单片机简易秒表的设计

《单片机简易秒表的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机简易秒表的设计（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、情境三 简易秒表n子情境一 中断系统 n子情境二 定时/计数器 n子情境三 基于单片机控制的秒表1子情境一 中断系统n一、任务目标 n 通过学习使读者了解中断的基本概念，中断的执行 过程，中断的控制方法和具有中断的单片机控制程序编 写。n二、任务分析n 当CPU正在处理某项事务的时候，如果系统出现了 某些急需处理的异常情况或特殊的请求，这时要求CPU 暂停正在处理的工作，而转去处理这个随机发生的紧急 或特殊事件，待该事件处理完后，自动回到原来被中断 的地方，继续执行被中断的程序，这个过程称做中断。 2n 51系列单片机中断系统，是众多8位单片机中功能 较强的一种，可以提供5个中断源，分别是外部

2、中断0、 外部中断1、定时/计数器T0、定时/计数器T1和串行口 中断。 n中断处理过程由以下几个阶段完成。n（1）中断请求n当中断源发出中断请求时，将相应的中断请求标志位置 “1”。子情境一 中断系统3n（2）中断允许控制n 51系列单片机有专门的中断允许寄存器IE对中断源 的开放或屏蔽进行两级控制。当IE的控制位EA=“0”时， 屏蔽所有的中断申请；当EA=“1”时，CPU开放允许控制 的第一级，但5个中断源是否响应中断请求，还要看IE中 与这5个中断源直接对应的中断允许控制位的状态，当 对应位的状态为“1”时，则允许响应相应的中断请求，否 则不响应中断请求。 子情境一 中断系统4n （3

3、）中断查询n CPU查询TCON和SCON中的各个中断标志位的状态 ，确定有哪个中断源发生请求，查询时根据中断优先级 控制寄存器IP的状态，按优先级顺序进行，如果查询某个 中断源所对应的中断标志位为“1”，表明有中断请求发生 ，在中断允许的情况下，紧接着从下一机器周期开始进 行中断响应。 子情境一 中断系统5n（4）中断响应n1）中断响应条件n 51系列单片机CPU响应中断的条件有以下3个。n 有中断源发出中断请求。n 中断总允许控制位EA=“1”，即CPU允许所有中断源申 请中断。n 申请中断的中断源其中断允许控制位为“1”，即该中断 源可以向CPU申请中断。n当以上3个条件都满足时，中断请

4、求才可能被CPU响应。 子情境一 中断系统6n 2）中断响应过程n 当中断源发出中断请求后，满足中断响应条件，且不 存在受阻情况时，CPU将立即响应该中断请求，如有多个 中断源同时提出中断请求时，将按中断源的优先级别做出 响应，先响应高优先级的中断源，后响应低优先级的中断 源。在响应中断请求后，先将断点地址压入堆栈保存，以 备中断结束后返回原程序；接着将相应中断处理程序的入 口地址送入程序计数器PC，使程序转向该中断入口地址， 并执行中断服务程序。子情境一 中断系统7n（5）中断处理n 中断处理分保护现场、中断服务、恢复现场和中断返 回4个步骤。保护现场是指中断响应后，在中断服务程序 的开头采

5、用PUSH指令将服务程序中要使用的累加器、通 用寄存器中的数据压入堆栈。在现场保护时应关闭中断， 预防正在保护数据时又响应中断级别更高（中断嵌套）的 中断请求，而丢失数据；然后紧接着根据中断事件的要求 编写中断服务程序；在中断服务结束后，立即关闭中断， 然后通过POP指令恢复现场；最后用中断返回指令RETI， 硬件自动将存放在堆栈中的断点地址弹出至PC，使CPU继 续执行原来的程序。子情境一 中断系统8n三、相关知识 n 下面对中断控制中用到的4个专用寄存器的相关知识 进行讲解。n 51系列单片机为用户提供了4个专用寄存器：定时/计 数器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中断 允许

6、控制寄存器（IE）、中断优先级控制寄存器IP，来 控制单片机的中断系统。子情境一 中断系统9n1定时/计数器控制寄存器n 该寄存器用于锁存外部中断请求标志以及定时/计数 器的溢出中断请求标志等。进行字节操作时，寄存器地 址为88H；按位操作时，各位的地址为88H8FH。寄存 器各位的含义及位地址如表4-2所示。 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH 89H88H位符号TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0子情境一 中断系统表4-2定时/计数器控制寄存器10 其中与中断有关的控制位共4位。 （1）IT0 和IT1外部中断T0和T1的中断请求触发方式 控制位 IT0（IT1）=1：

7、脉冲触发方式，下降沿有效（下降沿时产 生中断请求）。 IT0（IT1）=0：电平触发方式，低电平有效（低电平时产 生中断请求）。 （2）IE0和IE1外中断请求标志位 当CPU采样到（或）端出现有效中断请求信号时，IE0（ IE1）位由硬件置1，当中断响应完成转向中断服务程序时 ，由硬件把IE0（或IE1）清0。 高4位的功能在本章第二节中讲解。子情境一 中断系统11n2串行口控制寄存器n 进行字节操作时，寄存器地址为98H；按位操作时， 各位的地址为98H9FH。寄存器的各位含义及位地址如 表4-3所示。 位地址 9FH 9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符号 SM0SM1SM2R

8、ENTB8RB8TIRI表4-3 串行口控制寄存器子情境一 中断系统12n 其中与中断有关的控制位共两位。n（1）TI串行口发送中断请求标志位n 当发送完一帧串行数据后，由硬件置1；在转向中断 服务程序后，用软件清0。n（2）RI串行口接收中断请求标志位n 当接收完一帧串行数据后，由硬件置1；在转向中断 服务程序后，用软件清0。串行中断请求由TI和RI的逻辑 或得到，即无论是发送标志还是接收标志，都会产生串行 中断请求。子情境一 中断系统13n3中断允许控制寄存器n 进行字节操作时，寄存器地址为0A8H；按位操作时 ，各位的地址为0A8H0AFH。寄存器的各位含义及位地 址如表4-4所示。 表

9、4-4 中断允许控制寄存器位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位符号EA / /ESET1EX1ET0EX0子情境一 中断系统14n 其中与中断有关的控制位共6位。 （1）EA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 由各中断源中断允许控制位进行设置。 （2）EX0和EX1外部中断0和外部中断1的中断 允许控制位。 EX0（EX1）=0：禁止外部中断。 EX0（EX1）=0：允许外部中断。子情境一 中断系统15 （3）ET0和ET1定时/计数器中断允许控制位 ET0（ET1）=“0”：禁止定时/计数器中断。 ET0

10、（ET1）=“1”：允许定时/计数器中断。 （4）ES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。子情境一 中断系统16 4中断优先级控制寄存器 51系列单片机的中断优先级控制比较简单，因为系统 只定义了高、低两个优先级。高优先级用“1”表示，低优先 级用“0”表示。各中断源的优先级由中断优先级寄存器进行 设定。IP寄存器地址为0B8H，位地址为0BFH0B8H。 该寄存器的位含义及位地址如表4-5所示。位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H 位符号/PSPT1PX1FT0PX0表4-5 中断优先级控制寄存器子情境一 中断系统17 （1）PX0

11、外部中断0的中断优先级设定位； （2）PT0定时/计数器0的中断优先级设定位； （3）PX1外部中断1的中断优先级设定位； （4）PT1定时/计数器1的中断优先级设定位； （5）PS串行口中断优先级设定位。 以上各位设置为0时，则相应的中断源为低优先级； 设置为1时，则相应的中断源为高优先级。子情境一 中断系统18 优先级的控制原则是： 当两个不同优先级的中断源同时提出中断请求，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 中断请求可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌 套，51系列单片机最多只有两级中断嵌套。 如果同级的多个中断同时出现，则按CPU查询次序确 定哪个中断请求被

12、响应。其查询次序为 外部中断0定时/计数器0溢出中断外部中断1定 时/计数器1中断串行中断。子情境一 中断系统19n1简述中断处理过程。n2简述中断编程结构。n3单片机如何确定5个中断源的中断优先级别？分别写 出中断优先级控制寄存器IP=05H和IP=00H时5个中断源 的中断优先级顺序。n4用伟福6000软件或Keil uVision2软件输入本节任务二 的源程序并编译调试。n5用Proteus软件绘制出本节任务二仿真电路图并仿真 运行。n6根据本节任务二的电路原理图连接成电路板，用编程 器将仿真通过的程序烧录到单片机中，脱机运行并观察 电路运行情况。子情境一 中断系统 思考与练习20n一、

13、任务目标n 本任务让读者掌握定时/计数器的工作原理，掌握定 时/计数器的工作方式及定时/计数初值的计算，熟悉定 时/计数器的编程结构，了解定时/计数器的应用领域。n二、任务分析n 51系列单片机有两个16位可编程的定时/计数器， 分别称为定时/计数器T0和T1。其实就是由两个独立的8 位专用寄存器TH0，TL0和TH1，TL1组成16位加法计数 器。它们各自都兼有定时和计数的功能。分别由工作方 式寄存器TMOD和控制寄存器TCON对定时/计数器的工作 方式、启停及溢出中断请求进行控制。子情境二 定时/计数器 21n1定时/计数器工作在定时方式时n 当定时/计数器工作方式寄存器TMOD中的功能选

14、择 位为“0”时，定时/计数器工作于定时方式。此时定时器T0 或T1对机器周期进行计数，当启动控制位TR0和TR1为1时 ，定时器就从某一初始值开始计数，每一机器周期定时器 加1，当计数值达到最大值时计数溢出，将定时器的溢出 标志位TF0或TF1置1，并提出一次中断请求，如允许定时 器中断的话，将产生一次定时器中断，进行定时器溢出中 断服务处理；如采用查询方式进行定时器溢出处理的话， 则程序查询到TF0或TF1位为1时，就进行相应的定时器溢 出处理操作。子情境二 定时/计数器22n 2定时/计数器工作在计数方式时n 当定时/计数器工作方式寄存器TMOD中的功能选择 位为“1”时，定时/计数器工

15、作于计数方式。此时计数器T0 或T1对外部计数脉冲（外部引脚T0（P3.4）或T1（P3.5 ）输入的计数脉冲信号）进行计数，每来一个外部输入 脉冲信号计数器加1。在计数工作方式时，单片机每个机 器周期对外部引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）电平进行一 次采样，当在某一机器周期采样到高电平，跟接着在下 一机器周期采样到低电平时，则在再下一机器周期计数 器加1；所以计数工作方式时是对外部输入的负脉冲进行 计数，计数器每次加1需用两个机器周期，则计数脉冲信 号的最高频率为机器周期频率的二分之一。 子情境二 定时/计数器23n 当启功控制位TR0和TR1位为1时，计数器从某一初始 值开始计数，每来一个外部计数脉冲计数器加1，当计数 值达到最大值时，计数器溢出，将计数器的溢出标志位 TF0或TF1置“1”，并提出一次中断请求，如允许计数器中 断的话，将产生一次中断请求，进行计数器溢出中断服务 处理