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1、单片机中断系统与定时器/计数器应用,MCS-51单片机中断系统 MCS-51单片机定时器/计数器,一、MCS-51单片机中断系统,单片机需要处理的任务按系统对实时性要求的不同可以分为两类。一类对于实时性要求不严格。另一类对实时性的要求非常严格。,对于实时性要求严格的系统，通常采用 MCS-51 单片机提供的中断功能。,1、中断源,中断源即指能够发出中断申请的来源。中断申请信号既可以自外部的部件发出，也可以由单片机内部的功能单元发出。,2、与中断有关的特殊功能寄存器,（1）定时器/计数器控制寄存器 TCON,该寄存器的低 4 位用于外部中断的控制，高 4 位用于定时器/计数器中断 T0、T1的控
2、制，,IT0 (TCON.0 ) 外部中断 0 触发方式控制位。,IT0 = l；/设定外部中断 0 为下降沿触发模式 IT0 = 0；/设定外部中断 0 为低电平触发模式,IE0 ( TCON.l) 外部中断 0 中断请求标志位。,当有外部的中断请求时该位就会置1(由硬件完成)，在 CPU 响应中断后，由硬件自动将 IE0 清零。,TR0 (TCON .4) 定时器/计数器 T0 启停控制位，可由软件设置。,TR0 = 1；/启动定时器/计数器 T0，TR0 = 0；/停止定时器/计数器 T0。,TF0 ( TCON.5 ) 定时器/计数器 T0 溢出中断请求标志位。,当 T0 计数产生溢出
3、时，由硬件置为 1，在 CPU 响应中断后，由硬件将其自动清零。,IT1 ( TCON.2) 外部中断 l 触发方式控制位，用途与 IT0 相同。 IE1(TCON.3) 外部中断 1 中断请求标志位，用途和 lE0 相同。 TR1( TCON.6 ) 定时器/计数器 T1 启停控制位。用途与 TR0 相同。 TFl ( TCON.7) 定时器/计数器 Tl 溢出中断请求标志位。用途与 TF0 相同。,（2）串行口控制寄存器 SCON,片内串行口完成接收或发送的中断请求信号 RI 和 TI 在串行口控制寄存器 SCON 中，SCON 的高 6 位用于串行口工作方式设置和串行口发送/接收控制，R
4、l 和 TI 是其中的低两位。,RI 串行口接收中断请求标志位。,RI=0 表示没有串行口接收中断申请， RI=l 表示有串行口接收中断申请(即完成一帧数据的接收）。,中断系统不会自动撤除 RI 中断，必须由用户在中断服务程序中通过将 RI 清零来撤除。即 RI=0。,TI 串行口发送中断请求标志位。,TI=0 表示没有串行口发送中断申请， TI=l 表示有串行口发送中断申请(即完成一帧数据的发送）。中断系统不会自动撤除 TI 中断，必须由用户在中断服务程序中通过将 TI 清零来撤除。即 TI=0。,（3）中断允许控制寄存器 IE,在 MCS-51 中断系统中， 中断的允许或禁止是由片内可进行
5、位寻址的 8 位中断允许控制寄存器 IE 来控制的,EA CPU 总中断允许位。 EA=0 关中断，EA=1 开中断。 EX0 外部中断 0 中断允许位。 EX0=1 允许外部中断 0 中断，EX0=0 禁止外 部中断 0 中断。 ET0 定时器/计数器 T0 中断允许位。 ET0=1 允许 T0 中断，ET0=0 禁止 T0 中断。 EX1 外部中断 l 中断允许位。 EX1=1 允许外部中断 1 中断，EX =0 禁止外部中断 1 中断。 ET1 定时器/计数器 Tl 中断允许位。 ET1=1 允许 T1 中断，ET1=0 禁止 T1 中断。 ES 串行口中断允许位。 ES=1 允许串行口
6、中断， ES=0 禁止串行口中断。,MCS-51 单片机复位时， IE 被清零，此时 CPU 关中断，各中断源的中断也都被屏蔽。若系统需要用中断方式进行事件处理，则系统初始化程序中需要对 IE 编程。对 IE 编程时，不仅要开需要的中断，还要开 CPU 的中断。例如： EA=1；/CPU 开中断 EX1=1；/CPU 中断巳开，对 EXl 的操作有效，允许外部中断 1 中断。,（4）中断优先级寄存器 IP,MCS-51 单片机有两个中断优先级， 可实现两级中断服务嵌套，每个中断源都可设定为高或低中断优先级。MCS-51 中断系统对各中断源的中断优先级有一个统一的规定，称为自然优先级(也称为系统
7、缺省优先级)。,MCS-51 单片机的中断优先级采用了自然优先级和人工设置高、低优先级的策略，中断处于同一级别时，就由自然优先级确定。开机时每个中断都处于低优先级，中断优先级可以通过中断优先级寄存器 IP 中的相应位的状态来设定。,PX0 外部中断 0 优先级设定位。 PT0 定时器/计数器 T0 优先级设定位。 PX1 外部中断 0 优先级设定位。 PT1 定时器/计数 Tl 优先级设定位。 PS 串行口优先级设定位。,IP 中某位设为 1，相应的中断级别就设置成高优先级，否则就是低优先级。,3、中断服务函数的写法,MCS-51 的中断服务函数格式如下： void 函数名() interru
8、pt m （using n） 中断服务程序内容 ,一个简单的中断服务C程序写法如下： void T1_time() interrupt 3 TH1=(65536一10000)/256; TL1=(65536-10000)%256; ,上面这段代码是定时器T1 的一个简单的中断服务函数，定时器T1 的中断序号是3 ，因此要写成interrupt 3 ，中断服务程序的内容是给两个存放初值的寄存器TH1、TL1装入新值。,二、MCS-51单片机定时器/计数器,1、定时器/计数器内部结构,MCS-51 单片机有 2 个 16 位的定时器/计数器 T0 和 T1，4 种工作方式，2 种工作模式，定时器和
9、计数器使用内部同一个电路，实现对内部脉冲计数完成定时功能和对外部脉冲计数完成计数功能。,定时器/计数器是 MCS-51 单片机非常重要的内部资源，在以后的程序设计中经常要用到，用于实现定时和计数功能。,其内部主要包括： 两个 16 位可编程定时器/计数器，简称为定时器 0 (T0)和定时器 1 (T1)。 一个 8 位的定时器/计数器方式寄存器 TMOD。主要用于设定定时器/计数器的工作方式，有四种工作方式。 一个 8 位的定时器/计数器控制寄存器 TCON。主要用于控制定时器/计数器的启动与停止，并保存 T0、T1 的溢出和中断标志。,2、与定时器/计数器有关的特殊功能寄存器,（1）定时器/
10、计数器控制寄存器 TCON,TCON 的低 4 位用于控制外部中断，高 4 位用于控制定时器/计数器的启动和中断请求。,（2）定时器/计数器工作方式寄存器 TMOD,工作方式寄存器 TMOD 可位寻址，用于设置定时器/计数器的工作模式和工作方式，其中低 4 位用于 T0 的设置，高 4 位用于 T1 的设置。,GATE 门控位,GATE = 0 时，只要用软件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 为 l，就可以启动定时器/计数器工作。,GATA = 1 时，要用软件使 TR0 或 TRl 为 l ，同时外部中断引脚(INT0)(与 TR0 对应)或(INT1) (与 TR1 对应)也为高电平
11、时才能启动定时器/计数器工作，即此时定时器/计数器的启动条件加上了(INT0)或(INT1)引脚为高电平。,M1 、M0 定时器/计数器工作方式设置位,3、定时器/计数器工作方式,（1）方式 0 13 位定时器/计数器方式（ M1M0=00）,由 THx 的全部 8 位和 TLx 的低 5 位（TLx 的高 3 位未用）构成 13 位加 1 计数器，当 TLx 低 5 位计数计满时直接向 THx 进位；当全部 13 位计数计满溢出时，溢出标志位 TFx 由硬件自动置 l ，向 CPU 发出中断申请。,（2）方式 1 16 位定时器/计数器方式（M1M0=01 ),在方式 l 下，由 THx 的
12、全部 8 位和 TLx 的全部 8 位构成 1 6 位计数器， 当 TLx 计数满时直接向 TFx 进位，当 THx 和 TLx 均计数溢出时，溢出标志位 TFx 置 1 ，向 CPU 发出中断申请。,（3）方式 2 8 位自动重装初值定时器/计数器方式 ( M1M0=10),在方式 2 下，16 位定时器/计数器被拆成两个 8 位寄存器 THx 和 TLx.，以 TLx 作计数器，而 THx 作为预置数寄存器用于存放计数的初值。在对定时器/计数器初始化时，这两个 8 位寄存器必须装入相同的初值。当计数计满滥出时，TFx 由硬件置1，向 CPU 发出中断申请， 同时单片机内部硬件电路自动将 T
13、Hx 中的计数初值重新装入 TLx 中 。,（4）方式 3 两个 8 位定时器/计数器方式 ( M1M0=11 ),方式 3 仅适用于定时器/计数器 T0 。,4、定时器/计数器初始化,在单片机应用系统中，使用定时器/计数器时都要先对其进行初始化，所谓初始化就是在程序开始处需要对定时器/计数器及中断寄存器做必要的设置。通常定时器/计数器初始化过程如下。, 对 TMOD 赋值，以确定 T0 和 T1 的工作方式。 计算初值，并将初值写入TH0 、TL0 或TH1 、TL1 。 采用中断方式时，则对IE赋值，开放中断。 TR0 或TRl 置位，启动定时器/计数器开始定时或计数。,5-1-4 计算时
14、间常数X(计算初值),1. 计数器初值的计算： 计数器模式下必须给计数器设置计数器初值，这个计数器初值是送到TH（TH0/TH1）和TL（TL0/TL1）中的。 计数器是在计数初值基础上以加法计数的，并能在计数器从全“1”变为全“0”时自动产生定时溢出中断请求。因此，可以把计数器计满为零所需要的计数值设定为C，计数初值设定为TC，由此便可得到如下的计算公式： TC=M-C 式中，M为计数器模值。在方式0时M为213；在方式1时M为216；在方式2和方式3时M为28。 2. 定时器初值的计算： 在定时器模式下，计数器由单片机主脉冲经12分频后计数。因此，定时器定时时间T的计算公式为： T=（M-
15、TC）T计数 上式也可写成： TC=M-T/ T计数 式中，M为模值；T计数是单片机振荡周期TCLK的12倍；TC为定时器的定时初值。若设TC=0，则定时器定时时间为最大。由于M的值和定时器工作方式有关，因此不同工作方式下定时器的最大定时时间也不一样。,例：若单片机时钟频率为12MHZ，计算定时2ms所需的定时器初值。 解：由于定时器工作在方式2和方式3下时的最大定时时间只有0.256ms，因此要想获得2ms的定时时间定时器必须工作在方式0或方式1。 T计数=12/12=1s，则需计数脉冲2000个(7D0H) 若采用方式0，则定时器的初值为： TC=213-2ms/1 =6192=1830H
16、=1100 0001 10000B 即：TH0应装C1H；TL0应装10H（TL1只用低5位，高3位填0） 若采用方式1，则定时器的初值为： TC=216-2ms/1s =63536=F830H 即：TH0应装F8H；TH0应装30H。,TMOD=0 x01;/设置定时器T0为工作方式1 TH0=(65536-50000)/256;/装初值 TL0=(65536-50000)%256; EA=1;/开总中断 ET0=1;/开定时器T0中 TR0=1; /启动定时器,5、定时器/计数器典型应用,（1）用于定时,使用12MHZ的晶振时，定时器的定时频率为12MHZ12=1MHZ，即定时单位为1s，定时器的最长定时时间为 65536 1s65.6ms；若想定时更长时间（如1s），可先定义一个计数变量（如int num；）用作软计数器，定时器每定时 50ms 中断一次，计数变量内容加1(num+;) ，定时 50ms 达到 20 次后即为 1s 的定时时间。,用定时器 T0 定时1s 实现单个发光二极管
