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1、第4章 单片机内部电路,中断、优先级、中断服务、嵌套等。,4.1 复位及复位电路,4.2 输入输出结构,4.3 中断结构,CPU与外设交换信息通常有如下三种形式： 程序控制传送方式：无条件传送和查询方式传送 中断方式 直接存贮器存取（DMA）方式。,一、 中断的概念,TCON 定时/计数器 控制Reg SCON 串行口 控制Reg. IE 中断 允许Reg. IP 中断 优先级Reg.,二、89C51的中断系统,5个中断源有两个中断优先级（可由编程确定优先级高低）,可以实现两级中断服务程序嵌套。,2. 中断管理与控制,SFR, 均可位寻址 具有“位址名” 见P.30 表2-5。, TCON与S
2、CON锁存各中断请求信号 TCON：定时/计数器控制寄存器，管理4个中断源。,其余：TR1，TR0定时器运行控制位（见定时/计数器）,注意：, 对INT0、INT1的中断申请，当为边沿触发方式时，若CPU响应中断，则 IEi 被自动清0；而电平触发方式则不然，必须在引脚外加硬件（如D触发器）使其撤销外部中断请求。,SCON：串口控制寄存器,当串口发送（或接收）一帧串行数据后，由内部硬件置中断标志 TI （或 RI ）为“1”。 CPU响应串行口的中断时，并不清零TI、RI，必须由软件清0。, I E 中断允许Reg. 实现对CPU和各中断源的两级控制,CPU复位时，IE中各位为“0”（所有中断
3、被禁止）。,1：高优先级，0：低优先级, IP 中断优先级Reg.定义中断优先级,P118. 例：假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其它中断。试根据假设条件设置IE的相应值。 用字节操作指令 MOV IE , #8AH 或 MOV A8H , #8AH 用位操作指令 SETB ET0 ；定时/计数器0允许中断 SETB ET1 ；定时/计数器1允许中断 SETB EA ；CPU开中断,（）89C51复位时，IP的低5位全部清零，将所有中断源设置为低优先级中断。,例：希望顺序 TF0、TF1 IE0、IE1 串，则可定义： 1 1 0 0 0 又例见P120 5-2,（）要改变优先级，可设置I
4、P寄存器中的相应值。,注意：,注意：RESET时，TCON、SCON、IE、IP 全部清0。, 开中断（CPU，源） 优先级排队 执行完当前指令才响应（若是RETI或访问IE、IP的指令时，需执行完其后的一条指令才响应）,三、中断响应过程及响应时间,1. 中断响应条件,2. 中断响应过程,特点： 各“中断源”对应的“入口”固定。 见p122 表5-1 “入口”间隔小。一般，放不下一个中断服务子程 序，故实际其中放跳转指令。, 当CPU正在执行一个同级或高一级的中断服务程序时，中断申请不能得到响应。,3中断优先级与中断嵌套, 若希望中断嵌套，可设置各中断源为不同优先级。由于CPU响应中断时，并不
5、主动关中断，因而可实现中断嵌套。, 若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可以在中断服务程序开头用软件关闭CPU，或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断。,2. 外中断多于2个时可用中断+查询方式 （ 例）,4外部中断响应时间 约38个机器周期,四、外部中断扩展方法,当任一外部中断源高电平申请中断，则INT0引脚电平变低，究竟是哪一个外设申请中断，可通过程序查询获知。,五、中断程序举例,例1. P.126 例- P.128 例5-4，自看。,中服少于8个字节,可从规定的中断服务入口地址开始。程序大于8个字节，在相应的入口处写一条跳转指令。,1. 主程序 主程序起始地址 0030H以后
6、开始。 主程序初始化内容 对内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定 以中断为例：上电复位后,TCON、SCON、IE、IP全为0， 应初始化开放中断、置优先级等。,2. 中断服务程序,中断服务 程序起始 地址,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INSER ORG 0030H MAIN: SETB EX0 SETB IT0 SETB EA HERE: SJMP HERE ORG 0200H INSER: MOV A， #0F0H MOV P1，A MOV A， P1 SWAP A MOV P1，A RETI END,返回,例5-3 采用中断边沿触发方式， 中断
7、时完成一次读/写操作。,表 5-1 中断源及其对应的向量,0000H 0001H 0002H 0003H 000BH,程序,8字节,8字节,返回,返回,定时：对片内振荡器的f0/12（机器周期）进行计数。 定时时间=（2n初值）机器 周期,特点：定时或计数时，都不占用CPU时间。除非定时/计数器溢出，才可能中断CPU的当前操作。,89C51片内有两个16位可 编程定时/计数器T0、T1,一、定时/计数器结构及工作原理,计数：计T0/T1端下降沿 。检测一个1至0的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的1/24。同时，高电平至少保持 一个完整的机器周期。,4.4 定时/计数器,定时/计
8、数器工作方式由控制字TMOD、TCON来决定,（注意：TMOD不能以位寻址）,1. TMOD(89H)工作方式寄存器,二、控制字和工作方式,2. TCON（88H）控制和标志寄存器,（注意：除了可字节寻址外，还可位寻址）,SETB TR0 SETB TR1,定时/计数器0 可以工作在模式 03 定时/计数器1 可以工作在模式 02,图6-7,1. 模式0,三、工作方式,M1 M0 0 0,2. 模式1：16位 ， 其他同方式0 。 （初值=216t / 机器周期）,3. 模式2：8位 ，时间常数可以自动装载 ， 其余同方式0。 初始化时，TH0TL0，具有相同的初值。 t = (28TH0初值
9、）机器周期 P136，例6-2，模式2的应用。,START：MOV TMOD,#06H ；设置T0为模式2，外部计数方式 MOV TH0,#0FFH ；T0计数器初值255 MOV TL0,#0FFH SETB TR0 ；启动T0计数 LOOP1：JBC TF0,PTF01 ；查询T0溢出标志,TF01转移,且TF0=0. SJMP LOOP1 PTF01： CLR TR0 ；停止计数 MOV TMOD,#02H ；设置T0为模式2，定时方式 MOV TH0,#06H ；T0定时500us MOV TL0,#06H CLR P1.0 ；p1.0清0 SETB TR0 ；启动定时500us LO
10、OP2：JBC TF0,PTF02 ；查询溢出标志,定时到TF01转移,且TF0=0. SJMP LOOP2 PTF02： SETB P1.0 ；P1.0置1 CLR TR0 ；停止计数 SJMP START,外部计数方式 定时方式 外部计数方式 定时方式,P136， 例6-2,模式3：仅对定时/计数器0有效 T0TH0+TL0 对定时/计数器1，停止计数。, TH0占用T1的控制位TR1和中断标志位TF1，仅能工作在定时方式，其启动和关闭仅受TR1的控制。,将定时/计数器0分成两个独立的8位计数器TH0、TL0。,定时/计数器1不能工作在方式3，若要其工作在方式3，就会立即停止计数，即保持住
11、原有的计数值。,通常，写入控制字的次序为： 1. 把工作方式控制字写入TMOD 2. 把定时、计数初值装入TLx、THx（x0、1） 3. 置位EA使CPU开放中断 4. 置位ETx允许定时/计数器中断（需要时） 5. 置位TRx以启动计数,当工作于定时状态时，由于定时/计数器是计数机器周期，每个机器周期包括12个振荡周期，则有： 1个机器周期 = 2us（6MHz） 或 = 1us（12MHz）,因为是加1计数器，所以当计数值为X时，装入定时/计数器的初值应为 2nX： 方式0， n=13 方式1， n=16 方式2、3， n=8,例1：设单片机的fosc6MHz ，T0工作在方式0 ： 求
12、T0的最大定时时间T； 产生1ms定时的T0初值； 1ms定时在P1.0引脚输出周期为2ms的方波。 t = (213初值)机器周期 （12 / (6106)） t = (213初值)2us, T0最大定时时间对应于初值0，所以有： tmax21312 / (6106)16384 us 16 .384ms,程序： 以中断方式： ORG 0000H AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；到中断服务程序 AJMP TOINT,设fosc6MHz， 可通过定时/计数器定时1ms申请中断， 在中断程序中让 P1.0 输出1 或 0实现。 当fosc6MHz时，振荡周期1/6 us 机器
13、周期121/6 us2us 所以，定时时间常数为：1ms/2us500。 方式0时计数器为13位， 计数常数21350076921E0CH 若用方式1，计数器为16位，计数常数21650065036 FE0CH, 以查询方式 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 2000H MAIN: MOV TMOD, #01 ；定时器0工作在方式1 MOV TL0 , #0CH MOV TH0, #0FEH SETB TR0 ；启动定时器0工作 LOOP：JNB TF0 ,$ ；查询TF0,若计数器未溢出,原地等待 CLR TF0 CPL P1.0 ；得到方波 MOV TL0，#0CH MOV
14、TH0，#0FEH ；装入16位时间常数 SJMP LOOP, 用方式2做。定时时间为：t（28TL0初值）机器周期。 所以，仅当定时时间不超过tmax方可用方式2。 这时，TL0、TH0赋予相同的值，一旦TL0溢出，置位TF0,并将TH0中的初值自动装入TL0，继续计数，循环往复。,设晶振频率为6MHZ，程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；T0中断首地址 MOV TL0 , #131 ；TL0装入时间常数(256-125) CPL P1.1 ；P1.1口得到方波 RETI ORG 001BH ；T1中断处理程序首地址 MOV TH0 , #0
15、6H ；TH0装入时间常数(256-250) CPL P1.2 ；P1.2口得到方波 RETI MAIN： MOV TMOD , #03H ；T0工作于方式3、定时 MOV TL0 , #131,例4：设定时/计数器T0工作于方式3，TL0和TH0作为两个独立 的8位定时/计数器分别产生250us和500us的定时中断，使 P1.1和P1.2 产生500us和1000us的方波(晶振频率为6MHz )。,注意： 当一个定时器的最大定时时间仍不能满足定时要求，如： 6MHZ时钟时， 一个机器周期为2us， 最大定时时间 655362131072us131ms0.13s 若希望定时 0.2s200ms，则不可能用一个定时器来完成。 这时可以对定时器进行级联。,MOV TH0 , #06H ；送时间常数 SETB EA ；CPU开中断 SETB ET0 ；允许中断 SETB ET1 SETB TR0 ；启动定时 SETB TR1 SJMP $ ；等待,方式3时，由于只能是8位计数器，所以可以在中断程序中辅以软件计数，实现较长
