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1、第五章单片机的中断与定时重点及难点：重点及难点： 单片机中断与定时的基本概念、单片机的中断系统、单片机的定时器/计数器、单片 机外部中断源的扩展。教学基本要求：教学基本要求： 1、 掌握单片机中断与定时的基本概念； 2、 掌握单片机的中断源、中断控制、中断响应过程的基本概念及单片机中断系统的 功能和使用方法； 3、 掌握单片机的定时器/计数器的初值计算、工作方式控制寄存器的初始化、程序 的设计方法和步骤； 4、 了解单片机外部中断源扩展的常用方法和步骤。教学内容教学内容5.5.1 中断的基本知识中断的基本知识一、一般微机的输入一、一般微机的输入/ /输出方式输出方式1条件传送方式 2 查询传送
2、方式 3直接存储器存取（DMADirect Memory Access）方式 4 中断传送方式二、中断概述二、中断概述（一）中断的概念 所谓“中断” ，是指计算机在执行某一段程序的过程中，由于计算机系统内、外的某 种原因，有必要中止原程序的执行，而去执行相应的处理程序，待处理结束后，再返回 来继续执行本中断的原程序的过程。 （二）中断源 引起中断的原因，或是能发出中断申请的来源，称为中断源。 （三）中断的分类（1）屏蔽中断 （2）非屏蔽中断。 （3）软件中断。 （四）中断的开放与关闭中断的开放与关闭，亦称为开中断和关中断。这是指 CPU 中断系统的状态，只有当 CPU 处于开中断状态时，才能接
3、受外部的中断申请。反之，当 CPU 处于关中断状态时， 则不能接受外部的中断申请。（五）中断的优先级（六）中断处理过程一个完整的中断处理的基本过程应包括：中断请求、中断响应、中断处理和中断返 回。5.5.2 MCS-51 单片机的中断系统单片机的中断系统一、中断源一、中断源（一）外中断 （二）定时中断（三）串行中断MCS-51 中断系统结构框图二、中断控制二、中断控制（一）定时器控制寄存器（TCON）1IE0 和 IE1外中断请求标志位 2IT0 和 IT1外中断请求触发方式控制位IT0（IT1）= 1 脉冲触发方式，后沿负跳有效。IT0（IT1）= 0 电平触发方式，低电平有效。此位由软件置
4、“1”或清“0” 。 3TF0 和 TF1计数溢出标志位 （二）串行口控制寄存器（SCON）1TI 串行口发送中断请求标志位 2RI 串行口接收中断请求标志位 （三）中断允许控制寄存器（IE）lEA 中断允许总控制位EA = 0 中断总禁止，禁止所有中断。EA = 1 中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进 行设置。 2EX0 和 EX1外部中断允许控制位EX0 (EX1) = 0 禁止外中断。EX0 (EX1) = 1 允许外中断。 3ET0 和 ET1定时/计数中断允许控制位 ET0 (ET1) = 0 禁止定时(或计数)中断。ET0 (ET1) = 1 允许定时
5、(或计数)中断。 4ES串行中断允许控制位 ES = 0 禁止串行中断。ES = 1 允许串行中断。 （四）中断优先级控制寄存器（IP）PX0外部中断 0 优先级设定位； PT0定时中断 0 优先级设定位；位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE1IE0位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址0AFH0AEH0ADH0ACH0ABH0AAH0A9H0ABH位符号EA/ESET1EX1ET0EX0位地址0BFH0BEH0BDH0BCH0BBH0BBH0B9H0BBH位
6、符号/PSPT1PX1PT0PX0PX1外部中断 1 优先级设定位； PT0定时中断 1 优先级设定位； PS串行中断优先级设定位。 为“0”的位优先级为低；为“1”的位优先级为高。 （五）中断优先级控制原则和控制逻辑（1）低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务；但高优先级中断可以中断低 优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。 （2）如果一个中断请求已被响应，则同级的其他中断服务将被禁止，即同级不能嵌 套。 （3）如果同级的多个中断请求同时出现，则按 CPU 查询次序确定哪个中断请求被 响应。其查询次序为：外部中断 0 定时中断 0 外部中断 1 定时中断 1 串行 中断。 （六）中断初始化
7、与中断控制寄存器状态设置对中断的使用是在程序初始化时设置的，如果不包括优先级控制，外中断初始化共 有 3 项内容：中断总允许、外中断允许和中断方式设定。而定时中断则只有两项内容， 没有中断方式控制。假定要开放外中断 0，使用字节操作指令为：MOV IE ， # 81H 如使用位操作指令则为： SETB EA SETB EX0三、中断响应过程三、中断响应过程（一）中断采样 （二）中断查询 （三）中断响应中断响应就是对中断源提出的中断请求的接受，是在中断查询之后进行的。当查询 到有效的中断请求时，紧接着就进行中断响应。8031/ 8051 的中断服务程序入口中断源中断服务程序入口外部中断 0000
8、3H定时中断 0000BH外部中断 10013H定时中断 1001BH串行中断0023H中断响应是有条件的，并不是查询到的所有中断请求都能被立即响应，当存在下列 情况之一时，中断响应被封锁。 （1）CPU 正处在为一个同级或高级的中断服务 中。 （2）查询中断请求的机器周期不是当前指令的最 后一个机器周期。 （3）当前指令是返回指令（RET，RETI）或访 问 IE、IP 的指令。（四）中断响应时间一般的中断响应时间都是在大于 3 个机器周期而 小于 8 个机器周期的两种极端情况之间。 （五）中断请求的撤销1定时中断请求的撤销 2脉冲方式外部中断请求的撤销3电平方式外部中断请求的撤销 4串行中
9、断软件撤销 （六）中断服务流程 1 现场保护和现场恢复 2关中断和开中断 3中断处理 4中断返回四、四、MCS-51MCS-51 单片机的单步工作方式单片机的单步工作方式（1）建立单步执行的外部控制电路 （2）编写外部中断 0 的中断服务程序 JNBP2.2 ，$； =0 则“原地踏步”0 ANLP1 ，# FFH；=1 则“原地踏步”0 RETI；返回主程序5.35.3 MCS-51 单片机的定时器单片机的定时器/计数器计数器一、定时方法概述一、定时方法概述 1软件定时 2硬件定时 3可编程定时器定时 二、定时器二、定时器/ /计数器的定时和计数功能计数器的定时和计数功能1 计数功能2定时功
10、能三、定时器三、定时器/ /计数器的控制寄存器计数器的控制寄存器（一）定时器控制寄存器（TCON）1 TF0 和 TF1计数溢出标志位 2 TR0 和 TR1定时器运行控制位TR0（TR1）= 0 停止定时器/计数器工作 TR0（TR1）= 1 启动定时器/计数器工作 （二）工作方式控制寄存器（TMOD）1GATE门控位GATE =0 以运行控制位 TR 启动定时器GATE = l 以外中断请求信号或启动定时器012C/定时方式或计数方式选择位C/ = 0 定时工作方式C/ = 1 计数工作方式3M1M0工作方式选择位M1M0 = 00 方式 0M1M0 = 01 方式 1M1M0 = 10
11、方式 2M1M0 = 11 方式 3 （三）中断允许控制寄存器（IE）1EA 中断允许总控制位 2ET0 和 ET1定时/计数中断允许控制位ET0（ET1）= 0 禁止定时/计数中断ET0（ET1）= 1 允许定时/计数中断四、定时工作方式四、定时工作方式 0 0（一）电路逻辑结构方式 0 是 13 位计数结构的工作方式，其计数器由 TH0 全部 8 位和 TL0 的低 5 位构 成。TL0 的高 3 位弃之不用。 （二）定时和计数应用在方式 0 下，当为计数工作方式时，计数值的范围是：位 序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号GATEC/M1M0GATEC/M1M0定时器/计数器 1 定时
12、器/计数器 018192（213）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为:（213计数初值） 晶振周期12 或（213计数初值） 机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同（s） 。 如晶振频率为 6 MHz，则最小定时时间为213(2131) 1/6106l2 = 2106 = 2（s） 最大定时时间为（213 0 ）1/6106l2 = 16 384106 = 16 384（s） 例 5-1 设单片机晶振频率为 6MHz，使用定时器 1 以方式 0 产生周期为 500s的等 宽正方波连续脉冲，并由 P1.0 输出，以查询方式完成。 1计算计数初值要产生 500s的等宽正方波脉冲，只需在
13、P1.0 端以 250s为周期交替输出高低电平 即可实现，为此定时时间应为 250s。使用 6MHz 晶振，则一个机器周期为 2s。方式 0 为 13 位计数结构。设待求的计数初值为 X，则： （213 X ）2106 = 256106 求解得：X = 8067，二进制数表示为 1111110000011B，十六进制表示，高 8 位为： 0FCH，低 5 位为 03H。其中高 8 位放入 TH1，即 TH1 = 0FCH；低 5 位放入 TL1，即 TL1= 03H。 2 TMOD 寄存器初始化为把定时器/计数器 1 设定为方式 0，则 M1M0 = 00；为实现定时功能，应使 C/= 0；为
14、实现定时器/计数器 1 的运行控制，则 GATE = 0。定时器/计数器 0 不用，有关位设 定为 0。因此 TMOD 寄存器应初始化为 00H。 3由定时器控制寄存器 TCON 中的 TR1 位控制定时的启动和停止 TR1 = 1 启动，TR1= 0 停止。 4程序设计 MOVTMOD ，# 00H；设置 T1 为工作方式 0 MOVTH1 ，# 0FCH；设置计数初值 MOVTL1 ，# 03H MOVIE ，# 00H；禁止中断 LOOP：SETBTR1；启动定时 JBCTF1 ，LOOPl；查询计数溢出 AJMPLOOP LOOP1：MOVTH1 ，# 0FCH；重新设置计数初值 MO
15、VTL1 ，# 03H CLRTF1；计数溢出标志位清“0” CPLP1.0；输出取反 AJMPLOOP；重复循环五、定时工作方式五、定时工作方式 1 1方式 1 是 16 位计数结构的工作方式，计数器由 TH0 全部 8 位和 TL1 全部 8 位构成。当为计数工作方式时，计数值的范围是165536（216） 当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为（216计数初值） 晶振周期12 或（216计数初值） 机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同（s） 。 例 5-2 题目同例 5.1，但以中断方式完成。单片机晶振频率为 6MHz，使用定时 器 1 以工作方式 1 产生周期为 500s的等宽正方波连续脉冲，并由 P1.0 输出。 1计算计数初值 TH1 = 0FFH TL1 = 83H 2TMOD 寄存器初始化 TMOD = 10H 3程序设计 主程序： MOVTMOD ，# 00H；设置 T1 为工作方式 0 MOVTH1 ，# 0FFH；设置计数初值 MOVTL1 ，# 0A1H SETBEA；开中断 SETBET1；定时器 1 允许中断 LOOP：SETBTR1；定时开始 HERE：SJMP
