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1、第五章 中断系统、定时器/计数器和串行口 5-1 MCS-51的中断系统 5-2 定时/计数器 5-3 MCS-51单片机的串行口,5-1 MCS-51的中断系统 一、中断概述 1、 中断源 中断源 指引起正在执行的程序中断，转而执行中 断服务程序的设备或事件。 可分为硬中断、软中断。 MCS-51单片机的5个中断源： 外部中断2个： 、 ，中断请求信号分别由P3.2、P3.3输入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。 入口地址：0003H，0013H。 定时/计数溢出中断2个：T0、T1,计数溢出时置“1”TF0、TF1位，从而发出内部中断请求。 入口地址：000BH，001BH。,串行中断1个
2、：串行接收或发送完一帧数据时就产 生一个内部中断请求RI或TI。 入口地址：0023H。 2、 中断处理过程 包含：中断请求、中断响应、中断服务、中断返 回四个阶段. 中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置 “1”，表示发出请求，并由CPU 查询。 中断响应：在一条指令的最后一个周期按优先级 顺序查询中断标志，为“1”并满足响应 条件时响应。,响应操作: 断点压栈撤除中断标志关闭低同级 中断允许中断入口地址送PC。 实际上响应中断的主要操作是有硬件自动产生一 条长调用指令LCALL。 中断服务：根据入口地址转中断服务程序，包含 保护现场、执行中断主体、恢复现场。 中断返回：断点出栈开放中断允
3、许返回原程序。 3、中断优先级及其嵌套 优先级 2个-高优先级、低优先级，可通过SFR 寄存器IP设置。 中断嵌套 原则为高优先级的中断不能被低优先 的中断所中断，同级中断不能相互中断。,4、中断控制的特点 中断是随机发生的，并且是可编程的。 通过执行特定功能的程序段而获得预定目的。 5、MCS-51中断汇集,二、中断控制 通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等 四个寄存器的设定而实现。 1、中断请求控制 （1）定时中断、外中断请求控制寄存器TCON 字节地址88H，位地址8FH88H，与中断请求有关的各位表示如下： TF1、TF0：T1/T0溢出中断请求标志。 IE1、IE0：
4、外中断/请求标志。 IT1、IT0：外中断/触发方式定义位，“1”后沿触发,（2）串行中断请求控制寄存器SCON 串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论 是发送标志还是接收标志，都将发生串行中断请求。 字节地址98H，位地址9FH98H，与中断请求有关的各位表示如下： TI为发送中断 ，RI为接收中断 ，为“1”时，请求中断，响应后必须由用户软件清零。 （3）中断请求的撤销 中断响应后，必须及时清除TCON、SCON中的已响应中断请求标志，否则，会引起中断的重复查询和响应。,外中断请求的撤销： 对于边沿触发方式：由于触发信号过后就消失，撤 销自然也就是自动的。 对于电平触发方式：需通
5、过软硬件结合的方法来实 现撤销。 定时中断请求的撤销：定时中断后，硬件自动清 “0”。 串行中断请求的撤销：不能自动清“0”，须用软件 的方法在中断服务子程序中进 行清“0”。 2、中断允许控制 由SFR寄存器IE设置，分二级允许控制。以EA位作为总控，以各中断源的允许位作为分控。,IE字节地址A8H，位地址AFHA8H，与中断允 许有关的各位表示如下： 单片机复位后，（IE）=00H，因此，整个中断系统为禁止状态。 3、中断优先级控制 由SFR寄存器IP设置，有2个优先级，相应位置 “1”，为高优先级。相应位置“0”，为低优先级。,IP字节地址B8H，位地址BFHB8H，与中断优先有关的各位
6、表示如下： 注意：5个中断优先位全部置“1”时，和全部清0效 果一样，为同优先级中断，按自然优先级处理，即为 T0 T1串行口，优先级依次从高到低。 三、中断应用 1、中断应用的准备工作,（1）中断初始化设置：定义SP、IP、IE和外中断触发 方式选择； （2）中断服务程序：中断入口、现场保护、中断主体 程序、恢复现场返回。 2、应用举例 例5-1 通过P1.0P1.7控制发光二极管，输出两种节 日灯，并利用外中断P3.2，在两种状态之间切换。 要求：主程序中状态：亮1灯左移循环,间隔1S，中断程序中的状态：以1秒间隔8灯依次亮起，再依次熄灭,循环3次后返回。,主流程图（略），程序如下： OR
7、G 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口 LJMP INT0 ORG 0030H MAIN： MOV SP， #60H SETB IT0 ；设定下跳有效 SETB EX0 ；开中 SETB EA MOV IP， #01H MOV A， #01H LOOP： MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP LOOP,中断服务程序流程图：,中断服务程序： INT0： PUSH ACC CLR A MOV R0， #00H LOOP1： SETB C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JNB ACC.7， LOOP1 LOOP2： CL
8、R C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JB ACC.7， LOOP2 INC R0 CJNE R0， #03H， LOOP1 POP ACC RETI DELAY： （略） ；1秒延时,5-2 定时/计数器 一、定时/计数器构成 1、定时方法 软件延时 通过执行循环而获得延时，短时间延时； 硬件延时 由硬件电路实现延时，长时间延时； 可编程定时 通过对系统时钟脉冲的计数而获得延时。 2、MCS-51单片机的定时/计数器 16位定时/计数器T0、T1，分别由4个8位计数器组成，均属SFR寄存器。 T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH； T1由TH1、TL1
9、构成，字节地址为8DH、8BH；,MCS-51单片机定时器结构示意图 3、MCS-51单片机定时/计数器的功能 归根结底是计数器。 （1）定时功能 对片内机器周期进行计数，即每 个机器周期产生一个计数脉冲，计数加1。,（2）计数功能 对片外从T0（P3.4）、T1（P3.5）引脚输入的外部脉冲信号进行计数，下降沿计数加1。 二、定时/计数器的控制寄存器 与定时/计数器有关的控制寄存器有3个： 1、定时器控制寄存器TCON（88H） SFR寄存器TCON既参与定时控制又参与中断控 制，有关定时控制的有4位，表示如下：,TF1/TF0：当T1/T0的计数器计数溢出时，该位置“1”。 TR1/TR0
10、：T1/T0运行控制位。软件将其置“1”时，启 动T1/T0工作。 2、设定定时器工作方式寄存器TMOD（89H） SFR寄存器TMOD用于2个定时器/计数器T1/T0的工作方式设定，各位的含义表示如下：,GATE：门控位，定义T1/T0的启动方式，逻辑如图： C/ ：定时/计数功能选择位。 为“0”，作定时器用；为“1”，作计数器用。 M1M0：工作方式选择位。 00 方式0 13位计数器 01 方式1 16位计数器 10 方式2 初值自动重装8位计数器,11 方式3 2个8位计数器，仅适用于T0 3、中断允许控制寄存器IE（A8H） 三、定时器/计数器工作方式 1、工作方式0 M1M0=0
11、0 13位计数器 （1）结构 由TH0的全部8位和TL0的低5位构成，如下页图。 当TL0低5位计数满时直接向TH0进位，并当全部13位 计数满溢出时，TF0置“1”。 （2）TMOD值： 作定时器：TMOD=0000 0 0 00=00H 作计数器：TMOD=0000 0 1 00=04H,（3）计数初值 最大计数值为213=8192 T=（213 计数初值） 机器周期（12/fosc） 计数初值=213 欲计数脉冲数=213 T/ 机器周期,2、工作方式1 M1M0=0116位计数器 方式1时的电路逻辑结构如图所示 作定时器，TMOD=01H； 作计数器，TMOD=05H； T=（216
12、计数初值） 机器周期（12/fosc） 计数初值=216 欲计数脉冲数=216 T/ 机器周期,例如：定时500us，fosc=6MHz时， 初值=216500/2=65536-250=65286=FF 06H 那么：TH0=FFH，TL0=06H 3、工作方式2 M1M0=10自动复位的8位计数器 以TL0作计数器，而TH0作为预置寄存器。当计数满溢出时，TF0置“1”，同时TH0将计数初值以硬件方法自动装入TL0。逻辑结构，如图所示：,作定时器，TMOD=02H； 作计数器，TMOD=06H； 最大计数值为28=256，若fosc=12MHz，则方式2的最大定时时间为256us。当作为定时
13、器用时，定时时间的计算公式： T=（28 计数初值） 机器周期（12/fosc） 计数初值=28 欲计数脉冲数=28 T/ 机器周期 例如：定时500，fosc=6MHz时，初值=28500/2=6= 06H 则：TH0=TL0=06H 4、工作方式3 M1M0=112个8 位计数器（仅限于T0） 在T0方式3下，T0、T1的设置和使用是不同的。 （1）T0方式3 TL0：使用T0原有控制资源，功能与方式0、1相同。 TH0：借用T1的TR1、TF1，只能对片内机器周期脉冲计数， 作8位定时器。,T0方式3时的T0、T1电路逻辑结构，如图所示,T0方式3时的T0初值计算完全同方式 2 （2）T
14、0方式3下的T1 T0方式3时 ，T1仍然可工作于方式0方式2，如 上页图所示。C/ 控制位仍可使T1工作在定时器或计 数器方式，只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用， 因而没有计数溢出标志可供使用，计数溢出时只能将 输出结果送至串行口，即用作串行口波特率发生器。 T0方式3下的T1方式2，因定时初值能自动恢复，用作波特率发生器更为合适。 四、定时/计数器的应用 【例5-2】 已知fosc=6MHz，利用T1定时500us，在P1.0 口输出周期为1ms的方波脉冲，使用方式0方式2编程。,解：1）方波波形如图所示： 2）计数初值： 方式0：计数初值=213 欲计数脉冲数=213 T/ 机
15、器周期 =213-500/2=1F06H TH1=F8H，TL1=06H 方式1：计数初值=216 欲计数脉冲数=216 T/ 机器周期 =216-500/2=FF06H TH1=FFH，TL1=06H 方式2：计数初值=28 欲计数脉冲数 =28 T/ 机器周期 =28-500/2=06H TH1=TL1=06H 3）定时到达P1.0的翻转方法：查询方式、中断方式 4）流程、程序如下：,方式0：采用查询方式 程序： 流程： ORG 0030H START： MOV TMOD，#00H MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H MOV IE， #00H SETB TR1 WT： JNB TF1， WT CPL P1.0 CLR TF1 MOV TH1， #0F8H MOV TL1， #06H SJMP WT,方式1：采用中断方式 ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOV TMOD，#10H MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #0000 1000B SETB TR1 SJMP 中断服务程序： ORG 0100H CPL P1.0 MOV TH1， #0
