定时器和中断课件

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1、第4章 定时器和中断,4.1 定时器/计数器概述,4.1.1 定时方法概述 4.1.2 定时/计数器的结构和工作原理 4.1.3 定时器/计数器工作方式控制寄存器 TMOD 4.1.4 定时/计数器控制寄存器TCON 4.1.5 定时器/计数器的初始化,1软件定时 软件定时是靠执行一个循环程序以进行时间延时。软件定时要占用CPU。 2硬件定时 对于定时时间较长的定时，常使用硬件定时完成。不占CPU时间。 3可编程定时器定时 这种定时方法是通过对系统时钟脉冲的计数来实现。,4.1.1 定时方法概述,4.1.2 定时/计数器的结构和工作原理,定时/计数器的结构,定时器/计数器工作原理 16位的定时

2、器/计数器实质上是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。 定时器工作前先装入初值，利用送数指令将初值装入TH0和TL0或TH1和TL1，高位数装入TH0和TH1，低位数装入TL0和TL1。当发出启动命令后，装初值寄存器开始计数，连续加1，每一个机器周期加1一次，加到满值（各位全1）。若再加1，则溢出，同时将初值寄存器清零。,4.1.3 定时器/计数器工作方式控制寄存器 TMOD,TMOD,(89H),GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,T1,T0,M1,M0：工作方式定义位 ( 定义4 种方式 ): 0 0：13位 Timer用它无益,不要记它！ 0 1：

3、16位 Timer经常用到 1 0：可自动重装的 8位 Timer经常用到 1 1：T0 分为2个8位 Timer；T1 此时不工作 因为没有带来甚麽好处，几乎无用 C/T ：计数器/定时器选择位 = 1 外部事件计数器。对Tx引脚的负脉冲计数； = 0 片内时钟定时器。对机器周期脉冲计数,GATE门控位: Timer可由软件与硬件两者控制 GATE = 0 普通用法 Timer的启/停由软件对TRx位写“1”/“0”控制 GATE = 1 门控用法 Timer的启/停由软件对TRx位写“1”/“0” 和在 INTx引脚上出现的信号的高/低共同控制 注意：TMOD不能位寻址，只能由字节设置T/

4、C的工作方式， 低半字节设定T/C0，高半字节设定T/C1。,4.1.4 定时/计数器控制寄存器TCON,TCON,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,(88H),TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位： 为0：定时器未溢出；为1：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。 TR0/TR1：定时器运行启停控制位： 为0：定时器停止运行；为1：定时器启动运行 IE0/IE1：外部中断申请标志位： 为0：没有外部中断申请；为1：有外部中断申请。 IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位： 为0：在INT0/INT1端申请中断的信号低电平有效; 为1：在INT0/INT

5、1端申请中断的信号负跳变有效.,选择工作方式，即对TMOD 赋初值 。 给定时器赋初值，即把初始常数装入TH0 TL0或TH1 TL1。 根据需要设置中断控制字。 启动定时/计数器 。 设初值为X，最大计数值为M。初值X与机器周期T机及定时时间T的关系为 (MX)T机=T 其中，T机 =12个时钟周期 =12 /fOSC X=MT/T机,4.1.5 定时器/计数器的初始化,4.2 定时器/计数器的工作方式,方式0 13位计数方式 当TL1的低5 位溢出时，向TH1进位，而TH1溢出(回零)时向TF1标志进位（硬件置位TF1），并申请中断。还可以通过查询TF1是否置位来判断TH1是否回零溢出。,

6、振荡器,12,TLx THx (5位) (8位),TFx,申请中断,Tx端,TRx位,GATE位,INTx端,1,选 T0 方式 1 MOV TH0， #3CH ;赋初值高8位 MOV TL0， #0B0H ;赋初值低8位 SETB TR0 ;启动 T0定时 若需要定时器0产生中断还应当写如下语句： SETB ET0 ;开T0中断允许 SETB EA ;开总中断允许 以及相应的中断服务程序。,例如：从P1.0 脚输出频率为1KHz方波。 设：晶振=6MHz。利用T1定时中断。 分析：fosc = 6MHz 1机器周期 = 2 S 1KHz方波周期 = 1 mS 半个方波周期 =500S 500

7、uS2 uS = 250 若选择方式2 工作,8位定时器最大数值为： 28 =256 =0FFH + 1 可以满足要求。 计算初值：256250=6,T：周期,Th：半周期,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ；T1的中断矢量 CPL P1.0 ；中断服务：P1.0取非 RETI ；中断返回 MAIN: MOV TMOD，#20H MOV TH0， #6 MOV TL0， #6 SETB ET1 SETB EA SETB TR1 HERE: AJMP HERE ；原地等待中断 END,利用GATE门控位测量从INT1引脚输入的正脉冲宽度。 确定工作方式 （TMOD）10

8、01 0000B90H ；T/C1定时，方式1 ，GATE为1 。 计算初值 由于被测正脉冲宽度未知， 假设宽度= 65.536ms，fosc12MHz ，则： 计数个数：X65536（最大） 定时初值：C65536-X65536-655360， （TH1）00H，（TL1）00H。,ORG 0000H SJMP 0030H ORG 0030H MAIN：MOV TMOD，#90H；置T1方式控制字 MOV TL1，#00H； MOV TH1，#00H；T1从0开始计数 JB P3.3,$；等 低电平 SETB TR1 ; T1允许计数 JNB P3.3, $ ；等 高电平 JB P3.3,

9、$ ；等 低电平 CLR TR1；停止计数,4.4.1 中断有关的概念 4.4.2 8051中断标志及控制寄存器 4.4.3 中断响应的条件及响应过程 4.4.4 中断程序设计思想,4.4 MCS-51单片机中断系统,4.4.1 中断有关的概念,中断就是利用软硬件配合，根据某种需要断开正在执行的程序而转向另一专门程序，结束后再返回到原断开处继续执行被中止的程序，这个过程称为中断。 中断后转向执行的程序叫中断服务或中断处理程序。 原程序被断开的位置（地址）叫做断点。发出中断信号的设备称为中断源。 中断源要求中断服务所发出的标志信号称为中断请求或中断申请。 中断源向CPU发出中断申请，CPU经过判

10、断认为满足条件，则对中断源做出答复，叫中断响应。,TCON见定时部分。 SCON：串行口控制寄存器SCON（低两位与串行口中断有关） ( SCON,4.4.2 8051中断标志及控制寄存器,TI R1,(98H),RI,TI：串行口收/发数据申请中断标志位 为1： 申请中断； 为0： 不申请中断,IE,(A8H),EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0,EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位： 分别是INT0/1，Timer0/1，串行口的中断允 许控制位: =0 时禁止中断； =1 时允许中断。 ET2：T2中断允许控制位（仅52子系列有） =0 时禁止中断； =1 时允许中断

11、。 EA：总的中断允许控制位（总开关）： =0 时禁止全部中断；=1 时允许中断。,IP,(B8H), PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0,PX0/PX1：INT0/1优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PS1：串行口中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。,4.4.3 中断响应的条件及响应过程,IE0,EX0,TF0,IE1,TF1,TI,ES,ET1,EX1,ET0,外部中断 请求0,外部中断 请求1,内部 定时器0,内部 定时器1,内

12、部 串行口,T,R,RI,IE寄存器,EA位,IP寄存器,各单路开关,总开关,中断源标志位查询机构,高中断级中断请求,低中断级中断请求,中断入口,中断源标志位,INT0,INT1,中断入口,中断源标志位,中断响应条件 在中断源提出了中断申请且CPU此前已经允许中断的前提下，还须满足以下三个条件: 没有同级的中断或更高级别的中断正在处理； 正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期； 若正在执行RETI，或正在访问IE或IP寄存器,须执行完上述指令和下一条指令以后方能响应中断。,中断处理过程 外部中断(INT0,INT1)申请过程： 在CPU已经开放了外部中断允许的前提下： 在INT0/INT1

13、引脚输入一个负脉冲或低电平， TCON寄存器中的IE0/IE1标志位自动变“1”， 检测到IE0/IE1变“1”后,将产生指令： LCALL 0003H(/0013H)执行中断服务程序, 并将IE0/IE1标志位自动清“0”,以备下次申请。,定时器T0/T1 中断申请过程： 在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下： T0/T1加满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1” 检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指令： LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断服务程序, TF0/TF1标志位会自动清“0”,以备下次中断申请。,中断请求的撤除 CPU响应某中断请求后

14、，在中断返回前，应撤除相应的中断请求，否则会引起下一次中断。 对于T0、T1和边沿激活的外中断，CPU响应中断后，内部的硬件结构会自动清除，无须其他措施。 对于串行口和由低电平触发的外部中断，CPU响应后，必须通过软件清除中断请求。,4.4.4 中断程序设计思想,中断程序设计的基本任务 （1）设置中断允许控制寄存器IE，允许相应中断源中断。 （2）设置中断优先级寄存器IP，选择分配所使用中断源的优先级。 （3）若是外部中断源，还要设置中断请求触发方式IT1或IT0，决定采用边沿触发方式还是电平触发方式。 （4）编写中断服务程序，处理中断请求。 注意：前3条一般放在初始化主程序中。,采用中断时主

15、程序结构 由于各中断入口地址是固定的，而程序又必须先从主程序起始地址0000H执行，所以在0000H起始地址的几个字节中，要用无条件转移指令，跳转到主程序；另外，各种中断入口地址之间依次只差8个字节，一般在中断进入后，利用一条无条件转移指令，把中断服务程序调转到远离其他中断入口的适当地址。,中断举例 已知: (B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。 此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。,INT1,300,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ;中断矢量 LJMP INT MAIN：SETB EA ;开总中断允许“开关” SETB EX1 ;开分中断允许“开关” CLR PX1 ;0 优先级（也可不要此句） SETB IT1 ;边沿触发 MOV B,#01H ;给 B 寄存器赋初值 HERE：SJMP HERE ;原地等