1、第五章 定时器/计数器与中断系统,定时器/计数器,T0 T1 TMOD TCON 定时器/计数器的初始化、初值的计算 定时器/计数器的工作方式,方式寄存器TMOD中的M1、M0两位的四种不同取值，形成定时器/计数器的四种不同工作方式。 其中前三种工作方式对T0和T1都是一样的，方式3对两者是不同的。可以说，只有定时器/计数器T0有方式3。,五、 定时器/计数器的工作方式,前三种工作方式只分析定时器T0，定时器T1工作情况是一样的。,当M1、M0=00时，定时器/计数器选择为工作方式0。在此工作方式下，定时器/计数器T0构成一个13位寄存器，由TH0的8位与TL0的低5位组成，TL0的高3位未用
2、。 当TL0的低5位计数溢出时，向TH0进位；TH0溢出时，则把其对应的定时器/计数器的溢出标志位TF0置位，并以此作为定时器/计数器溢出中断标志。单片机进入中断服务程序后，由硬件自动清除该标志TF0。定时器T0计数溢出后，从0开始重新计数，如果要求T0按原计数初值计数，在溢出后，应重新给T0赋初值。,1、方式0,2、 方式1,方式1与方式0的差别仅在于计数器的位数不同，方式1为16位的计数器，由TH0作为高8位和TL0作为低8位构成。其余和方式0类似。,方式1结构图,例：设单片机晶振频率为6MHZ，使用定时器1以方式1产生周期为10s的连续方波，并由P1.0输出。,解：1、计算计数初值要产生
3、10s的方波脉冲，只需以5s为周期交替输出高低电平即可，但在方式1下，最大定时时间为130.1072ms，不能满足要求。 因而需要再设一个软件计数器，在此用片内40H单元计数，定时100ms，再计数50次，用T1定时100ms，设初值为X，则：X=216-100ms/2us=15536=3CB0H2、 TMOD= （定时器T1定时方式，方式1）,#10H,3、程序设计：MOV 40H ，#50 ；50次100msMOV TMOD，#10H ；T1方式1，定时方式MOV TL1，#0B0H ； T0计数初值X的低8位写入TL0MOV TH1，#3CH ； T0计数初值X的低8位写入TH0SETB
4、 TR1 ；启动T1 LP: JBC TF1，LT ；查询T1是否计数溢出AJMP LP LT: MOV TH1，#0B0H ；重新设置计数初值MOV TL1，#3CHDJNZ 40H，LP ；未到5s，继续循环MOV 40H ，#50 CPL P1.0 ；5s到，输出取反 SJMP LP ；重复循环,3、 方式2,定时器/计数器构成一个自动再装入功能的8位定时器/计数器。此时由TL0计数，而TH0在此方式中作为一个数据缓冲器。 当TL0计数溢出时，在置位溢出标志TF0的同时，还自动地将 TH0中的计数初值送到TL0，使TL0从刚刚装入的初值开始重新计数。再装入后，TH0中的内容保持不变。,例
5、: 用定时器T0，方式2计数，要求每计满100次，将P1.1取反。,解：1、计算计数初值T0工作于计数方式，外部计数脉冲由T0（P3.4）引脚引入。每跳变一次计数器加1，由程序查询TF0的状态。方式2具有初值自动重装功能，初始化不必再置初值。设初值为X，则：X=28-100=156=9CHTH0=TL0=9CH2、TMOD= （定时器T0计数方式，方式2）,#06H,3、程序设计：MOV TMOD，#06H ；T0方式2，计数MOV TH0，#9CH ； 赋初值MOV TL0，#9CH SETB TR0 ；启动T0 LOOP: JBC TF0，REP ；查询计数溢出SJMP LOOP REP:
6、 CPL P1.1SJMP LOOP,4、 方式3,工作方式3对定时器/计数器T0和T1的设置和使用是不同的。工作方式3只适用于T0，此时TL0和TH0被分成两个互相独立的8位计数器。,TL0,TH0,TL0既可以用于计数又可以用于定时，定时器/计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用，其功能和操作与方式0方式1完全相同。TH0固定为定时器工作，对机器周期进行计数，并且占用定时器T1的TR1和TF1，同时占用T1的中断源。TH0的启动和停止只受TR1的控制。一般来说，只有当系统需要增加一个额外的8位定时器时，才把定时器/计数器0设置为方式3。当定时器/计数器0工作于方式3时，定时器/计数器1通常
7、工作于自动重装载方式(方式2)，作为串行通讯的波特率发生器使用。,例： 利用T0门控位测试INT0引脚上出现的正脉冲宽度，已知晶振频率为12MHz，将所测得值高8位存入片内71H，低8位存入片内70H。,解：根据题目的要求，可将T0设定为定时器方式，GATE=1， TR0=1，一旦INT0引脚出现高电平即开始计数，直到出现低 电平，然后读取T0的计数值。,六、门控位的应用,09H,程序如下：ORG 2000HMOV TMOD， ；T0为定时器方式1，GATE =1MOV TL0，00HMOV TH0，00HMOV R0，70HWAIT1:JB P3.2，WAIT1 ；等P3.2变低SETB T
8、R0 ；启动T0准备工作WAIT12:JNB P3. 2， WAIT2 ；等待P3. 2变高，T0开始计数WAIT13:JB P3. 2， WAIT3 ；等待 P3. 2再次变低CLR TR0 ；停止计数,MOV R0，TL0；存放计数值的低字节INC R0MOV R0，TH0；存放计数值的高字节SJMP,中断系统,中断的概述 5个中断源、TCON SCON IE IP 中断处理过程 应用,单片机系统的运行同其他微机系统一样，CPU需要不断地与外部输入输出设备交换信息。通常情况下，CPU与外部设备交换信息可采用以下几种方式：程序控制方式，即无条件传送和查询方式；直接存储器存取(DMA)方式；中
9、断传送方式。 1、无条件传送方式采用这种传送方式的前提是外部设备时刻处于“准备好”状态，CPU随时可与之进行数据传送。这种传送方式的优点是硬件和软件都简单，它只适用于计算机与简单外部设备(如七段LED显示器等)之间的数据传送。,2、查询方式查询方式为有条件传送，以解决CPU与外部设备之间的速度匹配问题。查询方式中，CPU处于主动地位，而I/O设备处于被动地位。为了保证数据传输的正确性，计算机在传输数据之前，首先要查询外部设备是否“准备好”。对于输入操作，需要知道外设是否已把输入数据准备好；输出操作，则要知道外设是否已把上一次计算结果处理完毕。只有通过查询，确定外部设备已经准备好，计算机才能发出
10、访问外部没备的指令，实现数据的交换。,3、 直接存储器存取(DMA)方式DMA（direct memory access）方式是指利用DMA控制器，实现使外部没备和存储器之间直接传送数据的方式，在传送过程中，不需要CPU的介入。在下述两种情况下常采用DMA方式：外部设备和存储器之间有大量的数据需要传送。外部设备的工作速度很快的情况。,优点是通用性强，适用于各类外部设备和CPU间的数据传送。缺点是计算机需要一个等待外设“准备好”的过程，该过程占用了CPU的工作时间，使其不能进行其他操作，所以CPU工作效率低。,一、中断的概述 1、中断的概念所谓的中断就是，当CPU正在处理某项事务的时候，如果外部
11、或者内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在处理的工作而去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中止的地方，继续执行原来被中止的程序，这个过程称作中断。,5.2 中断系统,中断流程图,2、中断的组成,中断源：产生中断的请求源，如一个电平的变化、一个脉冲的发生或定时器溢出等。中断响应过程：CPU暂时中止当前的工作，转去处理紧急事件的过程。中断服务：对事件的处理过程。中断返回：事件处理完毕，回到原来被中止的地方。,3、中断方式和查询方式的区别, 查询方式中，CPU常常主动要求传送数据，而它又不能控制外部设备的工作速度，只能用等待的方法来解决速度的匹配问题。 中断方式是外设提出数据传送的请求，CPU
12、收到这个请求后，才中断原来正在执行的主程序，暂时去与外部设备交换数据。 对于主程序来说，虽然中断了一段时间，但由于CPU工作速度很快，交换数据花费的时间很短。中断方式消除了CPU在查询方式中的等待现象，提高了CPU的工作效率。 二者的区别体现在程序设计中，查询方式需要在程序中安排查询等待指令，而中断方式只要CPU允许中断且有申请中断，CPU就可随时响应中断。,用中断方式可以提高CPU工作效率在程序执行过程中，当计算机需要进行输入输出操作时可以启动相应外部设备，此后计算机继续执行原来的程序。与此同时，当相应外部设备被启动后，它自己就独立地进行操作，当它需要与CPU交换信息时，才发出中断申请，提高
13、了CPU工作效率。中断能使几个外部设备并行工作当CPU需要与若干外部设备进行输入输出操作时，可以分别启动不同外部设备，它们各自进行着自己的工作。当它们准备就绪分别或同时向CPU提出申请时，CPU可以根据设置的优先级别，逐个响应外部设备的中断请求。,4、 中断的优点,中断能进行实时处理实时控制中，现场的各种参数、信息随时变化。利用中断可以随时捕捉到这种变化，及时进行处理。故障处理在计算机运行过程中，有时会出现不希望的情况或故障，如电源掉电、运算溢出、传输错误等，此时可利用中断进行相应的处理而不必停机。,实时时钟 CPU可以进行定时操作。当CPU发出启动时钟命令后，时钟开始工作。当达到规定时间后，
14、时钟电路发出中断申请，CPU响应并处理中断。硬件故障 硬件有时候会发生故障，把故障作为中断源可使CPU及时处理故障。为调试程序而设置中断源 系统调试时，有时为了检测局部软、硬件的运行状态，人为地设置一些中断点。,5、中断源的来源,输入输出设备，如键盘、A/D转换器等。,1. 中断源,二、 MCS-51的中断系统及其管理,5个中断源,外部中断,外部中断0 INT0 外部中断1 INT1,定时器中断,定时器/计数器T0溢出中断 定时器/计数器T1溢出中断,串行口中断,（1）INT0外部中断0请求信号，由引脚P3.2输入，中断请求标志为IE0。 （2）INT1外部中断1请求信号，由引脚P3.3输入，
15、中断请求标志为IE1。 （3）定时器/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志为TF0。 （4）定时器/计数器T1溢出中断请求，中断请求标志为TF1。 （5）串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI。当串行口接收或发送完一帧数据时，由硬件置位。,（1） TCON(字节地址为88H),2、中断请求标志,TF1：定时器/计数器1溢出中断标志，在启动定时器T1 计数后，定时器T1从初值开始加1计数，当产生溢出时，由硬件 置位TF1，向CPU申请中断，CPU响应TF1中断后硬件自动 对TF1清零，也可用软件查询该标志，并由软件清零。,TF0：定时器/计数器0的溢出中断标志。 IE1：外部中断1请求标志，若
16、外部引脚上存在有效的中断请求信号，由硬件置位IE1。IT1：外部中断1触发方式控制位。IT1=0，为电平触发方式，INT1低电平有效；IT1=1， INT1为边沿触发方式， INT1输入引脚上电平由高到低的负跳变有效。IE0：外部中断0请求标志。 IT0：外部中断0触发方式控制位。,SCON的低二位锁存串行口的接收中断和发送中断标志。,TI：串行发送标志。CPU发送完一帧数据，硬件置位T1，CPU响应中断后不能自动清除T1，必须在中断服务程序中用软件清零。RI：串行接收标志。CPU接收完一帧数据，硬件置位R1，CPU响应中断后不能自动清除R1，必须在中断服务程序中用软件清零。,（2） SCON
17、 (字节地址为98H),中断源是否被响应受中断允许寄存器IE的控制，只有开放某中断源时，该中断才会被响应。IE的每一位控制着一个中断源，当该位置位时，对应的中断源能够被CPU响应，清零则不被响应。 中断的优先级受中断优先级寄存器IP的控制，由IP中相应位置“1”或清“0”决定其为高优先级还是低优先级。 （1）中断允许寄存器IE (字节地址为A8H),3、 中断的开放、禁止及优先级,EA: CPU中断总允许。EA=0，关中断；EA=1，每个中断源分 别由各自的允许位的置位或清除来确定开放或禁止。 ES：串行口中断允许位。ES=0，禁止CPU响应串行口中断； ES=1，允许串行口中断。ET1：定时
18、器T1中断允许位。ET1=0，禁止定时器T1中断；ET1=1，允许定时器T1中断。 EX1：外部中断1中断允许位。EX1=0，禁止外部中断1；EX1=1，允许外部中断1。 ET0：定时器T0中断允许位。ET0=0，禁止定时器T0中断；ET0=1，允许定时器T0中断。 EX0：外部中断0中断允许位。EX0=0，禁止外部中断0EX0=1，允许外部中断0。,MCS-51复位后，IE清0，所有中断请求被禁止。 若使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位被置“1” ，还必须 使EA位=1，使CPU开放中断，EA相当于中断允许的“总开关”。 改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即：SETB bit；
19、CLR bit,例： 若允许片内2个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置IE的相应程序段。 （1）用位操作指令来编写如下程序段：SETB EA ；CPU开中断SETB ET0 ；允许定时器/计数器T0中断SETB ET1 ；允许定时器/计数器T1中断CLR ES ；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断1中断CLR EX0 ；禁止外部中断0中断,（2）用字节操作指令来编写：MOV IE，#8AH 或者用：MOV A8H，#8AH ；A8H为IE寄存器字节地址,（2） 中断优先级寄存器IP (字节地址为B8H),MCS-51单片机可响应两级中断，高优先级中断和低优先级中
20、断,PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，则编程为高优先级，PS=0，则为低优先级 。 PT1：定时器1中断优先级控制位。PT1=1，则编程为高优先级。 PX1：外部中断1优先级控制位。PX1=1，则编程为高优先级。 PT0：定时器0中断优先级控制位。PT0=1，则编程为高优先级。 PX0：外部中断0优先级控制位。PX0=1，则编程为高优先级,中断优先级寄存器IP(字节地址为B8H),至于中断优先级寄存器IP，其清零或置位将把相应的中断源置为低优先级或高优先级中断，同样，用户也可对相应位置位或清零来改变各中断源的中断优先级。,MCS-51单片机对中断优先级的处理原则是：, 不同级的中断源同时
21、申请中断时：先高后低；, 处理低级中断又收到高级中断请求时：停低转高；, 处理高级中断却收到低级中断请求时，高不睬低；, 同一级的中断源同时申请中断时：事先预定；, 对于同一优先级，单片机对其中断次序安排如下：,说明,中断源 同一级的中断优先级,外部中断0 最高 定时器T0中断 外部中断1 定时器T1中断 串行口中断 最低,（1）用位操作指令SETB PX0 ；2个外中断为高优先级SETB PX1 CLR PS ；串口为低优先级中断CLR PT0 ；2个定时器/计数器低优先级中断CLR PT1 （2）用字节操作指令 MOV IP，#05H 或：MOV B8H，#05H ；B8H为IP寄存器的字节地址,例： 设置IP寄存器的初始值，使2个外中断请求为高优先级， 其它中断请求为低优先级。,外部中断请求0 IE0,内部定时器0 TF0,T,R,T发送,R接收,中断请求标志寄存器,源允许,总允许,中断允许寄存器IE,中断优先级寄存器IP,硬件,中断源,标示符,中断源,标示符,中断矢量,低优先级中断请求,INT1,外部中断请求1 IE1,内部定时器1 TF1,内部串行口 TI/RI,INT0,中断矢量,高优先级中断请求,MCS-51 中断系统,EX0,ET0,EX1,ET1,ES,EA,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,课本125页：2，6，11，15,作业：,
