不會占用T1的TMOD。此時T1已經(jīng)不能再工作于普通的中斷方式了，只能是作為波特率發(fā)生器，把溢出的信號送給串口我們來總結(jié)一下，“定時器/計數(shù)器”的使用流程：1.2.3.4.5是我們編程時常用的步驟，我們可以用定時器來做延時，定時掃描鍵盤，定時掃描數(shù)碼管，定時查詢IO口