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1、第6章 机械工业出版社同名教材 配套电子教案,单片机原理与控制技术,第3版,第6章 80C51片内功能部件,中断系统、定时/计数器和串行口是单片机片内非常重要的功能部件， 80C51有五个中断源，两个16位定时/计数器，一个全双工串行口。,6.1 80C51中断系统,6.1.1 中断概述, 什么叫中断？,CPU暂时中止其正在执行的程序， 转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序， 等处理完毕后再返回执行原来中止的程序，叫做中断。, 为什么要设置中断？, 提高CPU工作效率, 具有实时处理功能, 具有故障处理功能, 实现分时操作, :外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。 :外部中断1，中断
2、请求信号由P3.3输入。 T0:定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。 T1:定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。 串行中断:包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。,6.1.2 中断源和中断控制寄存器, 中断源,中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。,80C51单片机的中断源共有5个， 其中2个为外部中断源，3个为内部中断源：, 中断控制寄存器,80C51单片机中涉及中断控制的有中断请求、中断允许和中断优先级控制3个方面4个特殊功能寄存器：, 中断请求：定时和外中断控制寄存器TCON; 串行控制寄存器SCON; 中断允许控制寄存器IE; 中断优先级
3、控制寄存器IP。,INT0、INT1、T0、T1中断请求标志放在TCON中 串行中断请求标志放在SCON中。, 中断请求控制寄存器,TCON位功能: TF1:T1溢出中断请求标志,T1计数溢出后，F1=1 TF0:T0溢出中断请求标志,T0计数溢出后，F0=1 IE1:外中断中断请求标志,当P3.3引脚信号有效时，IE1=1 IE0:外中断中断请求标志,当P3.2引脚信号有效时，IE0=1 IT1:外中断触发方式控制位, IT1=1，边沿触发方式；IT1=0，电平触发方式。 IT0:外中断触发方式控制位,其意义和功能与IT1相似。,串行控制寄存器SCON, TI 串行口发送中断请求标志 RI
4、串行口接收中断请求标志,SCON的结构、位名称、位地址和功能如下：, 中断允许控制寄存器IE, EA： CPU中断允许控制位。 EA=1，CPU开中；EA=0，CPU关中，且屏蔽所有5个中断源。 EX0：外中断INT0 中断允许控制位。EX0=1，开中；EX0=0，关中。 EX1：外中断INT1 中断允许控制位。EX1=1，开中；EX1=0，关中。 ET0 ：定时/计数器T0中断允许控制位。ET0=1，T0开中；ET0=0，T0关中。 ET1： 定时/计数器T1中断允许控制位。ET1=1，T1开中；ET1=0，T1关中。 ES： 串行口中断（包括串发、串收）允许控制位 。 ES=1，串行口开中
5、；ES=0，串行口关中。,说明: 80C51对中断实行两级控制，总控制位是EA， 每一中断源还有各自的控制位对该中断源开中或关中。 首先要EA=1，其次还要自身的控制位置“1”。,80C51有5个中断源，划分为二个中断优先级：高优先级和低优先级。, 中断优先级控制寄存器IP, PX0：中断优先级控制位。PX0=1，为高优先级；PX0=0，为低优先级。 PX1：中断优先级控制位。控制方法同上。 PT0：T0中断优先级控制位。控制方法同上。 PT1：T1中断优先级控制位。控制方法同上。 PS： 串行口中断优先级控制位。控制方法同上。,中断处理过程大致可分为四步： 中断请求、中断响应、中断服务和中断
6、返回。,6.1.3 中断处理过程,中断源发出中断请求信号，相应的中断请求标志位(在中断允许控制寄存器IE中)置“1”。, 中断请求, 中断响应,CPU查询（检测）到某中断标志为“1”，在满足中断响应条件下，响应中断。, 中断响应条件：,该中断已经“开中”； CPU此时没有响应同级或更高级的中断； 当前正处于所执行指令的最后一个机器周期； 正在执行的指令不是RETI或者是访向IE、IP的指令， 否则必须再另外执行一条指令后才能响应。, 中断响应操作, 保护断点地址； 撤除该中断源的中断请求标志； 关闭同级中断； 将相应中断的入口地址送入PC；,80C51五个中断入口地址： ：0003H T0 ：
7、000BH ：0013H T1 ：001BH 串行口 ：0023H, 执行中断服务程序,中断服务程序应包含以下几部分： 保护现场 执行中断服务程序主体，完成相应操作 恢复现场, 中断返回,在中断服务程序最后，必须安排一条中断返回指令RETI， 当CPU执行RETI指令后，自动完成下列操作： 恢复断点地址。 开放同级中断，以便允许同级中断源请求中断。, 中断响应等待时间,若排除CPU正在响应同级或更高级的中断情况， 中断响应等待时间为: 38个机器周期,中断源发出中断请求，相应中断请求标志置“1”。 CPU响应中断后，必须清除中断请求“1”标志。 否则中断响应返回后，将再次进入该中断，引起死循环
8、出错。, 中断请求的撤除, 对串行口中断，用户应在串行中断服务程序中用软件清除TI或RI。, 对外中断电平触发方式，需要采取软硬结合的方法消除后果。, 对定时/计数器T0、T1中断，外中断边沿触发方式， CPU响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志。,80C51中断优先控制首先根据中断优先级，此外还规定了同一中断优先级之间的中断优先权。其从高到低的顺序为： INT0、INT1、T0、T1、串行口。 中断优先级是可编程的，而中断优先权是固定的，不能设置，仅用于同级中断源同时请求中断时的优先次序。, 中断优先控制和中断嵌套, 中断优先控制,、,80C51中断优先控制的基本原则：, 同一中断
9、优先级中，若有多个中断源同时请求中断， CPU将先响应优先权高的中断，后响应优先权低的中断。, 同优先级中断不能互相中断。 即某个中断一旦得到响应，与它同级的中断就不能再中断它。, 高优先级中断可以中断正在响应的低优先级中断，反之则不能。, 中断嵌套,当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行的低优先级中断,转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。 中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先级也不能相互“中断”。,中断嵌套结构类似与调用子程序嵌套，不同的是： 子程序嵌套是在程序中事先按排好的；中断嵌套是随机
10、发生的。 子程序嵌套无次序限制，中断嵌套只允许高优先级“中断”低优先级。,6.1.5 中断C51编程,void 函数名( ) interrupt n using m 中断函数体语句；, 中断函数无返回值，也不带参数。 因此，返回值类型为void，函数名后括号内无形式参数表。 interrupt是C51关键字，表示该函数是一个中断服务子函数； n=04（常正整数），对应中断源编号。, using是C51关键字，主要用于中断函数内选择工作寄存器组， m=03（常正整数），对应工作寄存器区编号。 using m允许缺省，缺省时，不进行工作寄存器组切换， 但所有在中断函数内用到的工作寄存器将被压栈保护
11、。 中断函数不能被非中断调用。 允许在中断函数中调用其他子函数，但被调用子函数使用的工作寄存器组 必须与中断函数使用的工作寄存器组相同，否则会出错。, 设置堆栈指针SP 定义中断优先级 定义外中断触发方式 开放中断 安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。,6.1.4 中断系统的应用, 中断初始化,中断服务子程序内容要求： 在中断服务入口地址设置一条跳转指令，转移到 中断服务程序的实际入口处。 根据需要保护现场。 中断源请求中断服务要求的操作，这是中断服务程序的主体。 恢复现场。与保护现场相对应，注意先进后出、后进先出操作原则。 中断返回，最后一条指令必须是RETI。, 中断服务主程
12、序, 中断系统应用举例,【例6-1】 出租车计价器计程方法是车轮每运转一圈产生一个负脉冲， 从外中断P3.2引脚输入，行驶里程为轮胎周长运转圈数， 设轮胎周长为2m，试实时计算出租车行驶里程（单位米）， 数据存32H、31H、30H。,解： C51编程如下：,Proteus虚拟仿真调试：参阅与本书配套的（免费下载）。,定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。,6.2 80C51定时/计数器,6.2.1 定时/计数器概述,1）80C51单片机内
13、部有两个定时/计数器T0和T1， 其核心是计数器，基本功能是加1。 2）对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器； 对片内机周脉冲计数，是定时器。 3）计数器由二个8位计数器组成。 4）定时时间可编程设定，设置初值后，加1计满后溢出。 调整计数器初值，即调整了定时时间和计数值。 5）作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚输入。 且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24。,TCON低4位与外中断INT0、INT1有关，已在中断中叙述。 高4位与定时/计数器T0、T1有关。 TF1:定时/计数器T1溢出标志。 TF0:定时/计数器T0溢出标志。 TR1:定时/计数器T1运行控制位。TR1=
14、1,T1运行;TR1=0,T1停。 TR0:定时/计数器T0运行控制位。TR0=1,T0运行;TR0=0,T0停。 TCON的字节地址为88H，每一位有位地址，均可位操作。,6.2.2 定时/计数器的控制寄存器, 定时/计数器工作方式控制寄存器TMOD,TMOD用于设定定时/计数器的工作方式，低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。, M1M0 工作方式选择位。可选择4种工作方式,C/ = 1，为计数工作方式，对外部事件脉冲计数，负跳变脉冲有效。 C/ = 0，为定时工作方式，对片内机周脉冲计数，用作定时器。, GATE 门控位。 GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制
15、。 GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制 。,TMOD字节地址89H，不能位操作，设置TMOD须用字节操作指令。,13位计数器，由TL0低5位和TH0 8位组成，最大计数值213 =8192,6.2.3 定时/计数器工作方式, 工作方式1, 工作方式0,16位计数器，最大计数值为216 =65536。, 工作方式2,8位计数器，仅用TL0计数，最大计数值为28 =256。 计满溢出后，TH0中的初值装入TL0。, 工作方式3,TL0使用T0原有的控制寄存器资源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0, 组成一个8位的定时/计数器； TH0借用T1的中断溢出标志T
16、F1,运行控制开关TR1,只能对片 内机周脉冲计数,组成另一个8位定时器(不能用作计数器)。 T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将 输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。,方式3仅适用于T0，T1无方式3。 T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。,其中: N与工作方式有关：方式0时，N=13； 方式1时，N=16； 方式2、3时，N=8。 机周时间与主振频率有关：机周时间=12/fosc fosc=12MHz时，1机周=1s； fosc=6MHz 时，1机周=2s。,6.2.4 定时/计数器的应用, 计算定时/计数初值,【例6-4】 已知fOSC=12MHz，要求在P1.0引脚
