第五章

中斷系統、定時器/計數器

§5-1MCS-51的中斷系統§5-2

定時/計數器

§5-1MCS-51的中斷系統一、中斷概述

1、

中斷概念某人看書 執行主程序 日常事務電話鈴響 中斷信號INT=0 中斷請求暫停看書

暫停執行主程序中斷響應書中作記號當前PC入棧 保護斷點電話談話 執行I/O程序 中斷服務繼續看書 返回主程序 中斷返回日常事務程序中斷服務程序2、

中斷源 中斷源指引起正在執行的程序中斷，轉而執行中 斷服務程序的設備或事件。可分為硬中斷、軟中斷。

MCS-51單片機的5個中斷源： ①外部中斷2個：、，中斷請求信號分別由P3.2、P3.1輸入,低電平有效、脈沖下降沿有效可選。 入口地址：0003H，0013H。

②定時/計數溢出中斷2個：T0、T1,計數溢出時置“1”TF0、TF1位，從而發出內部中斷請求。 入口地址：000BH，001BH。

③串行中斷1個：串行接收或發送完一幀數據時就產生一個內部中斷請求RI或TI。 入口地址：0023H。

3、

中斷處理過程 包含：中斷請求、中斷響應、中斷服務、中斷返回四個階段. ①中斷請求：中斷源將相應請求中斷的標志位置 “1”，表示發出請求，并由CPU查詢。 ②中斷響應：在一條指令的最后一個周期按優先級順序查詢中斷標志，為“1”并滿足響應條件時響應。響應操作:斷點壓棧→撤除中斷標志→關閉低同級中斷允許→中斷入口地址送PC。實際上響應中斷的主要操作是有硬件自動產生一條長調用指令LCALL。 ③中斷服務：根據入口地址轉中斷服務程序，包含保護現場、執行中斷主體、恢復現場。 ④中斷返回：斷點出棧→開放中斷允許→返回原程序。

4、中斷優先級及其嵌套 優先級2個---高優先級、低優先級，可通過SFR寄存器IP設置。 中斷嵌套原則為高優先級的中斷不能被低優先的中斷所中斷，同級中斷不能相互中斷。

5、中斷控制的特點①中斷是隨機發生的，并且是可編程的。②通過執行特定功能的程序段而獲得預定目的。

6、MCS-51中斷匯集

二、中斷控制 通過對特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP等四個寄存器的設定而實現。

1、中斷請求控制 （1）定時中斷、外中斷請求控制寄存器TCON

字節地址88H，位地址8FH~88H，與中斷請求有關的各位表示如下：TF1、TF0：T1/T0溢出中斷請求標志。IE1、IE0：外中斷/請求標志。IT1、IT0：外中斷/觸發方式定義位，“1”—后沿觸發

（2）串行中斷請求控制寄存器SCON

串行中斷請求由TI、RI的邏輯“或”得到。即不論是發送標志還是接收標志，都將發生串行中斷請求。 字節地址98H，位地址9FH~98H，與中斷請求有關的各位表示如下：

TI為發送中斷，RI為接收中斷，為“1”時，請求中斷，響應后必須由用戶軟件清零。 （3）中斷請求的撤銷 中斷響應后，必須及時清除TCON、SCON中的已響應中斷請求標志，否則，會引起中斷的重復查詢和響應。

①外中斷請求的撤銷：對于邊沿觸發方式：由于觸發信號過后就消失，撤銷自然也就是自動的。 對于電平觸發方式：需通過軟硬件結合的方法來實現撤銷。 ②定時中斷請求的撤銷：定時中斷后，硬件自動清“0”。③串行中斷請求的撤銷：不能自動清“0”，須用軟件的方法在中斷服務子程序中進行清“0”。

2、中斷允許控制 由SFR寄存器IE設置，分二級允許控制。以EA位作為總控，以各中斷源的允許位作為分控。

IE字節地址A8H，位地址AFH~A8H，與中斷允許有關的各位表示如下： 單片機復位后，（IE）=00H，因此，整個中斷系統為禁止狀態。

3、中斷優先級控制 由SFR寄存器IP設置，有2個優先級，相應位置“1”，為高優先級。相應位置“0”，為低優先級。

IP字節地址B8H，位地址BFH~B8H，與中斷允許有關的各位表示如下： 注意：5個中斷允許位全部置“1”時，和全部清0效果一樣，為同優先級中斷，按自然優先級處理，即為→T0→→T1→串行口，優先級依次從高到低。 三、中斷應用

1、中斷應用的準備工作（1）中斷初始化設置：定義SP、IP、IE和外中斷觸發方式選擇；（2）中斷服務程序：中斷入口、現場保護、中斷主體程序、恢復現場返回。

2、應用舉例

例6-1

通過P1.0~P1.7控制發光二極管，輸出兩種節日燈，并利用外中斷P3.2，在兩種狀態之間切換。 分析：主程序中狀態：亮1燈左移循環，中斷程序中的狀態：以1秒間隔8燈依次亮起，再依次熄滅,循環3次后返回。

主流程圖（略），程序如下：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ；中斷入口

LJMP 0100H ORG 0030H

MAIN：

MOV SP， #60H SETB IT0；設定下跳有效

SETB EX0 ；開中

SETB EA MOV IP， #01H MOV A， #01H LOOP： MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP LOOP

中斷服務程序流程圖：

中斷服務程序：

ORG 0100H PUSH ACC CLR A MOV R0， #00H LOOP1： SETB C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JNB ACC.7， LOOP1 LOOP2： CLR C RLC A MOV P1， A LCALL DELAY JB ACC.7， LOOP2 INC R0 CJNE R0， #03H， LOOP1 POP ACC

RETI DELAY： （略） ；1秒延時

§5-2

定時/計數器一、定時/計數器構成1、定時方法軟件延時通過執行循環而獲得延時，短時間延時；硬件延時由硬件電路實現延時，長時間延時；可編程定時通過對系統時鐘脈沖的計數而獲得延時。2、MCS-51單片機的定時/計數器

16位定時/計數器T0、T1，分別由4個8位計數器組成，均屬SFR寄存器。T0由TH0、TL0構成，字節地址為8CH、8AH；T1由TH1、TL1構成，字節地址為8DH、8BH；

MCS-51單片機定時器結構示意圖3、MCS-51單片機定時/計數器的功能 歸根結底是計數器。 （1）定時功能對片內機器周期進行計數，即每個機器周期產生一個計數脈沖，計數加1。

（2）計數功能對片外從T0（P3.4）、T1（P3.5）引腳輸入的外部脈沖信號進行計數，下降沿計數加1。

二、定時/計數器的控制寄存器 與定時/計數器有關的控制寄存器有3個：1、定時器控制寄存器TCON（88H）

SFR寄存器TCON既參與定時控制又參與中斷控制，有關定時控制的有4位，表示如下：

TF1/TF0：當T1/T0的計數器計數溢出時，該位置“1”。

TR1/TR0：T1/T0運行控制位。軟件將其置“1”時，啟動T1/T0工作。2、設定定時器工作方式寄存器TMOD（89H）

SFR寄存器TMOD用于2個定時器/計數器T1/T0的工作方式設定，各位的含義表示如下：

GATE：門控位，定義T1/T0的啟動方式，邏輯如圖：C/：定時/計數功能選擇位。 為“0”，作定時器用；為“1”，作計數器用。M1M0：工作方式選擇位。

00方式0 13位計數器

01方式1 16位計數器

10方式2 初值自動重裝8位計數器

11方式32個8位計數器，僅適用于T0

3、中斷允許控制寄存器IE（A8H）三、定時器/計數器工作方式1、工作方式0M1M0=00——13位計數器（1）結構由TH0的全部8位和TL0的低5位構成，如下頁圖。當TL0低5位計數滿時直接向TH0進位，并當全部13位計數滿溢出時，TF0置“1”。（2）TMOD值： 作定時器：TMOD=00000000=00H

作計數器：TMOD=00000100=04H（3）計數初值最大計數值為213=8192△T=（213—計數初值）×機器周期（12/fosc）計數初值=213—欲計數脈沖數=213—△T/機器周期

2、工作方式1M1M0=01——16位計數器方式1時的電路邏輯結構如圖所示作定時器，TMOD=01H；作計數器，TMOD=05H；△T=（216—計數初值）×機器周期（12/fosc）計數初值=216—欲計數脈沖數=216—△T/機器周期 例如：定時500us，fosc=6MHz時， 初值=216—500/2=65536-250=65286=FF

06H

那么：TH0=FFH，TL0=06H

3、工作方式2M1M0=10——自動復位的8位計數器 以TL0作計數器，而TH0作為預置寄存器。當計數滿溢出時，TF0置“1”，同時TH0將計數初值以硬件方法自動裝入TL0。邏輯結構，如圖所示： 作定時器，TMOD=02H； 作計數器，TMOD=06H； 最大計數值為28=256，若fosc=12MHz，則方式2的最大定時時間為256us。當作為定時器用時，定時時間的計算公式： △T=（28—計數初值）×機器周期（12/fosc） 計數初值=28—欲計數脈沖數=28—△T/機器周期例如：定時500，fosc=6MHz時，初值=28—500/2=6=06H

則：TH0=TL0=06H4、工作方式3M1M0=11——2個8 位計數器（僅限于T0）在T0方式3下，T0、T1的設置和使用是不同的。（1）T0方式3TL0：使用T0原有控制資源，功能與方式0、1相同。TH0：借用T1的TR1、TF1，只能對片內機器周期脈沖計數，作8位定時器。

T0方式3時的T0、T1電路邏輯結構，如圖所示

T0方式3時的T0初值計算完全同方式2（2）T0方式3下的T1 T0方式3時，T1仍然可工作于方式0~方式2，如上頁圖所示。C/控制位仍可使T1工作在定時器或計數器方式，只是由于其TR1、TF1被T0的TH0占用，因而沒有計數溢出標志可供使用，計數溢出時只能將輸出結果送至串行口，即用作串行口波特率發生器。

T0方式3下的T1方式2，因定時初值能自動恢復，用作波特率發生器更為合適。四、定時/計數器的應用

【例6-2】已知fosc=6MHz，利用T1定時500us，在P1.0口輸出周期為1ms的方波脈沖，使用方式0~方式2編程。解：1）方波波形如圖所示：

2）計數初值：方式0：計數初值=213—欲計數脈沖數=213—△T/機器周期 =213-500/2=1F06H∴TH1=F8H，TL1=06H方式1：計數初值=216—欲計數脈沖數=216—△T/機器周期 =216-500/2=FF06H∴TH1=FFH，TL1=06H方式2：計數初值=28—欲計數脈沖數=28—△T/機器周期

=28-500/2=06H∴TH1=TL1=06H 3）定時到達P1.0的翻轉方法：查詢方式、中斷方式

4）流程、程序如下：

方式0：采用查詢方式 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：采用中斷方式

ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOVTMOD，#10H MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H MOV IE， #88H MOV IP， #00001000B SETB TR1 SJMP ＄

中斷服務程序：

ORG 0100H CPL P1.0 MOV TH1， #0FFH MOV TL1， #06H RETI

方式2：采用中斷方式

ORG 0000H LJMP START ORG 001BH LJMP 0100H ORG 0030H START： MOV TM