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1、课 题第4章 中断系统、定时器/计数器和串行口4.1 中断系统学 时 2学时授课类型理论讲授教学目标1知识目标 掌握89S51单片机中断系统结构及中断处理过程；学会编写利用中断方式实现数据输入/输出程序；了解外部中断源扩展的方法。2能力目标通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。3情感目标通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点189S51单片机中断系统结构及中断处理过程。教 法采用“媒体演示分析概括巩固提高”的教学模式教学过程过程设计创设情景导入： 中断系统是单片机系统中重要部分，本节就
2、着重研究8051的中断系统。了解中断的概念理解89S51中断系统结构掌握89S51中断的处理过程结合具体任务分析中断系统及其中断程序的编写一、 输入/输出方式及中断的概念1输入/输出方式 CPU与外设的信息交换称为输入/ 输出。输入/ 输出有三种：无条件传送方式、查询方式和中断方式。其执行过程如图4.1： （a）无条件传送方式 （b）查询传送方式 （c）中断传送方式图4.1 输入/输出方式示意图2中断的概念 中断 CPU正在执行程序的过程中,由于CPU之外的某种原因,有必要暂停该程序的执行,转而去执行相应的处理程序,待处理程序结束之后,再返回原程序断点处继续运行的过程。 中断系统实现中断过程的
3、软、硬件系统。 中断源提出中断申请的来源。中断源一般有外设、定时时钟、故障源等。 主程序与中断服务程序CPU执行的当前程序称为主程序。CPU转去对突发事件的处理程序,称为中断服务程序。中断优先级当多个中断源同时申请中断时,为了使CPU能够按照用户的规定先处理最紧急的,然后再处理其他事件,中断系统设置有中断优先权排队电路,通过用户的设置,排在前面的中断源称为高级中断,排在后面的称为低级中断。中断嵌套当CPU响应某一中断源请求而进入中断处理时,若更高级别的中断源发出申请,则CPU暂停现行的中断服务程序,去响应优先级更高的中断,待更高级别的中断处理完毕后,再返回低级中断服务程序,继续原先的处理,这个
4、过程称为中断嵌套。低级中断不能中断优先级高的中断,同级中断不能中断优先级相同的中断。二、89S51中断系统结构 1中断源 89S51的5个中断源分别为:2 个外部中断(由INT0、INT1引脚输入中断请求信号)、2个片内定时器/ 计数器溢出中断(T0、T1)、1个片内串行口中断(TX发送、RX接收)。2中断请求标志寄存器 中断系统设置有中断请求标志寄存器,它由定时器控制寄存器(TCON)和串行口控制寄存器(SCON)的若干位构成,如图所示：（a）TCON中断标志 （b）SCON中断标志当某一中断源发出有效的请求信号时,相应的标志位置1,否则为0。3中断允许控制寄存器IE 为了有效地控制中断过程
5、,中断系统设置有中断允许控制寄存器IE,它控制着中断的允许与禁止。IE结构如图所示。4中断优先级控制寄存器IP 89S51有2级中断优先级,每一个中断源都可以软件设置为高级中断或低级中断,由中断优先级控制寄存器IP控制。IP寄存器结构如图所示。5中断硬件查询电路 若CPU同时接收到两个不同优先级的中断时,则先处理高级中断。若CPU同时接收的是多个同级中断时,则通过内部硬件查询逻辑电路,按查询顺序确定应先响应哪一个中断请求。在同级中断中,查询顺序(由高到低)是:外部中断0、定时器T0 中断、外部中断1、定时器T1 中断、串行口中断。 注意，这种同级中断的查询顺序只在同时申请中断时确定先后次序,但
6、不能引起中断嵌套。三、中断的处理过程89S51中断的处理过程如图：1中断查询 CPU在每个机器周期结束时查询中断源是否有中断申请,若没有,则继续当前任务;若有,则自动设置相应中断请求标志位。各中断源的申请信号如下表。中断源有效的申请信号设置的标志位外部中断0IT0位=0时，引脚为低电平申请中断；IT0位=1时，引脚有1到0的负跳变信号申请中断IE0=1定时器T0中断当T0计满溢出时申请中断TF0=1外部中断1IT1位=0时，引脚为低电平申请中断；IT1位=1时，引脚有1到0的负跳变信号申请中断IE1=1定时器T1中断当T1计满溢出时申请中断TF1=1串行口中断当发送完一帧数据时申请中断TI=1
7、当接收完一帧数据时申请中断RI=12中断的响应条件 只有同时满足以下条件时，才会响应中断。 中断请求标志为1。 CPU中断开放,即EA = 1且相应中断允许位= 1。 无同级或更高优先级中断正在被服务。 若现行指令为中断返回RETI或访问IE、IP寄存器指令,必须执行完该指令和紧接着的下一条指令后才能响应中断。3响应中断 设置相应的优先级状态触发器。 保护现行程序断电地址。 进入指定的中断服务程序入口地址。89S51规定各中断源有相应的服务程序入口地址，见下表。中断源中断服务程序入口地址外部中断00003H定时器T0中断000BH外部中断10013H定时器T1中断001BH串行口中断0023H
8、4执行中断服务程序 在中断服务程序中不仅要完成相应的服务任务,而且要考虑现场保护与现场恢复,以便保护主程序中不应破坏的数据。5中断返回 在中断服务程序的结尾必须有一条中断返回指令RETI。 作用：清除响应时设置的优先级状态触发器 恢复主程序断点地址,即把堆栈的内容送给PC6中断请求的撤除 CPU响应某中断请求后，在返回之前必须撤除中断请求。 89S51的中断系统在响应中断后，能够自动清除两个定时器的中断请求标志TF1、TF0；对边沿触发下的两个外部中断请求标志IE1、IE0，必须撤除引脚上的请求信号，才能根本上对请求标志清0。四、任务演示见动画十二单片机与打印机数据传送。总 结中断系统在单片机
9、中极为重要，通过本节的学习，我们全面了解了8051中断系统的结构、处理过程及其应用。思 考 题知识扩展：外部中断源的扩展 链接到PPT的相关内容课 题第4章 中断系统、定时器/计数器和串行口4.2 定时器/计数器学 时 2学时授课类型理论讲授教学目标1知识目标掌握定时器/计数器结构及四种工作方式；学会使用定时器/计数器的计数功能，并编写相应控制程序；学会使用定时器/计数器的定时功能，并编写相应控制程序；2能力目标通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。3情感目标通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热
10、情。教学重点189S51定时器/计数器T0、T1。教 法采用“媒体演示分析概括巩固提高”的教学模式教学过程过程设计创设情景导入： 单片机的一个重要作用是工业控制，在此领域中，时常用到定时控制、延时或计件操作，这些都要涉及到单片机内部集成的定时器/计数器。掌握定时器/计数器T0、T1的结构掌握寄存器TMOD和寄存器TCON，并会根据系统连接来写出寄存器地址掌握定时器/计数器T0、T1的四种工作方式的工作原理熟记计算公式，会写初始化程序结合任务掌握定时器/计数器T0、T1的定时和计数功能及其应用 89S51单片机内部集成有两个16位定时器/计数器T0、T1。一、定时器/计数器T0、T1的结构1定时
11、器的总体结构 定时器/计数器T0、T1的结构如图所示。各部分的组成及功能？ 2定时器方式寄存器TMOD 特殊功能寄存器TMOD用于控制定时器/ 计数器的启动方式、计数脉冲源的选择、工作方式的选择。此寄存器只能字节寻址，复位时，TMOD=00H。其各位含义如图所示。3定时器控制寄存器TCON此寄存器复位时，TCON=00H。其各位含义如图所示。二、定时器/计数器T0、T1的工作方式定时器/计数器的工作过程如下图所示。定时器/计数器有四种工作方式。1方式0方式0的原理图如图所示。工作原理： 在方式0下，T0和T1工作在13位的定时/计数器方式，由TH0的高8位和TL0的低5位组成。 TL0的低5位
12、进位时,TH0加1,TH0最高位进位(即溢出)时,设置TF0=1，申请中断。若CPU 响应中断,系统自动对TF0复位。 C/=0，为定时功能；C/=1，为计数功能。 定时器T0的启动控制由门控位GATE、启动位TR0、引脚INT0的逻辑组合确定。定时时间t与计数器的位数、设置的计数处置、时钟频率有关，计算公式如下：t=(计数最大值-x初值)机器周期=(-x初值)12/fosc其中 x初值:时间常数；fosc:时钟频率若fosc=12MHz，则方式0的最大定时时间T=(-0)12/ fosc = 8.192 ms例1：若设置定时器T1工作在方式0、定时功能,定时时间t=5 ms,启动由TR1控制。写出初始化程序。分析：方式0：设置M1、M0=00；定时功能：设置C/=0；TR1启动：设置GATE=0；利用计算公式可设置TH1=63H，TL1=18H
