單片機汪文輸入輸出中斷定時與串行通信PPT學習教案

1、會計學1單片機汪文輸入輸出中斷定時與串行通單片機汪文輸入輸出中斷定時與串行通信信2 輸入輸入/ /輸出設備又稱為計算機外圍設備；簡稱外設或輸出設備又稱為計算機外圍設備；簡稱外設或I IO O設備。單片機應用系統(tǒng)常用的輸入設備有按鈕、鍵盤、各種傳感器等。常用的輸出設備有設備。單片機應用系統(tǒng)常用的輸入設備有按鈕、鍵盤、各種傳感器等。常用的輸出設備有LED(LED(發(fā)光二極管顯示器發(fā)光二極管顯示器) )、LCD(LCD(液晶顯示器液晶顯示器) )等。等。一、輸入一、輸入/ /輸出設備輸出設備第1頁/共165頁3 2.2.鎖存與緩沖作用：鎖存與緩沖作用：一般用一般用D D觸發(fā)器進行鎖存。觸發(fā)器進行鎖存

2、。 1.1.隔離與尋址作用：例隔離與尋址作用：例如右圖用三態(tài)門組成的接如右圖用三態(tài)門組成的接口?？?。3.3.信號電平或形式變換信號電平或形式變換：例如例如A/DA/D、D/AD/A、232/485232/485的變換。的變換。第2頁/共165頁4第3頁/共165頁5第4頁/共165頁6第5頁/共165頁7 Y N 查詢狀態(tài) 就緒？ 輸入/輸出 查詢方式流程圖 二、查詢方式二、查詢方式 查詢方式是指查詢方式是指CPUCPU在執(zhí)行輸在執(zhí)行輸入輸出指令之前，先對外圍設備入輸出指令之前，先對外圍設備的狀態(tài)進行檢測，以判別外設是的狀態(tài)進行檢測，以判別外設是否準備就緒。如果已經(jīng)準備就緒否準備就緒。如果已經(jīng)

3、準備就緒，CPUCPU就可以執(zhí)行輸入輸出指令就可以執(zhí)行輸入輸出指令。如果還沒有準備就緒，必須繼。如果還沒有準備就緒，必須繼續(xù)查詢（如右圖所示）。續(xù)查詢（如右圖所示）。 查詢方式的特點：實現(xiàn)簡單查詢方式的特點：實現(xiàn)簡單，通用性強，適合各種設備數(shù)據(jù)，通用性強，適合各種設備數(shù)據(jù)的輸入的輸入/ /輸出；其缺點是需要占輸出；其缺點是需要占用用CPUCPU的時間，外設速度較慢時的時間，外設速度較慢時，效率較低。，效率較低。 第6頁/共165頁8第7頁/共165頁9 當當CPUCPU正在處理某件事正在處理某件事情的時候，內部或外部發(fā)情的時候，內部或外部發(fā)生的某一事件生的某一事件( (如一個電平如一個電平的變

4、化，一個脈沖沿的發(fā)的變化，一個脈沖沿的發(fā)生或定時器計數(shù)溢出等生或定時器計數(shù)溢出等) )請請求求CPUCPU迅速去處理，于是，迅速去處理，于是，CPUCPU暫時中止當前的工作，暫時中止當前的工作，轉去處理所發(fā)生的事件。轉去處理所發(fā)生的事件。處理完該事件以后，再回處理完該事件以后，再回到原來被中止的地方，繼到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作，這樣的過續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為程稱為中斷中斷。 請求 主程序 主程序 中斷服務 返回 響應 中斷流程 第8頁/共165頁10第9頁/共165頁11第10頁/共165頁12第11頁/共165頁13分分 類類中斷源名稱中斷源名稱中斷申請標志中斷申請標志觸發(fā)方

5、式觸發(fā)方式中斷入口地址中斷入口地址外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷0 0IE0(TCON.1)IE0(TCON.1)INT0(P3.2)INT0(P3.2)引腳上的低引腳上的低電平電平/ /下降沿引起的中斷下降沿引起的中斷0003H0003H內部中斷內部中斷T0T0定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器0 0中斷中斷IF0(TCON.5)IF0(TCON.5)T0T0計數(shù)器溢出后引起的計數(shù)器溢出后引起的中斷中斷000BH000BH外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷1 1IE1(TCON.3)IE1(TCON.3)INT1(P3.3)INT1(P3.3)引腳上的低引腳上的低電平電平/ /下降沿引起的中斷下

6、降沿引起的中斷0013H0013H內部中斷內部中斷T1T1定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器1 1中斷中斷IF1(TCON.7)IF1(TCON.7)T1T1計數(shù)器溢出后引起的計數(shù)器溢出后引起的中斷中斷001BH001BH內部中斷內部中斷串口中斷串口中斷RI (SCON.0)RI (SCON.0)TI ( SCON.1)TI ( SCON.1)串行口接收完成或發(fā)送串行口接收完成或發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后引起的中完一幀數(shù)據(jù)后引起的中斷斷0023H0023H中斷源和中斷申請標志中斷源和中斷申請標志第12頁/共165頁14MCS - 51MCS - 51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)MCS - 51MCS - 51中斷系統(tǒng)結

7、構框圖中斷系統(tǒng)結構框圖 中斷源中斷源中斷選擇中斷選擇中斷標志中斷標志第13頁/共165頁15 1.1.中斷源中斷源（1) 1) 外部中斷外部中斷0 0請求，由引腳輸入?？捎捎脩粼O定請求，由引腳輸入?？捎捎脩粼O定為兩種觸發(fā)方式，（電平觸發(fā)方式還是邊沿觸發(fā)方為兩種觸發(fā)方式，（電平觸發(fā)方式還是邊沿觸發(fā)方式）。一旦輸入信號有效，則向式）。一旦輸入信號有效，則向CPUCPU申請中斷，并且申請中斷，并且將中斷標志將中斷標志IE0IE0置置1 1。（2) 2) 外部中斷外部中斷1 1請求，由引腳輸入。亦可由用戶設請求，由引腳輸入。亦可由用戶設定為電平觸發(fā)方式還是邊沿觸發(fā)方式。一旦輸人信定為電平觸發(fā)方式還是邊

8、沿觸發(fā)方式。一旦輸人信號有效，則向號有效，則向CPUCPU申請中斷，并將中斷標志申請中斷，并將中斷標志IE1IE1置置1 1。 （3 3）片內定時器）片內定時器T0T0溢出中斷請求。當定時器溢出中斷請求。當定時器T0T0產(chǎn)生產(chǎn)生溢出時，溢出時，T0T0中斷請求標志中斷請求標志TF0 TF0 置置1 1，請求中斷處理。，請求中斷處理。 （4)4)片內定時器片內定時器T1T1溢出中斷請求。當定時器溢出中斷請求。當定時器T1T1產(chǎn)生溢產(chǎn)生溢出時，出時，T1T1中斷請求標志中斷請求標志TF1TF1置置l l，請求中斷處理。，請求中斷處理。 （5)5)片內串行口發(fā)送接收中斷請求。當通過串行口片內串行口發(fā)

9、送接收中斷請求。當通過串行口發(fā)送或接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，串行口中斷請求標志發(fā)送或接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，串行口中斷請求標志TITI或或RIRI置置1 1，請求中斷處理。，請求中斷處理。 INT0 IE0 INT1 IE1 TF0 TF1 RI TI 圖 10、 8051中 斷 源 第14頁/共165頁16 MCS-51 MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)中，使用何種中斷，采單片機的中斷系統(tǒng)中，使用何種中斷，采用何種觸發(fā)方式，可通過定時器用何種觸發(fā)方式，可通過定時器/ /計數(shù)器控制寄存器計數(shù)器控制寄存器TCONTCON和串行口控制寄存器和串行口控制寄存器SCONSCON的有關位來規(guī)定。只要的有關位來規(guī)定

10、。只要根據(jù)這些位的狀態(tài)就能確定有無中斷請求及中斷的來根據(jù)這些位的狀態(tài)就能確定有無中斷請求及中斷的來源。源。 在中斷源與在中斷源與CPUCPU之間有二級中斷允許控制邏輯電路之間有二級中斷允許控制邏輯電路，一級為總允許，第二級為源允許，由，一級為總允許，第二級為源允許，由IEIE控制?？刂啤?中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級由IPIP控制?？刂啤５?5頁/共165頁172.2.中斷請求標志中斷請求標志 (1)TCON(1)TCON的中斷標志的中斷標志 TCONTCON是專用寄存器，字節(jié)地址為是專用寄存器，字節(jié)地址為88H88H，它鎖存了外部中，它鎖存了外部中斷請求標志及斷請求標志及T0T0和和T1T1的溢出

11、中斷請求標志。的溢出中斷請求標志。TCOTCON ND7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0TFTF1 1TRTR1 1TFTF0 0TRTR0 0IEIE1 1ITIT1 1IEIE0 0ITIT0 0 IT0/ IT1IT0/ IT1： 外部中斷請求的觸發(fā)方式選擇位：外部中斷請求的觸發(fā)方式選擇位： =0=0：在：在INT0/INT1INT0/INT1端申請中斷的信號低電平有效端申請中斷的信號低電平有效; ; =1 =1：在：在INT0/INT1INT0/INT1端申請中斷的信號負跳變有效端申請中斷的信號負跳變有效. . IE0/IE1 IE0/IE1：外部中斷申請標

12、志位：外部中斷申請標志位： =0=0：沒有外部中斷申請；：沒有外部中斷申請； =1=1：有外部中斷申請。：有外部中斷申請。 TF0/TF1TF0/TF1：定時器溢出中斷申請標志位：定時器溢出中斷申請標志位： =0=0：定時器未溢出；：定時器未溢出； =1=1：定時器溢出申請中斷，進中斷后自動清零。：定時器溢出申請中斷，進中斷后自動清零。 TR0/TR1TR0/TR1：定時器運行啟?？刂莆唬憾〞r器運行啟?？刂莆唬?=0=0：定時器停止運行；：定時器停止運行； =1=1：定時器啟動運行。：定時器啟動運行。第16頁/共165頁18(2)SCON(2)SCON的中斷標志的中斷標志 SCONSCON是串

13、行口控制寄存器，與中斷有關的是它的低兩是串行口控制寄存器，與中斷有關的是它的低兩位位TITI和和RIRI。 TITI（）：串行口發(fā)送中斷標志位。每發(fā)送完一個串行（）：串行口發(fā)送中斷標志位。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位幀，由硬件置位TITI。CPUCPU響應中斷時，不能清除響應中斷時，不能清除TITI，TITI必必須由軟件清除。須由軟件清除。 RIRI(SCON.0)(SCON.0)：串行口接收中斷標志位，當允許串行口：串行口接收中斷標志位，當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RIRI。同樣。同樣，RIRI必須由軟件清除。必須由軟件清

14、除。SCONSCON RIRI TITIRB8TB8RENSM2SM1SM0第17頁/共165頁19二、二、MCS51MCS51的中斷管理的中斷管理 1 1、中斷允許寄存器、中斷允許寄存器IEIE中斷的允許與開放中斷的允許與開放 0：關INT 中斷01：開INT 中斷00：關T 中斷1：開T 中斷001：開T 中斷0：關T 中斷0：關INT 中斷1：開INT 中斷11110：關T 中斷1：開T 中斷221：開所有中斷0：關所有中斷1：開串行口中斷0：關串行口中斷位地址IEEAAFADETACESABETAAEXA9ETA8EX00112 在中斷源與在中斷源與CPUCPU之間有兩級中斷允許控制邏

15、輯電路，一之間有兩級中斷允許控制邏輯電路，一級為總允許，第二級為源允許，由級為總允許，第二級為源允許，由IEIE控制。控制。 第18頁/共165頁202 2中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器IPIP 中斷優(yōu)先級控制中斷優(yōu)先級控制 內部自然優(yōu)先級：內部自然優(yōu)先級： 入口地址入口地址 INT0 高高 0003H T0 000BH INT1 0013H T1 001BH TI/RI 低低 0023H第19頁/共165頁213.3.同一級中的同一級中的5 5個中斷源的優(yōu)先順序個中斷源的優(yōu)先順序 /INT0/INT0中斷中斷 T0T0溢出中斷溢出中斷 /INT1/INT1中斷中斷 T1T1溢出中斷溢出中斷

16、 串口中斷串口中斷 高高低低自然優(yōu)先級自然優(yōu)先級中斷優(yōu)先原則：中斷優(yōu)先原則：（概括為四句話）（概括為四句話）1)1)低級不中斷高級低級不中斷高級2)2)高級不睬低級高級不睬低級3)3)同級不能打斷同級不能打斷4)4)同級、同時中斷，按同級、同時中斷，按自然優(yōu)先級自然優(yōu)先級第20頁/共165頁22MCS - 51MCS - 51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)MCS - 51MCS - 51中斷系統(tǒng)結構框圖中斷系統(tǒng)結構框圖 中斷源中斷源中斷選擇中斷選擇中斷標志中斷標志第21頁/共165頁23 中斷處理過程一般分為三個階段，即中斷處理過程一般分為三個階段，即中斷響應、中斷處中斷響應、中斷處理理和和中斷返回中斷返回

17、。 三、中斷三、中斷響應響應的條件及過程的條件及過程 1.1.中斷響應中斷響應（1 1）中斷響應的條件：）中斷響應的條件： 1 1）有中斷源發(fā)出請求信號）有中斷源發(fā)出請求信號 2 2）中斷是開放的（總允許、源允許）中斷是開放的（總允許、源允許） 3 3）沒有封鎖（受阻），受阻情況是：）沒有封鎖（受阻），受阻情況是： CPUCPU正在執(zhí)行同級或高一級的中斷服務程序；正在執(zhí)行同級或高一級的中斷服務程序； 現(xiàn)行機器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個機器周期現(xiàn)行機器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個機器周期，即現(xiàn)行指令完成前不響應任何中斷請求；，即現(xiàn)行指令完成前不響應任何中斷請求； 當前正在執(zhí)行的是中斷返

18、回指令當前正在執(zhí)行的是中斷返回指令RETIRETI或訪問專用寄存器或訪問專用寄存器IEIE或或IPIP的指令。也就是說，在執(zhí)行的指令。也就是說，在執(zhí)行RETIRETI或是訪問或是訪問IEIE、IPIP的指令的指令后，至少需要再執(zhí)行一條其他指令，才會響應中斷請求。后，至少需要再執(zhí)行一條其他指令，才會響應中斷請求。第22頁/共165頁24 （2 2）中斷響應過程）中斷響應過程 進入中斷響應周期。進入中斷響應周期。CPUCPU在中斷響應周期要完成下列操作：在中斷響應周期要完成下列操作： 1) 1) 根據(jù)中斷請求源的優(yōu)先級高低，使相應的優(yōu)先級狀態(tài)根據(jù)中斷請求源的優(yōu)先級高低，使相應的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置觸

19、發(fā)器置1 1。 2) 2) 清相應中斷請求標志位清相應中斷請求標志位IE0IE0、IE1IE1、TF0TF0或或TF1TF1。 3) 3) 保留斷點，把保留斷點，把PCPC內容壓入堆棧保存。內容壓入堆棧保存。 4) 4) 把被響應的中斷源的服務把被響應的中斷源的服務程序入口地址送入程序入口地址送入PCPC，轉入相應的，轉入相應的中斷服務程序。中斷服務程序。第23頁/共165頁25（3 3）中斷響應時間）中斷響應時間 從查詢中斷請求標志位到轉向中斷服務入口地址所需的機從查詢中斷請求標志位到轉向中斷服務入口地址所需的機器周期數(shù)。器周期數(shù)。1 1）最快響應時間）最快響應時間 以外部中斷的電平觸發(fā)為最

20、快。以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。 從查詢中斷請求信號到中斷服務程序需要三個機器周期：從查詢中斷請求信號到中斷服務程序需要三個機器周期： 1 1個周期（查詢）個周期（查詢）2 2個周期（長調用個周期（長調用LCALLLCALL）2 2）最長時間）最長時間 若當前指令是若當前指令是RETRET、RETIRETI和和IPIP、IEIE指令，緊接著下一條是指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為乘除指令發(fā)生，則最長為8 8個周期：個周期： 2 2個周期執(zhí)行當前指令（其中含有個周期執(zhí)行當前指令（其中含有1 1個周期查詢）個周期查詢）4 4個周個周期乘除指令期乘除指令2 2個周期長調用個周期長調用8 8

21、個周期。個周期。第24頁/共165頁262.2.中斷處理（服務）與返回中斷處理（服務）與返回 在編寫中斷服務程序時加在編寫中斷服務程序時加注意注意的幾點：的幾點：(1)(1)因各入口地址之間只相隔因各入口地址之間只相隔8 8個字節(jié)，所以通常在中斷入口個字節(jié)，所以通常在中斷入口地址單元處存放一條無條件轉移指令，使中斷服務程序靈活地址單元處存放一條無條件轉移指令，使中斷服務程序靈活地安排在地安排在64KB64KB程序存儲器的任何空間。程序存儲器的任何空間。(2)(2)若要在執(zhí)行當前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷，可先若要在執(zhí)行當前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷，可先用軟件關閉用軟件關閉CPUCPU中斷

22、（全局中斷），或禁止某中斷源中斷中斷（全局中斷），或禁止某中斷源中斷（局局部中斷部中斷），在中斷返回前再開放中斷。，在中斷返回前再開放中斷。(3)(3)注意保護現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場。注意保護現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場。(4(4）中斷服務程序的最后一條是返回指令）中斷服務程序的最后一條是返回指令RETIRETI，該指令將，該指令將清清除響應中斷時被置位的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器除響應中斷時被置位的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，然后自動將斷點，然后自動將斷點地址從棧頂彈出，裝入地址從棧頂彈出，裝入PCPC，使程序返回到被中斷處，繼續(xù)向，使程序返回到被中斷處，繼續(xù)向下執(zhí)行。下執(zhí)行。 第25頁/共165頁27 關中斷 保護現(xiàn)場 開中斷 中

23、斷服務 關中斷 恢復現(xiàn)場 開中斷 中斷返回 中斷服務程序流程圖中斷服務程序流程圖第26頁/共165頁283.3.中斷請求的撤除中斷請求的撤除 CPUCPU響應中斷請求后，在中斷返回響應中斷請求后，在中斷返回(RETI)(RETI)前，該中斷請前，該中斷請求信號必須撤除，否則會引起另外一次中斷。求信號必須撤除，否則會引起另外一次中斷。注意：注意：(1)(1)采用采用邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)的外部中斷標志的外部中斷標志IE0IE0或或IElIEl和定時器中斷標和定時器中斷標志志TF0TF0或或TFlTFl，CPUCPU響應中斷后能用響應中斷后能用硬件自動情除硬件自動情除; ;(2)(2)在在電平觸發(fā)電平觸

24、發(fā)時，時，IE0IE0或或IElIEl受外部引腳中斷信號的直接控受外部引腳中斷信號的直接控制，制，CPUCPU無法控制無法控制IE0IE0或或IElIEl，需要另外考慮撤除中斷請求信，需要另外考慮撤除中斷請求信號的措施，如通過號的措施，如通過外加硬件電路外加硬件電路（見下頁所示），（見下頁所示），并配合并配合軟件來解決軟件來解決；(3)(3)串行口中斷請求串行口中斷請求標志標志TITI和和RIRI也不能由硬件自動清除，需也不能由硬件自動清除，需要在中斷服務程序中，要在中斷服務程序中，用軟件來清除用軟件來清除相應的中斷請求標志相應的中斷請求標志. .。 第27頁/共165頁29 外部中斷為電平觸

25、發(fā)時，如果中斷響應后，外部中斷為電平觸發(fā)時，如果中斷響應后， 管腳仍為低電平，則會重新置位中斷請求，為此可管腳仍為低電平，則會重新置位中斷請求，為此可以在系統(tǒng)中增加輔助電路解決。以在系統(tǒng)中增加輔助電路解決。 0(1)INTINT第28頁/共165頁301.1.在在CPUCPU已經(jīng)開放了外部中斷允許的前提下；已經(jīng)開放了外部中斷允許的前提下；2.2.在在INT0/INT1INT0/INT1引腳輸入一個引腳輸入一個負脈沖負脈沖或或低電平低電平； 3.3.TCONTCON寄存器中的寄存器中的IE0/IE1IE0/IE1標志位自動變標志位自動變“1”1”；4.4.檢測到檢測到IE0/IE1IE0/IE1

26、變變“1”1”后后, ,將產(chǎn)生指令：將產(chǎn)生指令： LCALL 0003H(/0013H)LCALL 0003H(/0013H)執(zhí)行中斷服務程序；執(zhí)行中斷服務程序；4 4并將并將IE0/IE1IE0/IE1標志位自動清標志位自動清“0”0”或用或用硬件電路撤除中斷請求信號硬件電路撤除中斷請求信號, ,以備下次申請。以備下次申請。外部中斷外部中斷(INT0,INT1)(INT0,INT1)申請過程：申請過程：第29頁/共165頁31 AFH ACH ABH AAH A9H A8H IE (A8H) EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 例例1 1 假設允許片內定時器假設允許片內定時器/ /計

27、數(shù)器中斷，禁止其他中計數(shù)器中斷，禁止其他中斷。試根據(jù)假設條件設置斷。試根據(jù)假設條件設置IEIE的相應值。的相應值。解：解：根據(jù)題目要求，要允許內部定時器中斷，就需要根據(jù)題目要求，要允許內部定時器中斷，就需要將將IEIE寄存器的寄存器的EAEA、ET1ET1、ET0ET0置置1 1，其他位清，其他位清0 0，可分別，可分別通過字節(jié)尋址或者位尋址進行。通過字節(jié)尋址或者位尋址進行。(1) (1) 用字節(jié)操作指令：用字節(jié)操作指令： MOV IEMOV IE，#8AH #8AH 或或 MOV A8HMOV A8H，#8AH#8AH(2)(2)用位操作指令：用位操作指令： SETBSETBET0 ET0

28、; ;定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器0 0允許中允許中斷斷 SETBSETBET1 ET1 ; ;定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器1 1允許中允許中斷斷 SETBSETBEA EA ;CPU;CPU開中斷開中斷第30頁/共165頁32 BCH BBH BAH B9H B8H IP (B8H) PS PT1 PX1 PT0 PX0 例例2 2 系統(tǒng)要求設定系統(tǒng)要求設定80518051的片外中斷為高優(yōu)先級中斷，片的片外中斷為高優(yōu)先級中斷，片內中斷為低優(yōu)先級。請寫出相應的指令。內中斷為低優(yōu)先級。請寫出相應的指令。解：解：根據(jù)題目要求，需要將根據(jù)題目要求，需要將80518051的外部中斷優(yōu)先級控制的外部

29、中斷優(yōu)先級控制位位PX0PX0、PX1PX1設置為設置為1 1，而內部中斷優(yōu)先級控制位，而內部中斷優(yōu)先級控制位PT0PT0、PT1PT1、PSPS清為清為0 0。(1)(1)用字節(jié)操作指令：用字節(jié)操作指令： MOV IPMOV IP，#05H#05H(2)(2)用位操作指令：用位操作指令： SETB PX0SETB PX0 SETB PX1 SETB PX1 CLR PS CLR PS CLR PT0 CLR PT0 CLR PT1 CLR PT1第31頁/共165頁33 MCS-51 MCS-51單片機的定時器單片機的定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器u定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器的結構的結構u定時

30、器定時器/ /計數(shù)器的工作方式計數(shù)器的工作方式u定時器定時器/ /計數(shù)器應用計數(shù)器應用第32頁/共165頁34第33頁/共165頁35 51 51系列單片機有兩個系列單片機有兩個1616位的定時器位的定時器/ /計數(shù)器：計數(shù)器：T0T0和和T1T1。T0T0由兩個由兩個8 8位的定時寄存器位的定時寄存器TH0TH0和和TL0TL0構成構成1616位寄存器，位寄存器，同樣，同樣，T1T1由兩個由兩個8 8位的定時寄存器位的定時寄存器TH1TH1和和TL1TL1構成構成1616位寄存位寄存器，它們分別映射在特殊功能寄存器中。器，它們分別映射在特殊功能寄存器中。TH0TH0、TL0TL0的地址的地址

31、分別為分別為8CH8CH、8AH8AH，TH1TH1和和TL1TL1的地址分別為的地址分別為8DH8DH和和8BH8BH。 其內部還有其內部還有2 2個個8 8位的專用寄存器位的專用寄存器TMODTMOD（88H88H）和）和TCON TCON （89H89H） 。其中。其中TMODTMOD是定時器的工作方式寄存器，是定時器的工作方式寄存器，TCONTCON是是控制寄存器，主要用于定時控制寄存器，主要用于定時/ /計數(shù)器管理與控制。計數(shù)器管理與控制。 4.3.1 4.3.1 定時器定時器/ /計數(shù)器的結構計數(shù)器的結構第34頁/共165頁36CPUTH1TL1P3.5溢出啟動中斷TCON(88H

32、)TH0TL0溢出啟動TMOD(89H)模式模式P3.44480518051單片機的定時器結構單片機的定時器結構T0T1第35頁/共165頁37一、定時器一、定時器/ /計數(shù)器的定時和計數(shù)功能計數(shù)器的定時和計數(shù)功能 在在TMODTMOD中，各有一個控制位（中，各有一個控制位（C CT T），分別用于控制），分別用于控制定時定時器器/ /計數(shù)器計數(shù)器T0T0和和T1T1是工作在是工作在定時器定時器方式還是方式還是計數(shù)器計數(shù)器方方式。式。1. 1. 定時功能定時功能-計數(shù)輸入信號是內部時鐘脈沖，每個計數(shù)輸入信號是內部時鐘脈沖，每個機機器周期器周期使寄存器的值加使寄存器的值加1 1。所以，計數(shù)頻率是

33、振蕩頻率的。所以，計數(shù)頻率是振蕩頻率的1/121/12。2. 2. 計數(shù)功能計數(shù)功能-計數(shù)脈沖來自相應的計數(shù)脈沖來自相應的外部輸入引腳，外部輸入引腳，T0T0為，為，T1T1為。即對由為。即對由T0/T1T0/T1引腳輸入的引腳輸入的負脈沖負脈沖進行加法計數(shù)進行加法計數(shù)。 定時定時器器/ /計數(shù)器的核心部件是計數(shù)器的核心部件是二進制加二進制加1 1計數(shù)器計數(shù)器(TH0(TH0、TL0TL0或或TH1TH1、TL1) TL1) 。其輸入的計數(shù)脈沖有。其輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源兩個來源（內部內部時鐘脈沖和時鐘脈沖和外部輸入引腳外部輸入引腳）。當加到計數(shù)器為全）。當加到計數(shù)器為全“1”1”時，時，再

34、輸入一個脈沖，就使計數(shù)器回零，同時產(chǎn)生溢出脈沖使再輸入一個脈沖，就使計數(shù)器回零，同時產(chǎn)生溢出脈沖使TCONTCON中溢出中斷標志中溢出中斷標志TF0TF0或或TF1TF1置置1 1，并可向，并可向CPUCPU申請中斷。申請中斷。第36頁/共165頁38二、定時器計數(shù)器的控制寄存器二、定時器計數(shù)器的控制寄存器 與定時器計數(shù)器有關的控制寄存器有：與定時器計數(shù)器有關的控制寄存器有：1 1定時器控制寄存器定時器控制寄存器TCONTCOND7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0中斷請求標志中斷請求標志觸發(fā)方式選擇觸發(fā)方式選擇啟動定時器啟動定時器/ /

35、計數(shù)器計數(shù)器0 0 低電平低電平1 1 下降沿下降沿0 0 停止停止1 1 啟動啟動第37頁/共165頁392 2工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODTMOD T1T1控制控制T0T0控制控制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7GATEGATE門控位門控位C/TC/T計數(shù)計數(shù)/ /定時選擇定時選擇M1 M0M1 M0工作方式選擇工作方式選擇用于選定定時用于選定定時/ /計數(shù)器的工作方式、啟動方式等。計數(shù)器的工作方式、啟動方式等。第38頁/共165頁40第39頁/共165頁41一、一、 方式方式0 0 定時定時/ /計數(shù)器工作于方式計數(shù)器工作于方式

36、0 0時為一個時為一個1313位的計數(shù)器位的計數(shù)器。選擇定時器選擇定時器(T0(T0或或T1)T1)的高的高8 8位和低位和低5 5位組成的一個位組成的一個1313位定位定時器計數(shù)器。下圖是時器計數(shù)器。下圖是T0T0在方式在方式0 0時的邏輯電路結構。時的邏輯電路結構。T1T1的模式的模式0 0電路結構與電路結構與T0T0相同。相同。定時器定時器T0T0的方式的方式0 0邏輯電路邏輯電路 MCS-51 MCS-51單片機內部的定時單片機內部的定時/ /計數(shù)器是一種可編程器計數(shù)器是一種可編程器件，可設置為四種工作方式，由兩個件，可設置為四種工作方式，由兩個8 8位專用寄存器位專用寄存器TMODT

37、MOD和和TCONTCON進行管理與控制。進行管理與控制。 注：注：此時，此時，/INT0/INT0（須為（須為1 1）不是外部中斷請求信號，）不是外部中斷請求信號，而而只是只是對定時對定時/ /計數(shù)器的計數(shù)器的一一個附加控制信號。個附加控制信號。第40頁/共165頁42（1 1）加）加1 1計數(shù)器為計數(shù)器為1313位。位。TL0=5TL0=5位，位，TH0=8TH0=8位位（2 2）(GATE+INT0)(GATE+INT0)TR0TR0為真則啟動定時器。為真則啟動定時器。（3 3）C/T=1C/T=1為計數(shù)工作方式，計數(shù)脈沖由為計數(shù)工作方式，計數(shù)脈沖由T0T0引腳輸入。引腳輸入。 計數(shù)個數(shù)

38、計數(shù)個數(shù) N=N=（ 2 21313初值）初值）（4 4）C/T=0C/T=0為定時工作方式，時鐘頻率為為定時工作方式，時鐘頻率為fosc/12fosc/12。 定時時間定時時間t=t=（2 21313初值）初值）* *時鐘周期時鐘周期* *1212 顯然：顯然：在機器周期固定的情況下，定時時間的長短與計在機器周期固定的情況下，定時時間的長短與計數(shù)器事先裝入的初值有關，裝入的數(shù)器事先裝入的初值有關，裝入的初值越大，定時越短。初值越大，定時越短。 （5 5）計數(shù)器溢出，）計數(shù)器溢出，TF0TF0置置1 1。由硬件申請中斷。由硬件申請中斷。第41頁/共165頁43二、方式二、方式1 1 定時定時/

39、 /計數(shù)器工作于方式計數(shù)器工作于方式1 1時為一個時為一個1616位的計數(shù)器位的計數(shù)器。其邏。其邏輯結構、操作及運行控制幾乎與方式輯結構、操作及運行控制幾乎與方式0 0完全完全樣，差別僅在樣，差別僅在于計數(shù)器的位數(shù)不同。于計數(shù)器的位數(shù)不同。 在方式在方式1 1中中TL0TL0和和TH0TH0均為均為8 8位，位，TL0TL0和和TH0TH0一起構成了一起構成了l6l6位位計數(shù)器。計數(shù)器。定時工作方式定時工作方式1 1時，定時時間為：時，定時時間為：定時時間定時時間 t t(2(21616計數(shù)初值計數(shù)初值) )機器周期機器周期用于計數(shù)器工作方式時：用于計數(shù)器工作方式時：最大計數(shù)值最大計數(shù)值為為:

40、 2: 216166553665536。第42頁/共165頁44定時器定時器T0T0的方式的方式1 1邏輯電路邏輯電路第43頁/共165頁45三、三、 方式方式2 2 定時定時/ /計數(shù)器工作于方式計數(shù)器工作于方式2 2時，將兩個時，將兩個8 8位計數(shù)器位計數(shù)器THxTHx、TLxTLx分成獨立的兩部分，組成一個分成獨立的兩部分，組成一個可自動重裝載的可自動重裝載的8 8位定時位定時/ /計數(shù)計數(shù)器器。其邏輯結構如下圖所示。其邏輯結構如下圖所示。 方式方式2 2的控制運行與方式的控制運行與方式0 0、方式、方式1 1相同。相同。 用于定時工作方式時，用于定時工作方式時，定時時間定時時間t t為

41、：為： t t(2(28 8-計數(shù)初值計數(shù)初值X)X)機器周期機器周期 方式方式2 2用于計數(shù)工作方式時，最大計數(shù)值用于計數(shù)工作方式時，最大計數(shù)值( (初值初值0 0時時) )是是2 28 8。方式。方式2 2特別適合于特別適合于用作較精確的定時和脈沖信號發(fā)生器用作較精確的定時和脈沖信號發(fā)生器。還。還常用作常用作串行口波特率發(fā)生器串行口波特率發(fā)生器 。第44頁/共165頁46四、方式四、方式3 3 方式方式3 3只適用于定時器只適用于定時器T0T0。在方式。在方式3 3下，下，T0T0被分成兩個相被分成兩個相互獨立的互獨立的8 8位計數(shù)器位計數(shù)器TL0TL0和和TH0TH0，如下圖所示，如下圖

42、所示 。（1 1）TH0TH0和和TL0TL0變成變成2 2個分開的獨立計數(shù)器。個分開的獨立計數(shù)器。（2 2）TL0TL0占用了全部的定時器控制位（占用了全部的定時器控制位（C/T,GATE,TR0,TF0C/T,GATE,TR0,TF0）。）。（3 3）TH0TH0只能用于定時方式，運行控制位和溢出標志位則借用定只能用于定時方式，運行控制位和溢出標志位則借用定 時器時器1 1的的TR1TR1和和TF1TF1。此時的定時器。此時的定時器1 1用于串行口波特率發(fā)生器。用于串行口波特率發(fā)生器。 注：注：在在T0T0設置為方式設置為方式3 3工作工作時時，一般是，一般是將定時器將定時器T1T1作為串

43、行口作為串行口波特率發(fā)生器，或用于不需要中斷的場合。波特率發(fā)生器，或用于不需要中斷的場合。 第45頁/共165頁47定時器定時器T0T0的方式的方式3 3(a)T0(a)T0方式方式3 3時的時的T1T1方式方式0 0(b)T0(b)T0方式方式3 3時的時的T1T1方式方式1 1第46頁/共165頁484.3.3 4.3.3 定時器定時器/ /計數(shù)器應用計數(shù)器應用一、定時器一、定時器/ /計數(shù)器的計數(shù)初始化計數(shù)器的計數(shù)初始化1. 1. 定時器計數(shù)器的初始化方法定時器計數(shù)器的初始化方法 初始化的主要內容是對初始化的主要內容是對TCONTCON和和TMODTMOD編程，計算和裝載編程，計算和裝載

44、T0T0和和T1T1的計數(shù)初值。的計數(shù)初值。（1 1）確定相關參數(shù)）確定相關參數(shù)1 1）分析定時器計數(shù)器的工作方式，將方式字寫入）分析定時器計數(shù)器的工作方式，將方式字寫入TMODTMOD寄存器寄存器；（；（ 即確定：定即確定：定/ /計、內計、內/ /外啟動、工作方式）外啟動、工作方式）2)2)計算計算T0T0或或T1T1中的計數(shù)初值，并將其寫入中的計數(shù)初值，并將其寫入TH0TH0、TL0TL0或或TH1TH1、TL1TL1；3)3)根據(jù)需要開放根據(jù)需要開放CPUCPU和定時器計數(shù)器的中斷，即對和定時器計數(shù)器的中斷，即對IEIE和和IPIP寄存寄存器編程；器編程；4)4)啟動定時器計數(shù)器工作：

45、若要求用軟件啟動，編程時對啟動定時器計數(shù)器工作：若要求用軟件啟動，編程時對TCONTCON中的中的TR0TR0或或TR1TR1置位即可啟動；若由外部中斷引腳電平啟動，則對置位即可啟動；若由外部中斷引腳電平啟動，則對TCONTCON中的中的TR0TR0或或TR1TR1置位后，還需給外部引腳加啟動電平。置位后，還需給外部引腳加啟動電平。第47頁/共165頁49（2 2）計算定時器）計算定時器/ /計數(shù)器的初值計數(shù)器的初值1 1）計數(shù)器計數(shù)器方式時的方式時的計數(shù)初值計數(shù)初值 TCTC2 2M MN N （M M為計數(shù)器位數(shù)，為計數(shù)器位數(shù)，N N為要求的計數(shù)值）為要求的計數(shù)值） 方式方式0 0：M M

46、1313，計數(shù)器的最大計數(shù)值，計數(shù)器的最大計數(shù)值2 213138192;8192;方式方式1 1：M M1616，計數(shù)器的最大計數(shù)值，計數(shù)器的最大計數(shù)值2 216166553665536；方式方式2 2：M M8 8，計數(shù)器的最大計數(shù)值，計數(shù)器的最大計數(shù)值2 28 8256256； 方式方式3 3同方式同方式2 2。 例如，設例如，設T0T0工作在計數(shù)器方式工作在計數(shù)器方式2 2，求計數(shù)，求計數(shù)1010個脈沖的計數(shù)初值。個脈沖的計數(shù)初值。TCTC2 28 8 1010246246(11110110)B(11110110)B0F6H0F6H2 2）定時器定時器方式時的方式時的計數(shù)初值計數(shù)初值 在

47、定時器方式下，定時器在定時器方式下，定時器T0(T0(或或T1)T1)是對機器周期進行計數(shù)的。定時是對機器周期進行計數(shù)的。定時時間為：時間為：t t(2(2M M計數(shù)初值計數(shù)初值X)X)機器周期。故：機器周期。故： 計數(shù)初值計數(shù)初值X X 2 2M M- -（t/t/（1212* *T osc T osc ）= =12tf2oscM第48頁/共165頁50 注意：注意：不同方式下，不同方式下，M M的取值不同。若系統(tǒng)時鐘頻率的取值不同。若系統(tǒng)時鐘頻率f fOSCOSC12MHz12MHz。則。則 方式方式0 0：M M1313，定時器的最大定時值為：，定時器的最大定時值為： 2 21313*

48、*機器周期機器周期81928192S S； 方式方式1 1：M M1616，定時器的最大定時值為：，定時器的最大定時值為： 2 21616* *機器周期機器周期6553665536S S； 方式方式2 2：M M8 8，定時器的最大定時值為：，定時器的最大定時值為： 2 28 8* *機器周期機器周期256256S S； 方式方式3 3同方式同方式2 2。例如：例如：若若f fOSCOSC6MHz6MHz，定時時間為，定時時間為10ms10ms，使用定時器，使用定時器T0T0工作于工作于方式方式1 1，則定時器，則定時器T0T0的初值為的初值為 ： 1201. 06000000216TC0TC

49、0 = 60536= 605360EC78H0EC78H 注意時鐘頻率（注意時鐘頻率（H HZ Z）和定時時間）和定時時間(S)(S)的的單位換算！單位換算！第49頁/共165頁512. 2. 定時器定時器/ /計數(shù)器初始化舉例計數(shù)器初始化舉例編寫初始化程序的步驟：編寫初始化程序的步驟： （1 1）方式控制字送）方式控制字送TMODTMOD； MOV TMODMOV TMOD，#（2 2）計數(shù)器的初值送）計數(shù)器的初值送THTH、TLTL（0/10/1）；）； MOV TH0MOV TH0，# MOV TL0 MOV TL0，#（3 3）根據(jù)需要開放中斷和設定優(yōu)先級；）根據(jù)需要開放中斷和設定優(yōu)先

50、級； 即對即對IEIE和和IPIP賦初值。賦初值。 （4) 4) 啟動啟動T0/T1T0/T1開始工作開始工作-置位置位TR0/TR1TR0/TR1； SETB TR0/TR1SETB TR0/TR1（5 5）等待溢出信號的出現(xiàn)（）等待溢出信號的出現(xiàn)（如何進入處理程序？如何進入處理程序？） （有（有查詢法查詢法或或中斷法中斷法）第50頁/共165頁52 例例1:1:要求定時器要求定時器T1T1工作于方式工作于方式1 1，定時，定時50ms50ms，由軟件啟動，允，由軟件啟動，允許中斷。設系統(tǒng)時鐘頻率許中斷。設系統(tǒng)時鐘頻率f fOSCOSC6MHz6MHz，編寫初始化程序段。，編寫初始化程序段。

51、解：解：1 1）方式控制字為）方式控制字為 00010000B=10H00010000B=10H 2 2）計數(shù)初值為）計數(shù)初值為 TC1TC163166 1050 10240536D9E58H12T1T1初始化程序段如下：初始化程序段如下： MOVMOV TMODTMOD，#10H#10H；寫入工作方式字；寫入工作方式字 MOVMOV TH1TH1，#9EH#9EH ；寫入計數(shù)初值；寫入計數(shù)初值 MOVMOV TL1TL1，#58H#58H SETB SETB ET1ET1；開放；開放T1T1中斷中斷 SETBSETB EAEA；開放；開放CPUCPU中斷中斷 SETBSETB TR1TR1；

52、啟動；啟動T1T1工作工作 第51頁/共165頁53例例2:2: 要求利用定時要求利用定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T0T0對對T0T0引腳（）出現(xiàn)的脈沖計引腳（）出現(xiàn)的脈沖計數(shù)，每計數(shù)數(shù)，每計數(shù)100100個脈沖向個脈沖向CPUCPU申請中斷，設由軟件啟動。編申請中斷，設由軟件啟動。編寫初始化程序段。寫初始化程序段。解：解：1 1）經(jīng)分析，可設定時器）經(jīng)分析，可設定時器T0T0工作于方式工作于方式2 2計數(shù)，方式控計數(shù)，方式控制字為制字為00000110B=06H00000110B=06H 2 2）要求的計數(shù)值）要求的計數(shù)值N=100N=100，則計數(shù)初值為，則計數(shù)初值為 2 28 8-100=15

53、6-100=156初始化程序段如下：初始化程序段如下： MOVMOV TMODTMOD，#06H#06H；寫入工作方式字；寫入工作方式字 MOVMOV TH0TH0，#156#156 ；寫入計數(shù)初值；寫入計數(shù)初值 MOVMOV TL0TL0，#156#156 MOV MOV IEIE，#10000010B#10000010B；開放；開放T0T0、 CPUCPU中斷中斷 SETBSETB TR0TR0；啟動；啟動T0T0工作工作第52頁/共165頁54二、定時器二、定時器/ /計數(shù)器應用舉例計數(shù)器應用舉例 在應用定時器計數(shù)器時，溢出標志在應用定時器計數(shù)器時，溢出標志TFxTFx置位后既可由置位后

54、既可由硬件向硬件向CPUCPU申請中斷；也可通過用戶程序查詢申請中斷；也可通過用戶程序查詢TFxTFx的狀態(tài)，因的狀態(tài)，因此對計數(shù)溢出信息的處理有以下此對計數(shù)溢出信息的處理有以下兩種方法兩種方法：中斷法：中斷法：在定時器初始化時要開放對應的源允許（在定時器初始化時要開放對應的源允許（ET0ET0或或ET1ET1）和總允許，在啟動后等待中斷。當計數(shù)器溢出中斷時，）和總允許，在啟動后等待中斷。當計數(shù)器溢出中斷時，CPUCPU將程序轉到中斷服務程序入口，因此應將程序轉到中斷服務程序入口，因此應在中斷服務程序在中斷服務程序中安排相應的處理程序。中安排相應的處理程序。查詢法：查詢法：在定時器初始化并啟動

55、后，在程序中安排指令查詢在定時器初始化并啟動后，在程序中安排指令查詢TFxTFx的狀態(tài)。的狀態(tài)。LPLP：JBC TF0JBC TF0，NEXT NEXT ；TF0TF0為為1 1，轉后面的處理程序，并將，轉后面的處理程序，并將TF0TF0復位復位 SJMPSJMP LP LP ；TF0TF0為為0 0，繼續(xù)查詢，繼續(xù)查詢NEXTNEXT：第53頁/共165頁55采用查詢方式時的一般編程模式為：采用查詢方式時的一般編程模式為： ORG 0030HORG 0030HMAINMAIN： MOV TMODMOV TMOD，# MOV TH0 MOV TH0，# MOV TL0 MOV TL0，# -

56、 - SETB TR0 SETB TR0WAITWAIT： JBC TF0JBC TF0，NEXTNEXT； SJMP WAITSJMP WAIT；NEXTNEXT：MOV TH0MOV TH0，#；重裝；重裝 MOV TL0MOV TL0，# # ；初值；初值 - - - - ；處理程序；處理程序 SLMP WAITSLMP WAIT注意問題：注意問題： 1 1）方式）方式0 0、1 1、3 3溢出后要重裝初值，溢出后要重裝初值，方式方式2 2可自動重裝初值?？勺詣又匮b初值。2 2）方式）方式0 0時時THTH為為8 8位，位，TLTL為為5 5位。位。采用中斷方式時的一般編程模式為：采用中

57、斷方式時的一般編程模式為： ORG 0000HORG 0000H SJMP MAIN SJMP MAIN ORG 000BH ORG 000BH （001BH001BH） LJMP T0SLJMP T0S ORG 0030H ORG 0030HMAINMAIN： MOV TMODMOV TMOD，# MOV TH0 MOV TH0，# MOV TL0 MOV TL0，# # SETB ET0 SETB ET0； SETB EASETB EA； -；置其他初值；置其他初值 SETB TR0SETB TR0； SJMP $SJMP $T0ST0S： MOV TH0MOV TH0，# MOV TL0

58、 MOV TL0，# # ；重裝初值；重裝初值 - - ；處理程序；處理程序 RETIRETI假設使用假設使用T0T0，則：，則：第54頁/共165頁56 1.1.定時器計數(shù)器定時器計數(shù)器定時定時方式的應用方式的應用例例3:3: 利用定時利用定時/ /計數(shù)器定時產(chǎn)生周期信號。要求用定時器計數(shù)器定時產(chǎn)生周期信號。要求用定時器T0T0定時，在引腳上輸出頻率為定時，在引腳上輸出頻率為50Hz50Hz的方波。設晶振頻率為的方波。設晶振頻率為12MHz12MHz。解：解：1 1）按題意分析：方波周期）按題意分析：方波周期T=1/50=20msT=1/50=20ms，可用，可用T0T0方式方式1 1定時定

59、時10ms10ms，使每隔，使每隔10ms10ms取反一次，即可得到周期為取反一次，即可得到周期為20ms20ms的的方波。設方波。設T0T0工作在方式工作在方式1 1，由軟件啟動。，由軟件啟動。 2 2）TMODTMOD控制字為控制字為 0000 0001 B0000 0001 B 3 3）初值計算：因）初值計算：因f foscosc=12MHz=12MHz，則機器周期為，則機器周期為1 1s s。 初值初值2 21616-10-1010103 3/1=65536-10000=55536=D8F0H/1=65536-10000=55536=D8F0H， 即有即有TH0=D8HTH0=D8H，

60、TL0=F0HTL0=F0H。第55頁/共165頁574 4）編程）編程a.a.若采用若采用查詢法查詢法，編程如下：，編程如下： ORG 0030HORG 0030HSTARSTAR：MOV TMODMOV TMOD，#01H #01H ；寫方式字；寫方式字 MOV TH0MOV TH0，#0D8H #0D8H ；寫入計數(shù)初值；寫入計數(shù)初值 MOV TL0MOV TL0，#0F0H#0F0H SETB TR0 SETB TR0 ；啟動；啟動T0T0LPLP： JBC TF0JBC TF0，NEXTNEXT ；TF0TF0為為1 1轉轉NXET NXET SJMP LP SJMP LP ；TF0