1、華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練C51C51中斷系統中斷系統一一、中斷、中斷概述概述二、中斷源和中斷控制寄存器二、中斷源和中斷控制寄存器三、中斷處理過程三、中斷處理過程四、中斷優先控制與中斷嵌套四、中斷優先控制與中斷嵌套五、五、C51C51中斷實中斷實訓訓C51C51定時定時/ /計數器計數器一、定時一、定時/ /計數器計數器概述概述二、定時二、定時/ /計數器的計數器的控制控制三、定時三、定時/ /計數器實計數器實訓訓華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術

2、強化訓練 什么叫中斷什么叫中斷？ CPU暫時中止其正在執行的程序，轉去執行請求中斷的那個外設或事件的服務程序，等處理完畢后再返回執行原來中止的程序, 叫做中斷中斷。 為什么要設置中斷為什么要設置中斷？（1）提高CPU工作效率（2）具有實時處理功能（3）具有故障處理功能（4）實現分時操作一、中斷概述一、中斷概述華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練3. 3. 中斷中斷響應過程流程圖響應過程流程圖（1）在每條指令結束后, 系統都自動自動檢測中斷請求信號檢測中斷請求信號, 如果有中斷請求，且CPU處于開中斷狀態開中斷狀態下, 則響

3、應中斷。 （2）保護保護現場現場, 在保護現場前, 一般要關中斷, 以防止現場被破壞。保護現場一般是用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧。一、中斷概述一、中斷概述中斷響應過程中斷響應過程主程序斷點繼續主程序響應中斷請求中斷服務程序返回主程序華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練C51C51系列單片機的中斷系統如圖所示。系列單片機的中斷系統如圖所示。二、中斷系統結構和二、中斷系統結構和中斷中斷控制控制華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練1. 1. 中斷

4、源中斷源 中斷源是指能發出中斷請求，引起中斷的裝置或事件裝置或事件。 80C51單片機的中斷源共有5 5個，其中2 2個外部中斷個外部中斷源源，2 2個定時器個定時器/ /計數計數器中斷源，器中斷源，1 1個串行中斷源個串行中斷源：（1 1）INT0INT0: :外部中斷外部中斷0 0（2 2）INT1INT1: :外部中斷外部中斷1 1（3 3）T0T0: :定時定時/ /計數器計數器0 0溢出中斷溢出中斷（4 4）T1T1: :定時定時/ /計數器計數器1 1溢出中斷溢出中斷（5 5）串行）串行中斷中斷: :包括包括串行接收中斷串行接收中斷RIRI和和串行發送中斷串行發送中斷TITI。二、

5、中斷系統結構和二、中斷系統結構和中斷中斷控制控制各個中斷源對應的各個中斷源對應的I/OI/O引腳是什么？引腳是什么？華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練2. 2. 中斷控制寄存器中斷控制寄存器 C51 C51單片機單片機中涉及中斷控制的有中涉及中斷控制的有3 3個方面個方面4 4個特殊功能寄存器個特殊功能寄存器： 中斷請求：定時和外中斷控制寄存器中斷請求：定時和外中斷控制寄存器TCON;TCON; 串行串行控制寄存器控制寄存器SCON;SCON; 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IE;IE; 中斷優先級控制寄存器中斷優

6、先級控制寄存器IPIP。 二、中斷系統結構和二、中斷系統結構和中斷中斷控制控制華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練（1 1）中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IEIE 80C5180C51對中斷源的開放或關閉由中斷允許控制寄存器對中斷源的開放或關閉由中斷允許控制寄存器IEIE控制。控制。中斷允中斷允許寄存器許寄存器IEIE各位的定義如圖所各位的定義如圖所示示u EA：中斷總開關；u ET0/ET1(ET2特殊的，可不理會)：定時器的中斷開關；u EX0/EX1：外部中斷開關；u ES：串口中斷開關；使用說明使用說明: :

7、 80C5180C51對中斷實行兩級控制，總控制位是對中斷實行兩級控制，總控制位是EAEA，每一中斷源還有各自，每一中斷源還有各自的控制位的控制位。通過編程的方式來設置各自的通過編程的方式來設置各自的值，值為值，值為1 1時有效。首先時有效。首先要要EA=1EA=1，其次還要自身的控制位置，其次還要自身的控制位置“1”1”。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練（2 2）中斷優先級寄存器）中斷優先級寄存器IPIP 80C51 80C51中斷優先控制首先根據中斷優先級，此外還規定了同一中斷優先中斷優先控制首先根據中斷優先級，此

8、外還規定了同一中斷優先級之間的中斷優先權。級之間的中斷優先權。中斷優先級中斷優先級寄存器寄存器IPIP各位的定義如圖所示。各位的定義如圖所示。u PSPS：串行口中斷優先級控制位。：串行口中斷優先級控制位。PS=1，串行口為高優先級中斷級； PS=0，串行口為低優先級。u PT1/PT0PT1/PT0：為：為T1/T0T1/T0的中斷優先級控制位。的中斷優先級控制位。u PX1/PX0PX1/PX0：為外部中斷：為外部中斷1/1/外部中斷外部中斷0 0的中斷優先級控制位的中斷優先級控制位。 以上各位，數值為數值為 1 1的的時，時，為高優先級；數值為為高優先級；數值為0 0的的時，時，為低優先

9、級為低優先級。并且各位的數值，都是在程序中編寫定義的。復位后，各數值都被清零。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練（3 3）中斷請求信號寄存器中斷請求信號寄存器TCONTCON TCONTCON寄存器是定時器寄存器是定時器1 1和和0 0的控制寄存器，同時也用來鎖存的控制寄存器，同時也用來鎖存T0T0、T1T1的溢出中的溢出中斷請求標志和外部中斷請求標志斷請求標志和外部中斷請求標志。寄存器寄存器TCONTCON各位各位的定義如圖所示。的定義如圖所示。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化

10、工業自動化技術強化訓練技術強化訓練華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練u TF0-TF0-定時器定時器/ /計數器計數器T0T0溢出中斷請求標志位溢出中斷請求標志位 當啟動T0計數后，定時器/計數器T0從初值開始加1或減1計數，當產生溢出時，由當產生溢出時，由硬件置硬件置TF0=1TF0=1，向，向CPUCPU申請中斷申請中斷，CPU響應TF0中斷時，由硬件清零,TF0也可以由軟件清零。u TF1-TF1-定時器定時器/ /計數器計數器T1T1的溢出中斷請求標志的溢出中斷請求標志位位。功能與TF0類似。u TR1TR1、T

11、R0-TR0-計數計數運行控制位運行控制位。TR1(TR0)=1，啟動定時器/計數器工作；TR1(TR0)=0，停止定時器/計數器工作。該位可由軟件置1或清0.華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練（3 3）串口中斷寄存器串口中斷寄存器SCONSCON SCONSCON是串行口控制寄存器，其中的低兩位用作串行口中斷請求標志是串行口控制寄存器，其中的低兩位用作串行口中斷請求標志，寄存寄存器器SCONSCON低兩位低兩位定義定義如圖所示。如圖所示。u RI-RI-串行口接收中斷請求標志串行口接收中斷請求標志。 在串行方式0中，每

12、當接收到第8位數據時，由硬件置位由硬件置位RIRI；其他方式下，當接收到停止位的中間位置時候置位RI。應注意，當CPU執行串口中斷服務程序時，RI不復位，必須必須由由軟件軟件將將RIRI清零清零。u TI-TI-串行口發送中斷請求串行口發送中斷請求標志。標志。 在串口方式0中，每當發送完8位數據時，由硬件置位TI；其他方式中，在停止位開始的時候置位。TITI必須由軟件復位必須由軟件復位。注意：串行口的接收中斷注意：串行口的接收中斷RIRI和發送中斷和發送中斷TITI是經邏輯是經邏輯“或或”以后作為內部的一個中斷源。以后作為內部的一個中斷源。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機

13、械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練中斷處理中斷處理過程大致可分為四步過程大致可分為四步：中斷請求中斷請求、中斷響應、中斷服務、中斷、中斷響應、中斷服務、中斷返回返回1 1、中斷請求、中斷請求 中斷源發出中斷請求信號，相應的中斷請求標志位(在中斷允許控制寄存器IE中)置“1”。2 2、中斷響應、中斷響應 CPU查詢（檢測）到某中斷標志為“1”，在滿足中斷響應條件下，響應中斷。CPU響應中斷后,進行下列操作： 保護斷點地址； 撤除該中斷源的中斷請求標志； 關閉同級中斷； 將相應中斷的入口地址送入PC。三三、中斷處理過程、中斷處理過程5個中斷源的入口個中斷源的入口地址地址：外部中

14、斷0（INT0） ：中斷入口地址0003H定時/計數器0（T0）：中斷入口地址000BH外部中斷1（INT1） ：中斷入口地址0013H定時/計數器1（T1）：中斷入口地址001BH串行口中斷（RI/TI）：中斷入口地址0023H華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練3 3、執行中斷服務程序執行中斷服務程序 中斷服務程序應包含以下幾部分： （1）保護現場 （2）執行中斷服務程序主體，完成相應操作 （3）恢復現場4 4、中斷返回中斷返回 在中斷服務程序最后，必須安排一條中斷返回指令RETI，當CPU執行RETI指令后，自動完成

15、下列操作： （1）恢復斷點地址。 （2）開放同級中斷，以便允許同級中斷源請求中斷。三三、中斷處理過程、中斷處理過程華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練1 1、中斷優先控制、中斷優先控制 C51中斷優先控制首先根據中斷優先級，此外還規定了同一中斷優先級之間的中斷優先權。其 中斷優先級中斷優先級是可編程是可編程的，的，而而中斷優先權是固定的中斷優先權是固定的，不能設置，僅用于同級中，不能設置，僅用于同級中斷源同時請求中斷時的優先次序。斷源同時請求中斷時的優先次序。四四、中斷優先控制與中斷嵌套、中斷優先控制與中斷嵌套中斷源中斷號

16、自然優先級外部中斷00最高 最低 定時器/計數器01外部中斷12定時器/計數器13串行口4表：自然優先級華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練80C51中斷優先控制，應該遵循以下的基本準則：基本準則：1 1） 低優先級中斷低優先級中斷可可被被高高優先級中斷請求中斷，高優先級中斷不能被低優先級中斷所中斷。優先級中斷請求中斷，高優先級中斷不能被低優先級中斷所中斷。2 2） 同級的中斷請求不能打斷已經執行的同級中斷同級的中斷請求不能打斷已經執行的同級中斷。3 3） 同同一中斷優先級中，若有多個中斷源同時請求中斷，一中斷優先級中，若

17、有多個中斷源同時請求中斷，CPUCPU將先響應優先權高的中斷，后響將先響應優先權高的中斷，后響應優先權低的中斷應優先權低的中斷。當用戶所設計的系統中存在多個中斷應急處理要求時，則要設置中斷的先后當用戶所設計的系統中存在多個中斷應急處理要求時，則要設置中斷的先后順序。順序。1.1.未設置先后順序，卻有多個中斷：未設置先后順序，卻有多個中斷：則程序會根據中斷的自然優先級順序執行處理；自然優先級順序執行處理；2.2.部分設置：部分設置：程序會先執行優先級高的中斷，再執行低級的（按自然優先級順序）；3.3.全部設置：全部設置：程序會回歸到沒有設置的情況下執行中斷，即按自然優先級順序執行。華南理工大學廣

18、州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練2 2、中斷嵌套、中斷嵌套 當當CPU正在執行某個中斷服務程序時，如果發生更高一級的中斷源請求中斷，正在執行某個中斷服務程序時，如果發生更高一級的中斷源請求中斷，CPU可以可以“中斷中斷”正在執行的低優先級中斷正在執行的低優先級中斷,轉而響應更高一級的中斷，這就是中轉而響應更高一級的中斷，這就是中斷嵌套。斷嵌套。 中斷嵌套只能高中斷嵌套只能高優先級優先級“中斷中斷”低優先級，低優先級不能低優先級，低優先級不能“中斷中斷”高優先級高優先級，同一優先級也不能相互，同一優先級也不能相互“中斷中斷”。四四、中

19、斷優先控制與中斷嵌套、中斷優先控制與中斷嵌套中斷嵌套華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練1 1、外部中斷電路設計、外部中斷電路設計五五、C51C51中斷實訓中斷實訓外部中斷外部中斷0和外部中斷和外部中斷1實訓實訓1：外部中斷：外部中斷0控制控制LED的閃爍，在閃爍的期間其他按鈕或操作均無效。的閃爍，在閃爍的期間其他按鈕或操作均無效。說明： P3.2端口連接按鍵，實現外部中斷0信號輸入；P2端口連接LED燈。 在中斷處理程序中，將P2端口信號取反。作業作業：按鍵：按鍵1控制控制8個個LED實現流水燈，在流水燈期間期間，按下按

20、鍵實現流水燈，在流水燈期間期間，按下按鍵2，報，報警燈閃爍警燈閃爍10次，暫停流水燈，次，暫停流水燈，報警燈報警燈響完后，繼續流水燈。響完后，繼續流水燈。說明： P3.2端口連接按鍵1，實現外部中斷0信號輸入；P3.3端口連接按鍵2；P2端口連接LED燈，P1接報警燈。在外部中斷0處理程序實現流水燈；外部中斷1實現報警燈閃爍。設置中斷優先級IP。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練1 1、外部中斷電路設計、外部中斷電路設計五五、C51C51中斷實訓中斷實訓利用外部中斷利用外部中斷0實現實現LED燈閃爍燈閃爍華南理工大學廣州

21、學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練外部中斷程序設計流程外部中斷程序設計流程五五、C51C51中斷實訓中斷實訓文件應用預設置主函數中初始化各端口設置中斷各個參數（觸發方式、打開中斷等）等待中斷（可以是原地等待，也可以是執行某程序）響應中斷程序中斷請求中斷處理完畢華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練外部中斷外部中斷程序設計程序設計使用外部中斷時主要有兩種方法：使用外部中斷時主要有兩種方法：u 中斷處理方式u 標志位查詢方式（1）設置外部中斷觸發方式（設置TCON）（2）

22、允許外部中斷中斷（設置IE，或單獨設置EA及EX0、IP）（3）啟動外部中斷（設置TCON或單獨設置TR0）（4）中斷服務函數（1）（2）同中斷方式的（1）（2）；（4）判斷外部中斷標志位IE0為0或1，以確定程序流程。使用中斷處理方式時，中斷服務函數的定義如下：使用中斷處理方式時，中斷服務函數的定義如下：void EX_INT0() interrupt 0 /中斷函數代碼中斷函數代碼中斷函數名中斷號華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練一、定時一、定時/ /計數器概述計數器概述 C51 C51片內有片內有2 2個個1616

23、位的定時位的定時/ /計數器計數器(T0(T0，T1)T1)，并能以其定時或計數的結果，并能以其定時或計數的結果對系統進行對系統進行控制控制u T0T0（或（或T1T1）用作用作內部定時器內部定時器時，時，輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經的輸出經1212分頻后得到的，所以分頻后得到的，所以定時器可看做是對單片機機器周定時器可看做是對單片機機器周期的計數器期的計數器。u T0T0（或（或T1T1）用作）用作外部計數器外部計數器時，時，相應的外部計數信號相應的外部計數信號輸入端為輸入端為P3.4P3.4（或（或P3.5P3.5）。）。定時器控制寄存器主要用于控制定時

24、器的啟動與停止，并保存T0、T1的溢出和中斷標志定時器方式寄存器主要用于設定定時器的工作方式定時計數器結構和工作原理定時計數器結構和工作原理TH1TH1、TL1TL1是是T1T1計數器，計數器，TH0TH0、TL0TL0是是T0T0計數器。計數器。 TH1TH1和和TL1TL1（ 或或TH0TH0和和TL0 TL0 ）構成）構成1616位計數器位計數器。定時寄存器華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練二、定時二、定時/ /計數器的控制計數器的控制1 1、工作模式：、工作模式：定時器定時器有有4種工作模式，由種工作模式，由TM

25、OD寄存器寄存器設置設置并由并由TCON寄存器寄存器控制控制。工作方式寄存器TMOD：地址89H，不可以位尋址，編程時一次寫入，TMOD寄存器各位定義如圖所示。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練M1M0模式說明可定時長度（12MHZ）00013位定時/計數器，（TH高8位與TL的低5位）213us819201116位定時/計數器，（8位TH與8位TL）216us655361028位自動重裝入初值的8位定時/計數器（8位TL，溢出時TH的值自動載入TL）28us256113T0分成兩個獨立的8位計數器，T1沒有模式3 28

26、us256二、定時二、定時/ /計數器的控制計數器的控制u M1M1、M0M0工作方式選擇工作方式選擇位位TMOD(89H)華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練二、定時二、定時/ /計數器的控制計數器的控制2 2、定時定時/ /計數器初值設置計數器初值設置 加法計數器的是加1計滿溢出時才申請中斷，所以在給計數器賦初值時不能直接輸入所需的計數值，而應該輸入計數器計數的最大值與這一計數值的差值輸入計數器計數的最大值與這一計數值的差值。 對于模式0、1、3，如果希望定時器能按設定的某固定時間間隔不斷出發，還需要在定時中斷例程內再

27、次設置定時寄存器初值（TH0/TL0或TH1/TL1），對于模式2則不需要，因為該模式下定時寄存器低字節（TLO或TL1）獨立完成計數工作，在定時中斷發生時，定時寄存器高字節（TH0或TH1）的值會自動重新賦給低字節，高字節的值在整個過程中保持不變。 如果僅在主程序中設置了定時寄存器初值，中斷例程中未重新給定時寄存器如果僅在主程序中設置了定時寄存器初值，中斷例程中未重新給定時寄存器賦值，中斷程序將以該模式下的最大定時值工作，例如，模式賦值，中斷程序將以該模式下的最大定時值工作，例如，模式0 0位位1313位最大值為位最大值為81928192；模式；模式1 1為為1616位，最大值為位，最大值為

28、6553665536。華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練二、定時二、定時/ /計數器的控制計數器的控制設最大值為設最大值為M M，計數值為，計數值為N N，初值為，初值為X,X,則則X X的計算方法如下：的計算方法如下：u 計數方式方式時初值：X=M-Nu 定時工作方式時初值：X=M-定時時間/T ，其中，T=12/晶振振蕩器頻率。2 2、定時定時/ /計數器初值設置計數器初值設置本例設置TIMER0工作在模式0，主程序中用TMOD=0 x00完成該設置，實現5ms（5000s）的定時： 對于對于12MHz12MHz振蕩

29、器，定時器初值應為振蕩器，定時器初值應為8192-50008192-500012/12=8192-500012/12=8192-5000； 對于對于11.0592MHz11.0592MHz振蕩器，初值應為振蕩器，初值應為8192-50008192-500011.0592/1211.0592/128192-46078192-4607。在設置本例的定時初值8192-5000=3192，（3192=0 x0C78=110001111000）右移5位可得高8位（1100011），將0 x0C78和0 x1F進行與運算，可得低5位（11000）,故有 TH0=(8192-5000)5; TL0=(819

30、2-5000)&0 x1F;TH0=(8192-5000)5; TL0=(8192-5000)&0 x1F; 等價于 TH0TH0=(8192-5000=(8192-5000)/32; )/32; TL0=(8192-5000TL0=(8192-5000) % 32;) % 32;華南理工大學廣州學院機械實驗中心華南理工大學廣州學院機械實驗中心工業自動化工業自動化技術強化訓練技術強化訓練二、定時二、定時/ /計數器的控制計數器的控制u TF0TF0、TF1TF1：是是T0T0、T1T1的溢出標志位，加的溢出標志位，加1 1計滿溢出時置計滿溢出時置1 1，并，并申請中斷，在申請中斷，在中斷響應后自動中斷響應后自動清清零零。u TRTR0 0、TR1TR1：是是T0T0、T1T1的運行控制位，通過軟件置的運行控制位，通過軟件置1 1后，定時器后，定時器/ /計數器才開計數器才開始工作始工作，在，在系統復位時系統復位時清清零零。3 3、TCON TCON 定時器定時器/ /計數器控制計數器控制寄存器寄存器華南理工