第5章80C51的中断系统及定时计数器.ppt

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1、2023/11/6,1,第5章 80C51的中断系统及定时/计数器,80C51单片机的中断系统,5.1,80C51单片机的中断处理过程,5.2,80C51单片机的定时/计数器,5.3,80C52的定时/计数器2,5.4,2023/11/6,2,5.1 80C51单片机的中断系统,5.1.1 80C51中断系统的结构,CPU进行工作A时发生了事件B，请求CPU马上处理 CPU暂时中断当前工作A，转去处理事件B 事件B处理完后，回到工作A被中断的地方继续处理A工作,中断的概念,中断源 中断请求 中断服务 中断返回 中断系统,中断的优点 利用率高 实时性强 可靠性好,2023/11/6,3,80C5

2、1中断系统的结构,5个中断源、2个优先级,2023/11/6,4,中断源,5.1.2 80C51的中断源,外部中断0（INT0）外部中断1（INT1）T0溢出中断（TF0）T1溢出中断（TF1）串行口中断（RI或TI）,2023/11/6,5,触发方式设置及中断标志,电平方式（ITx=0），INTx引脚低电平时IEx=1，响应中断后IEx不自动清0（INTx引脚状态）。边沿方式（ITx=1），INTx引脚负跳变时IEx=1，响应中断后IEx自动清0。,外部中断标志IE1、IE0（用IEx表示）,2023/11/6,6,两种触发方式比较：,电平方式时，INTx低电平必须保持到响应时，否则就会漏掉

3、；在中断服务结束前，INTx低电平必须撤除，否则中断返回之后将再次产生中断。例，8255的中断请求线在接受读或写操作后即被复位，因此以其去请求电平触发方式的中断比较方便。,边沿方式时，采样到有效下降沿后，在IEx中将锁存一个1。若CPU暂时不能响应，申请标志也不会丢失，直到响应时才清0。例，ADC0809的转换结束信号EOC为正脉冲，经反相后就可以作为80C51的INTx信号。,2023/11/6,7,溢出中断标志TF1、TF0（用TFx表示）,溢出中断请求标志TFx，Tx启动后就开始由初值进行加1计数，直至最高位产生溢出使TFx=1向CPU请求中断。CPU响应中断后TFx自动清0。,SCON

4、的中断标志,RI：串口接收中断标志，响应中断时不能自动清除 TI：串口发送中断标志，响应中断时不能自动清除,2023/11/6,8,5.1.3 80C51中断的控制,中断允许控制,中断源的开放和屏蔽由IE控制（1，开放；0，禁止）,EX0:外中断0允许 ET0:T0中断允许 EX1:外中断1允许,ET1:T1中断允许 ES:串口中断允许 EA:CPU中断允许,2023/11/6,9,中断优先级控制,中断优先级由IP控制（1，高级；0，低级）,PX0:外中断0优先级 PT0:T0中断优先级 PX1:外中断1优先级,PT1:T1中断优先级 PS:串口中断优先级,同一优先级的自然顺序：自高至低：IN

5、T0、TO、INT1、T1、串口。,2023/11/6,10,中断优先级遵循的原则,几个中断同时申请，先响应高级的中断 正进行的中断服务，同级或低级中断不能对其中断，但可以被高级中断所中断。,为此，中断系统内设有对应高、低2个优先级状态触发器（用户不能寻址）。状态触发器的复位由中断返回指令RETI控制。,2023/11/6,11,5.2 80C51单片机中断处理过程,5.2.1 中断响应条件和时间,中断响应条件,有中断请求 相应的中断允许位为1CPU开中断（即EA=1）,遇下面情况之一将不被响应（此间中断条件失效，中断丢失）,正在处理同级或高级中断 当前查询周期不是所执行指令的最后一个机器周期

6、 正在执行RETI或访问IE或IP 的指令,2023/11/6,12,中断响应时间,中断响应至少需要3个完整的机器周期（38个）！,受阻时要附加35个机器周期（无同级或高级中断正进行）,查询周期不是当前指令的最后机器周期(如MUL，+3)查询周期恰逢RETI类指令(且后跟MUL指令+5),2023/11/6,13,5.2.2 中断响应过程,CPU响应中断过程,将相应优先级状态触发器置1（阻断后来同级或低级中断）执行硬件LCALL指令（PC入栈，中断服务程序入口址送PC）执行中断服务程序,编写中断服务程序注意,中断服务程序入口存放指令LJMP或AJMP现场保护与现场恢复,2023/11/6,14

7、,5.2.3 中断返回,中断服务程序最后指令必须是RETI，其功能：,将断点从堆栈弹送PC，CPU从原断点继续执行 将相应优先级状态触发器清0，恢复原来工作状态,注意,不能用RET代替RETI 中断服务程序中PUSH和POP必须成对使用,2023/11/6,15,5.2.4 中断程序举例,【例5-1】单外部中断源示例,ORG 0000HSTART:LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INTO ORG 0030H MAIN:CLR IT0;电平 SETB EA SETB EX0 MOV DPTR，#1000H,主程序：,2023/11/6,16,中断服务程序:,ORG 0200HI

8、NT0:PUSH PSW PUSH ACC CLR P3.0；由P3.0输出0 NOP NOP SETB P3.0 MOV P1,#0FFH；置P1口为输入 MOV A,P1；输入数据 MOVX DPTR,A；存入数据存储器 INC DPTR；修改数据指针，指向下一个单元 POP ACC；恢复现场 POP PSW RETI,2023/11/6,17,【例5-2】多外部中断源示例,中断服务程序:,ORG 0003H LJMP INSE0 ORG 0013H LJMP INSE1 INSE0:PUSH PSW;XI0中断服务 PUSH ACC POP ACC POP PSW RETI(转下页),2

9、023/11/6,18,INSE1:PUSH PSW(接上页)PUSH ACC JB P1.0,DV1；P1.0为1，转XI1中断服务程序 JB P1.1,DV2；P1.1为1，转XI2中断服务程序 JB P1.2,DV3；P1.2为1，转XI3中断服务程序 JB P1.3,DV4；P1.3为1，转XI4中断服务程序INRET:POP ACC POP PSW RETI DV1:；XI1中断服务程序 AJMP INRET DV4:；XI4中断服务程序 AJMP INRET,2023/11/6,19,5.3 80C51单片机的定时/计数器,定时/计数器的结构,基本型：T0，定时、计数。T1，定时、

10、计数、串口波特率发生器。,增强型：增加了T2。见5.3.4节。,5.3.1 定时/计数器的结构和工作原理,TH1、TL1TH0、TL0TCONTMOD,2023/11/6,20,定时/计数器的工作原理,实质是16位加1计数器,定时器模式时，是对内部机器周期计数。计数值乘以机器周期就是定时时间 计数器模式时，是对外部事件计数。脉冲由T0（P3.4）或T1(P3.5)引脚输入。,注意:(若计数值为N,计数初值为X)溢出信号使TF0或TF1置1，并发出中断请求，16位时有：N=65536-X，或X=65536-N12MHz晶振时，计数频率低于0.5MHz,2023/11/6,21,5.3.2 定时/

11、计数器的控制,工作方式寄存器TMOD,GATE：门控位。GATE0时，只要TRx为1，就可启动定时/计数器工作；GATE1时，要TRx为1,定时/计数器的启动还要加上INTx引脚为高电平这一条件。C/T：模式选择位。清0为定时模式，置1为计数方式。M1M0：工作方式设置位。可设置四种工作方式(见下页）。,2023/11/6,22,注意：TMOD不能进行位寻址,2023/11/6,23,控制寄存器TCON,TFx：Tx溢出标志位。响应中断后TFx有硬件自动清0。用软件设置TFx可产生同硬件置1或清0同样的效果。TRx：Tx运行控制位。置1时开始工作；清0时停止工作。TRx要由软件置1或清0（即启

12、动与停止要由软件控制）。,2023/11/6,24,5.3.3 定时/计数器的工作方式,T0有方式0、1、2、3；T1有方式0、1、2。以T0为例说明。,方式0：13位方式,2023/11/6,25,C/T=1时，则为计数模式，有：X=213-N=8192-N C/T=0时，则为定时模式，有：X=213-N=8192-N，N=t/Tcy t是定时时间，Tcy是机器周期时间,【例5-3】若计数个数N为2，求计数初值。公式法计算：X81922=8190=1FFEH 求补法计算：对0 0000 0000 0010B取反加1为：1 1111 1111 1110B(1FFEH),初值计算：,公式法,求补

13、法：X=对N求补,2023/11/6,26,门控位作用,当GATE=0时仅由TR0控制与门的开启。与门输出1时，控制开关接通，计数开始；,当GATE=1时与门的开启由INT0和TR0共同控制。这种方式可以用来测量INT0引脚上正脉冲的宽度。,注意：方式0的计数初值高8位和低5位确定麻烦，实际应用中常由16位的方式1取代。,2023/11/6,27,方式1：16位方式,X=216-N=65536-N 计数范围：165536 计数初值要分成2个字节分别送入TH0、TL0,2023/11/6,28,【例5-4】若要求定时器T0工作于方式1，定时时间为1ms，当晶振为6 MHz时，求送入TH0和TL0

14、的计数初值各为多少？应怎样送入TH0和TL0？,由于晶振为6 MHz，所以机器周期Tcy为2S，因此：N=t/Tcy=110-3/210-6500X216-N65536-50065036FE0CH,也可以利用以下2条指令完成：MOV TL0,#(65536-500)MOD 256;余数为计数初值的低字节 MOV TH0,#(65536-500)/256;商为计数初值的高字节,用传送指令分别将FEH送入TH0中，0CH送入TL0中即可。,2023/11/6,29,方式2：8位自动重装方式,X=28-N=256-N 计数范围：1256 特别适合与脉冲信号发生器,2023/11/6,30,方式3：（

15、仅T0有此方式，T1的方式3将停止计数）,TL0进行8位定时/计数 TH0进行8位定时（T1方式2时，可出借TR1、TF1）,2023/11/6,31,5.3.4 定时/计数器用于外部中断扩展,例：用T0扩展一个外部中断源。将T0设置为计数器方式，按方式2工作，TH0、TL0的初值均为0FFH，T0允许中断，CPU开放中断。其初始化程序如下：MOV TMOD,#06H;置T0为计数器方式2 MOV TL0,#0FFH;置计数初值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0;启动T0工作 SETB EA;CPU开中断 SETB ET0;允许T0中断,T0外部引脚上出现一个下降沿信号时，TL0计

16、数加1，产生溢出，将TF0置1，向CPU发出中断请求,2023/11/6,32,5.3.5 定时/计数器应用举例,初始化程序应完成：对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式；求初值,并写入TH0、TL0或TH1、TL1；中断方式时，要对IE赋值，开放中断；使TR0或TR1置位，启动定时/计数器工作。,2023/11/6,33,计数应用,【例5-5】有一包装流水线，产品每计数24瓶时发出一个包装控制信号。试编写程序完成这一计数任务。用T0完成计数，用P1.0发出控制信号。,确定方式字：T0在计数的方式2时：M1M0=10，GATE=0，C/T=1方式控制字为06H,求计数初值X:N=24X=2

17、56-24=232=E8H应将E8H送入TH0和TL0中,2023/11/6,34,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#06H;置T0计数方式2 MOV TH0,#0E8H;装入计数初值 MOV TL0,#0E8H SETB ET0;T0开中断 SETB EA;CPU开中断 SETB TR0;启动T0 SJMP$;等待中断,DVT0:SETB P1.0 NOP NOP CLR P1.0 RETI END,主程序,中断服务程序,2023/11/6,35,定时应用,定时时间较小时（小于65ms）。晶振为12

18、 MHz时，Tcy为1S。可直接采用方式1完成定时任务。,【例5-6】利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统的晶振频率为12 MHz。,确定方式字：T0在定时的方式1时：M1M0=01，GATE=0，C/T=0方式控制字为01H,求计数初值X:Tcy为1S N=10ms/1S=10 000X=65536-10000=D8F0H应将D8送TH0,F0H送TL0,2023/11/6,36,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0100HMAIN:MOV TMOD,#01H;

19、置T0方式1 MOV TH0,#0D8H;装入计数初值 MOV TL0,#0F0H SETB ET0;T0开中断 SETB EA;CPU开中断 SETB TR0;启动T0 SJMP$;等待中断,DVT0:CPL P1.0 MOV TH0,#0D8H MOV TL0,#0F0H RETI END,主程序,中断服务程序,2023/11/6,37,采用软件查询方式完成的源程序如下：,ORG 0000H LJMP MAIN;跳转到主程序 ORG 0100H;主程序 MAIN:MOV TMOD,#01H;置T0工作于方式1 LOOP:MOV TH0,#0D8H;装入计数初值 MOV TL0,#0F0H

20、SETB TR0;启动定时器T0 JNB TF0,$;TF0=0，查询等待 CLR TF0;清TF0 CPL P1.0;P1.0取反输出 SJMP LOOP END,2023/11/6,38,定时时间较大时（大于65ms）。实现方法：一是采用1个定时器定时一定的间隔（如20ms），然后用软件进行计数；二是采用2个定时器级联，其中一个定时器用来产生周期信号（如20ms为周期），然后将该信号送入另一个计数器的外部脉冲输入端进行脉冲计数。,【例5-7】编写程序，实现用定时/计数器T0定时，使P1.7引脚输出周期为2s的方波。设系统的晶振频率为12MHz。,确定方式字：T0在定时的方式1时：M1M0=

21、01，GATE=0，C/T=0方式控制字为01H,求计数初值X:Tcy为1S N=20ms/1S=20 000X=65536-20000=4E20H应将4E送TH0,20H送TL0,采用定时20ms，然后再计数50次的方法实现,2023/11/6,39,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DVT0 ORG 0030HMAIN:MOV TMOD,#01H;置T0方式1 MOV TH0,#4EH;装入计数初值 MOV TL0,#20H;首次计数值 MOV R7,#50;计数50次 SETB ET0;T0开中断 SETB EA;CPU开中断 SETB TR0;启动T

22、0 SJMP$;等待中断,DVT0:DJNZ R7,NT0 MOV R7,#50 CPL P1.7 NT0:MOV TH0,#4EH MOV TL0,#20H SETB TR0 RETI END,主程序,中断服务程序,2023/11/6,40,门控位的应用,【例5-8】测量INT0引脚上出现的正脉冲宽度，并将结果（以机器周期的形式）存放在30H和31H两个单元中。,将T0设置为方式1的定时方式，且GATE=1，计数器初值为0，将TR0置1。,INT0引脚上出现高电平时，加1计数器开始对机器周期计数。,INT0引脚上信号变为低电平时，停止计数,然后读出TH0、TL0的值,2023/11/6,41

23、,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0200H MAIN:MOV TMOD,#09H;置T0为定时器方式1，GATE=1 MOV TH0,#00H;置计数初值 MOV TL0,#00H MOV R0,#31H;置地址指针初值（指向低字节）L1:JB P3.2,L1;高电平等待 SETB TR0;当INT0由高变低时使TR0=1，准备好 L2:JNB P3.2,L2;等待INT0变高 L3:JB P3.2,L3;已变高，启动定时，直到INT0变低 CLR TR0;INT0由高变低，停止定时 MOV R0,TL0;存结果 DEC R0 MOV R0,TH0 SJMP$END,晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端输入到片内的时钟发生器上，时钟发生器是一个二分频触发器电路，它将振荡器的信号频率除以2，向CPU提供了两相时钟信号P1和P2。时钟信号的周期称为机器状态时间S，它是振荡周期的2倍。在每个时钟周期（即机器状态时间S）的前半周期，相位1（即P1信号）有效，在每个时钟周期的后半周期，相位2（即P2信号）有效。每个时钟周期（以后常称状态S）有两个节拍即相位P1和P2，CPU就以两相时钟P1和P2为基本节拍指挥8051各们部件协调工作。因此，S5P2指的就是第5个时钟周期的相位2（后半拍）。,