機(jī)電基礎(chǔ)實(shí)踐通識(shí)課程擴(kuò)展實(shí)踐單片機(jī)輸入接口與定時(shí)中斷

1、單片機(jī)輸入接口與定時(shí)單片機(jī)輸入接口與定時(shí)/中斷中斷機(jī)電基礎(chǔ)實(shí)踐通識(shí)課程王 要內(nèi)容n 按鍵控制LEDn 按鍵觸發(fā)外部中斷n 定時(shí)/計(jì)數(shù)器對(duì)按鍵動(dòng)作計(jì)數(shù)n前面的實(shí)驗(yàn)介紹了I/O口的輸出功能，本次實(shí)驗(yàn)介紹I/O口的輸入功能。n單片機(jī)是作為控制用的單片微型計(jì)算機(jī)，主要是通過豐富的I/O資源與外界交互，實(shí)現(xiàn)控制目的。nI/O口可以直接(?)用于控制外部器件，如LED，還有蜂鳴器；I/O信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)，還可以控制繼電器、電機(jī)，實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電。I/O口可以用于存儲(chǔ)器擴(kuò)展（P0，P2），訪問外部存儲(chǔ)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取操作；可以多個(gè)MCU協(xié)調(diào)工作，通過I/O口進(jìn)行時(shí)鐘同步，數(shù)據(jù)交換等。

2、n同樣，外部的信息也通過I/O口輸入單片機(jī)，簡(jiǎn)單的如按鍵和指撥開關(guān)的狀態(tài)，外部的反饋信號(hào)，模擬信號(hào)等；還有，可以對(duì)外部的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)（定時(shí)/計(jì)數(shù)器），外部中斷信號(hào)輸入，與上位機(jī)或其他MCU通信（串口）等。4.1 按鍵控制LEDn用LED顯示按鍵按下的次數(shù)（如果是4個(gè)LED，計(jì)數(shù)次數(shù)小于16次），或者進(jìn)行加減計(jì)數(shù)。n用按鍵控制流水燈的方向。實(shí)驗(yàn)程序#include#includevoid main() unsigned char PressCounter=0; while(1) if(P24=1) delay_nms(15); if(P24=1)PressCounter+; P1=(PressC

3、ounter)&0 xff; 這個(gè)程序可以實(shí)現(xiàn)嗎？控制流水燈的方向或兩個(gè)按鍵進(jìn)行增減計(jì)數(shù)4.2 外部中斷的工作方式與應(yīng)用一、中斷的概念一、中斷的概念nCPUCPU在處理某一事件在處理某一事件A A時(shí)，發(fā)生了另一事件時(shí)，發(fā)生了另一事件B B請(qǐng)請(qǐng)求求CPUCPU迅速去處理（迅速去處理（中斷發(fā)生中斷發(fā)生）；）；nCPUCPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；）；n待待CPUCPU將事件將事件B B處理完畢后，再回到原來事件處理完畢后，再回到原來事件A A被中斷的地方繼續(xù)處理事件被中斷的地方繼續(xù)處理事件A A（中斷返

4、回中斷返回），），這一過程稱為這一過程稱為中斷中斷 。引起引起CPU中斷的請(qǐng)求信號(hào)來源，稱為中斷的請(qǐng)求信號(hào)來源，稱為中斷源中斷源。中斷源向。中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求。提出的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來的事務(wù)暫時(shí)中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)去處理事件去處理事件B。對(duì)事件。對(duì)事件B處理完畢后，再回到原來被中斷處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即的地方（即斷點(diǎn)斷點(diǎn)），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為的部件稱為中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。（中斷機(jī)構(gòu)）。表4.1 80C51/52 中斷源P1P0P3P2C51/52單片機(jī)的引腳圖（1）與外部中斷相關(guān)的）與外部

5、中斷相關(guān)的SFR：TCON，SCON，IE1）TCON的中斷標(biāo)志nIT0（TCON.0），外部中斷），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。當(dāng)當(dāng)IT0=0時(shí)，為電平觸發(fā)方式（低電平觸發(fā)）。時(shí)，為電平觸發(fā)方式（低電平觸發(fā)）。當(dāng)當(dāng)IT0=1時(shí)，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。時(shí)，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。nIE0（TCON.1），外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。nIT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。nIE1（TCON.3），外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。nTF0（TCON.5），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。nTF1（TCON.7），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 2）SCO

6、N的中斷標(biāo)志nRI（SCON.0），串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，由硬件置位RI。同樣，RI必須由軟件清除。nTI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時(shí)，就啟動(dòng)了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個(gè)串行幀，由硬件置位TI。CPU響應(yīng)中斷時(shí)，不能自動(dòng)清除TI，TI必須由軟件清除。 3）中斷允許控制寄存器IEnCPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。EX0(IE.0)，外部中斷，外部中斷0允許位；允許位；ET0(IE.1)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位； EX1(IE.2)，外部中斷0允許位；

7、ET1(IE.3)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位；ES（IE.4)，串行口中斷允許位；EA (IE.7)， CPU中斷允許（總允許）位。中斷允許（總允許）位。中斷響應(yīng)條件nCPU開中斷（即開中斷（即EA=1）。）。n此中斷源的中斷允許位為此中斷源的中斷允許位為1（如外部中斷（如外部中斷0，EX0=1）；）；n中斷源有中斷請(qǐng)求（電平觸發(fā)？下降沿觸發(fā)？）；中斷源有中斷請(qǐng)求（電平觸發(fā)？下降沿觸發(fā)？）；中斷服務(wù)函數(shù)nC51編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷程序。中斷服務(wù)程序是通過按規(guī)定語法格式定義的一個(gè)函數(shù)。中斷服務(wù)程序的函數(shù)定義的語法格式如下： 返回值 函數(shù)名(參數(shù)) interrupt m usin

8、g n interrupt m，m指相應(yīng)的中斷號(hào)， 表4.2 80C52單片機(jī)中斷源 例子：用中斷方式計(jì)數(shù)按鍵動(dòng)作，然后顯示電路圖#include #includesbit P32=P32;sbit P33=P33;unsigned char counter;/包含頭文件，宏定義，位定義，全局變量定義void INT0_LED() interrupt 0 using 1 EX0=0; delay_nms(10); if(P32=0)counter+; while(P32=0); P0=counter; EX0=1;int main() counter=0; EX0=1; EA=1; IT0=0

9、; while(1)/中斷服務(wù)函數(shù)/主函數(shù)4.3.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式與使用 (1)定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器對(duì)于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來說，不管是獨(dú)立的定時(shí)器芯片還是單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器，大都具有以下特點(diǎn)：a.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有多種方式，可以是計(jì)數(shù)方式也可以是定時(shí)方式。b. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值是可變的，當(dāng)然計(jì)數(shù)的最大值是有限的，這取決于計(jì)數(shù)器的位數(shù)。計(jì)數(shù)的最大值也就限定了定時(shí)的最大值。nc. 在到達(dá)設(shè)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)值時(shí)發(fā)出中斷申請(qǐng)，以便實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制。MCS-51單片機(jī)(51子系列)內(nèi)帶有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們均可作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器使用。 (2)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)n定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器

10、的實(shí)質(zhì)是加計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)器（16位），由高位），由高8位和低位和低8位位兩個(gè)寄存器組成。兩個(gè)寄存器組成。TMOD是定時(shí)是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制是控制寄存器，控制T0、T1的的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。 (3)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理n 加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中T

11、F0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。 可見，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才可見，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。(4)定時(shí)計(jì)數(shù)模式n設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)，加，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。）。計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間就是定時(shí)時(shí)間t 。n設(shè)置為設(shè)

12、置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)計(jì)數(shù)器模式時(shí)，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由，外部事件計(jì)數(shù)脈沖由T0或或T1引腳輸入到計(jì)數(shù)器。引腳輸入到計(jì)數(shù)器。要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超，最高計(jì)數(shù)頻率不超過過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 s。 4.3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制 80C51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四

13、位用于T1。其格式如下：GATE：門控位。：門控位。GATE0時(shí)，只要用軟件使時(shí)，只要用軟件使TCON中的中的TR0或或TR1為為1，就，就可以啟動(dòng)定時(shí)可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；計(jì)數(shù)器工作；GATA1時(shí)，要用軟件使時(shí)，要用軟件使TR0或或TR1為為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了或引計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)條件，加上了或引腳為高電平這一條件。腳為高電平這一條件。 :定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。計(jì)數(shù)模式選擇位。 =0 為定時(shí)模式；為定時(shí)模式； =1 為計(jì)數(shù)模式。為計(jì)數(shù)模式。M1M0：工作

14、方式設(shè)置位。定時(shí)：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由由M1M0進(jìn)行設(shè)置。進(jìn)行設(shè)置。 二、控制寄存器二、控制寄存器TCON TCON的低的低4位用于控制外部中斷位用于控制外部中斷,已在前面介紹。已在前面介紹。TCON的高的高4位用于位用于控制定時(shí)控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：TF1（TCON.7）：）：T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置動(dòng)置TF1為為1。CPU響應(yīng)中斷后響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢可隨時(shí)查詢

15、TF1的狀態(tài)。所以，的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。TF1也可也可以用軟件置以用軟件置1或清或清0，同硬件置，同硬件置1或清或清0的效果一樣。的效果一樣。TR1（TCON.6）：）：T1運(yùn)行控制位。運(yùn)行控制位。TR1置置1時(shí)，時(shí)，T1開始工作；開始工作；TR1置置0時(shí)，時(shí)，T1停止工作。停止工作。TR1由軟件置由軟件置1或清或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0（TCON.5）：）：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。類同。TR0（TCON.4）：）：T0運(yùn)行控制

16、位，其功能與運(yùn)行控制位，其功能與TR1類同。類同。 一、方式一、方式0 方式方式0為為13位計(jì)數(shù)位計(jì)數(shù)，由，由TL0的低的低5位（高位（高3位未用）和位未用）和TH0的的8位組成。位組成。TL0的低的低5位溢出時(shí)向位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置溢出時(shí)，置位位TCON中的中的TF0標(biāo)志，向標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。發(fā)出中斷請(qǐng)求。二、方式二、方式1 方式方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由位，由TL0作為低作為低8位、位、TH0作為高作為高8位，組成了位，組成了16位加位加1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 。計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為： 4.3.3 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的

17、工作方式簡(jiǎn)單介紹計(jì)數(shù)器的工作方式簡(jiǎn)單介紹三、方式三、方式2 方式方式2為自動(dòng)重裝初值的為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。位計(jì)數(shù)方式。 工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。四、方式四、方式3 方式方式3只適用于定時(shí)只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0，定時(shí)器定時(shí)器T1處于方式處于方式3時(shí)相當(dāng)時(shí)相當(dāng)于于TR1=0，停止計(jì)數(shù)。，停止計(jì)數(shù)。 工作方式工作方式3將將T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器位計(jì)數(shù)器TL0和和TH0 。 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展計(jì)數(shù)器用于外部中斷擴(kuò)展 擴(kuò)展方法是，將定時(shí)擴(kuò)展方法是，將定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為滿程

18、，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時(shí)初值設(shè)定為滿程，將待擴(kuò)展的外部中斷源接到定時(shí)/計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器的外部計(jì)數(shù)引腳。從該引腳輸入一個(gè)下降沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器加外部計(jì)數(shù)引腳。從該引腳輸入一個(gè)下降沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器加1后后便產(chǎn)生定時(shí)便產(chǎn)生定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷。計(jì)數(shù)器溢出中斷。例如，利用例如，利用T0擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源。將擴(kuò)展一個(gè)外部中斷源。將T0設(shè)置為計(jì)數(shù)器方設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式，按方式式，按方式2工作，工作，TH0、TL0的初值均為的初值均為0FFH，T0允許中允許中斷，斷，CPU開放中斷。開放中斷。其初始化程序如下：其初始化程序如下： MOV TMOD，#06H ；置；置T0為計(jì)數(shù)器方式為計(jì)數(shù)器方式2 MOV TL0

19、，#0FFH ；置計(jì)數(shù)初值；置計(jì)數(shù)初值 MOV TH0，#0FFH SETB TR0 ；啟動(dòng)；啟動(dòng)T0工作工作 SETB EA ；CPU開中斷開中斷 SETB ET0 ；允許；允許T0中斷中斷 初始化程序應(yīng)完成如下工作：初始化程序應(yīng)完成如下工作： 對(duì)對(duì)TMOD賦值，以確定賦值，以確定T0和和T1的工作方式。的工作方式。 計(jì)算初值計(jì)算初值,并將其寫入并將其寫入TH0、TL0或或TH1、TL1。 中斷方式時(shí)，則對(duì)中斷方式時(shí)，則對(duì)IE賦值，開放中斷。賦值，開放中斷。 使使TR0或或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。4.3.4 定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例計(jì)數(shù)器應(yīng)用舉例 例例 利用定時(shí)利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0的方式的方式1，產(chǎn)生，產(chǎn)生10ms的定時(shí)的定時(shí)，并使，并使P1.0引腳上輸出周期為引腳上輸出周期為20ms的方波，采用的方波，采用中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為中斷方式，設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為12 MHz。解：解：1、計(jì)算計(jì)數(shù)初值、計(jì)算計(jì)數(shù)初值X：由于晶振為由于晶振為12 MHz，所以機(jī)器周期，所以機(jī)器周期Tcy為為1 s。所以：所以：Nt/ Tcy 10103/110610000X655361000055536D8F0H即應(yīng)將即應(yīng)將D8H送入送入TH0中，中，F(xiàn)0H送入送入TL0中中 2、