MCS51定時(shí)器及計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)

1、1第九章第九章 MCS-51定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與中斷系統(tǒng)計(jì)數(shù)器與中斷系統(tǒng)2022-3-29微機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用微機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用2內(nèi)容提要內(nèi)容提要n MCS-51 的定時(shí)器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)器（重點(diǎn)重點(diǎn)）n 增強(qiáng)型增強(qiáng)型MCS-51的的T2定時(shí)器（定時(shí)器（了解了解）n MCS-51的中斷系統(tǒng)（的中斷系統(tǒng)（重點(diǎn)重點(diǎn)）2022-3-2939.1 MCS-51 的定時(shí)器的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器事件脈沖事件脈沖fosc預(yù)分頻預(yù)分頻初值寄存器初值寄存器溢出溢出回零回零門門+1 / -1二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二進(jìn)制計(jì)數(shù)器nMCS-51的計(jì)數(shù)是加計(jì)數(shù)。2022-3-29n計(jì)數(shù)功能：對(duì)從引腳輸入的脈沖計(jì)數(shù)。n定時(shí)功能

2、：對(duì)來自內(nèi)部時(shí)鐘電路的計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。TMOD（89H）TCON（88H）4TF1TF0TR0TR1IE1IE0IT0IT1TCON（88H）:可位尋址的特殊功能寄存器。T0 觸發(fā)控制T1觸發(fā)控制T0溢出標(biāo)志T1溢出標(biāo)志編程指令采用CLR TR0/TR1SETB TR0/TR11) 定時(shí)器控制寄存器定時(shí)器控制寄存器(TCON)2022-3-295沒有位尋址功能只能使用字節(jié)傳送MOV TMOD,#.GATEGATEC/TM1 M0C/TM1 M0T1控制字段T0控制字段 TMOD（89H）：不可位尋址的特殊功能寄存器。門控位門控位GATE=0：以運(yùn)行控制位TR0/TR1啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能。GA

3、TE=1：以運(yùn)行控制位TR0/TR1啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能之前，應(yīng)先將外部中斷 置1。定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)方計(jì)數(shù)方式選擇位式選擇位0為定時(shí)1為計(jì)數(shù) 工作方式選擇位工作方式選擇位 2）工作方式控制寄存器（）工作方式控制寄存器（TMOD)2022-3-290/1INTINT69.1.2 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式計(jì)數(shù)器的工作方式2022-3-29方式371）方式）方式0（a) T0或T1方式0的結(jié)構(gòu)2022-3-29方式0是13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由THi全部8位和TLi的低5位構(gòu)成。8方式方式0定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用2022-3-29 在方式0下的輸入脈沖的計(jì)數(shù)值范圍是： 18192（

4、213）當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：（ 213 計(jì)數(shù)初值）計(jì)數(shù)初值）晶振周期晶振周期12最小定時(shí)單位：1個(gè)機(jī)器周期（個(gè)機(jī)器周期（12Tost)最大定時(shí)單位：12Tost 213機(jī)器周期9方式方式0的信號(hào)流圖的信號(hào)流圖2022-3-29圖9-6 方式0簡(jiǎn)圖MOV TMOD,#00000000SETB TR0MOV TH0，#_MOV TL0，#_MOV A,TMODANL A,#F0HORL A,#0_HMOV TMOD,A10例例 某某MCS-51微控制器應(yīng)用系統(tǒng)，晶體頻率為微控制器應(yīng)用系統(tǒng)，晶體頻率為12MHz，請(qǐng)，請(qǐng)計(jì)算在方式計(jì)算在方式0下的最小、最大定時(shí)時(shí)間？如果使用定時(shí)器

5、下的最小、最大定時(shí)時(shí)間？如果使用定時(shí)器T0來記錄時(shí)間，當(dāng)要求定時(shí)器每來記錄時(shí)間，當(dāng)要求定時(shí)器每5ms能向能向CPU發(fā)出一個(gè)定時(shí)處發(fā)出一個(gè)定時(shí)處理請(qǐng)求，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器中裝入的初始值為多少？試編程完理請(qǐng)求，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器中裝入的初始值為多少？試編程完成處始化任務(wù)。成處始化任務(wù)。解：解：最小定時(shí)時(shí)間：最大定時(shí)時(shí)間：5ms需要的計(jì)數(shù)為510-3/110-6=5000;計(jì)數(shù)初值為：8192 5000 = 31923192 = 0C78h = 01100011,11000B(分為高8位與低5位)2022-3-2961121()12 10s13128.192()sms11初始化語(yǔ)句初始化語(yǔ)句 MOV A,

6、TMOD ANL A, #F0H ORL A, #00H ；T0 無GATE,Timer,Mode 0 MOV TMOD,A SETBTR0 MOV TH0,#63H; 01100011B MOV TL0,#18H; 11000B2022-3-29思考：如果是采用T1，應(yīng)該怎樣做？122）方式）方式1（b) T0或T1方式1的結(jié)構(gòu)2022-3-29方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由THi全部8位和TLi的全8位構(gòu)成。13方式方式1定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用2022-3-29 在方式1下的輸入脈沖的計(jì)數(shù)值范圍是： 165536（216）當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：（ 2

7、16 計(jì)數(shù)初值）計(jì)數(shù)初值）晶振周期晶振周期12最小定時(shí)單位：1個(gè)機(jī)器周期（個(gè)機(jī)器周期（12Tost)最大定時(shí)單位：12Tost 216機(jī)器周期14例例 某某MCS-51微控制器應(yīng)用系統(tǒng)，晶體頻率微控制器應(yīng)用系統(tǒng)，晶體頻率為為12MHz，請(qǐng)計(jì)算在方式，請(qǐng)計(jì)算在方式1下的最小、最大定下的最小、最大定時(shí)時(shí)間？如果使用定時(shí)器時(shí)時(shí)間？如果使用定時(shí)器T0來記錄時(shí)間，當(dāng)來記錄時(shí)間，當(dāng)要求定時(shí)器每要求定時(shí)器每5ms能向能向CPU發(fā)出一個(gè)定時(shí)處發(fā)出一個(gè)定時(shí)處理請(qǐng)求，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器中裝入的初始值為理請(qǐng)求，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器中裝入的初始值為多少？試編程完成處始化任務(wù)。多少？試編程完成處始化任務(wù)。2022-3-2915另

8、解另解如果選用方式1，是16位方式，計(jì)算范圍為216=65536,計(jì)數(shù)初值為：65536 5000 = 60536 = EC78H初始化語(yǔ)句： MOV A, TMOD ANL A, #F0H ORL A, #01H ；T0 無GATE,Timer,Mode 1 MOV TMOD,A SETB TR0 MOV TH0,#0ECH; 01100011B MOV TL0,#78H; 11000B2022-3-2916 3) 方式方式2信號(hào)流圖信號(hào)流圖2022-3-29n方式2為重裝自動(dòng)初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。TLi:計(jì)數(shù)器THi:初值寄存器計(jì)數(shù)范圍： 1256 (28 ） TLi計(jì)滿溢出后，由硬件自

9、動(dòng)將THi中的初值重新裝入TLi。17方式方式2的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)n缺點(diǎn)：長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)、大范圍計(jì)數(shù)是不合適的。n優(yōu)點(diǎn)：初值由硬件重裝，因此溢出周期非常的準(zhǔn)確；軟件重裝初值難免或多或少的延誤，不夠準(zhǔn)確。2022-3-29184) T0的方式的方式3信號(hào)流圖信號(hào)流圖2022-3-29n這種方式并不常用。19例例nIntel 8051的時(shí)鐘頻率為12MHz，定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間是：（ ） nA10us8192usn65536us 256us2022-3-2920例例9-3n在某牛奶自動(dòng)灌裝線上，每檢測(cè)到20瓶，產(chǎn)生一個(gè)裝箱指令脈沖，使相關(guān)設(shè)備動(dòng)作。試用MCS-51型微控制器的計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)該控制要求。檢測(cè)信

10、號(hào)從T1引腳（P3.5）輸入，指令脈沖從P1.2輸出。2022-3-2921解：解：n自動(dòng)灌裝線上裝有傳感裝置，每檢測(cè)到一瓶牛奶向T1引腳發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)；n使用計(jì)數(shù)功能，可實(shí)現(xiàn)該控制要求；n選T1的方式2；n初值為256 - 20 = 236 = ECh。 2022-3-2922CSEGAT 0000HLJMPSTARTMCSEGMENTCODERSEGMCSTART:CLRT1；清除輸出；清除輸出MOV TMOD, #60H；T1，無，無GATE，計(jì)數(shù)，方式，計(jì)數(shù)，方式2MOV TL1, #0ECH；初值；初值MOV TH1, #0ECH；初值；初值SETB TR1；啟動(dòng)；啟動(dòng)LOOP:W

11、AIT: JBC TF1, OUTAJMP WAITOUT: SETB P1.2NOPNOPNOPCLR P1.2AJMP LOOPEND2022-3-29程序：程序：239.3 MCS-51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)2022-3-29n中斷的概念（程序的正常、異常）n中斷源n優(yōu)先級(jí)管理n中斷的響應(yīng)過程（條件）n中斷服務(wù)程序n應(yīng)用舉例一、中斷的概念一、中斷的概念n中斷：中斷： 在微機(jī)系統(tǒng)中，中斷是指CPU在執(zhí)行某段程序的過程中，由于某一事件的發(fā)生，要求CPU暫時(shí)停止正在執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再返回到原來程序停止處繼續(xù)執(zhí)行。 執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)

12、行中斷處理程序中斷返回家中看書家中看書電話鈴響電話鈴響書中做記號(hào)書中做記號(hào)放下書放下書,去接電話去接電話電話交談電話交談放下電話放下電話,返回返回繼續(xù)看書繼續(xù)看書二、二、MCS-51 的中斷源的中斷源n中斷源中斷源：把可以引起中斷的事件稱為中斷源。MCS-51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，共有三種類型5個(gè)中斷源： INT0：外部中斷0中斷請(qǐng)求； INT1：外部中斷1中斷請(qǐng)求； T0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求； T1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求； TxD/RxD：串行口通信中斷請(qǐng)求。外部中斷外部中斷定時(shí)中斷定時(shí)中斷串行中斷串行中斷n外部中斷：外部原因產(chǎn)生的中斷稱為外中斷。u電平方式電平方式的中斷請(qǐng)求

13、是低電平有效。u脈沖方式脈沖方式的中斷請(qǐng)求則是脈沖的后沿（負(fù)跳變）有效。n定時(shí)中斷：為滿足單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器的需要而設(shè)置的中斷，屬于內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷。n串行中斷：為單片機(jī)內(nèi)部串行口接受和發(fā)送數(shù)據(jù)而設(shè)置的中斷，也屬于內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷。CPU識(shí)別中斷申請(qǐng)的依據(jù)：識(shí)別中斷申請(qǐng)的依據(jù)： CPU在每個(gè)機(jī)器周期的在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，會(huì)期間，會(huì)自動(dòng)查詢各個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，若查到某自動(dòng)查詢各個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，若查到某標(biāo)志位被置位標(biāo)志位被置位,將啟動(dòng)中斷機(jī)制。將啟動(dòng)中斷機(jī)制。P1P2S1振蕩周期振蕩周期狀態(tài)周期狀態(tài)周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期機(jī)器周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4

14、S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2S5P2期間期間三、與中斷有關(guān)的三、與中斷有關(guān)的SFRn定時(shí)器控制寄存器定時(shí)器控制寄存器TCON (88H)：低：低4位位管理外部中斷。管理外部中斷。TF1TF0TR0TR1IE1IE0IT0IT1(1) 外部事件中斷請(qǐng)求標(biāo)志位外部事件中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 IE0 和和 IE1 =0：沒有外部中斷申請(qǐng)；：沒有外部中斷申請(qǐng)； =1：有外部中斷申請(qǐng)。：有外部中斷申請(qǐng)。（2）外部中斷請(qǐng)求的觸發(fā)方式選擇位）外部中斷請(qǐng)求的觸發(fā)方式選擇位 IT0 和和 IT1 =0：電平觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式

15、; =1：脈沖觸發(fā)方式。：脈沖觸發(fā)方式。例例 要求INT0引腳的中斷請(qǐng)求信號(hào)為低電平有效，INT1引腳的中斷請(qǐng)求信號(hào)為脈沖后沿有效，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)TCON的有關(guān)位。CLR IT0SETB IT1n串行口控制寄存器串行口控制寄存器 SCON （98H）RISM1SM0SM2RENTB8RB8TID0D1D2D3D4D5D6D7RISM1SM0SM2RENTB8RB8TID0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7(1) TI：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 當(dāng)串行口發(fā)送緩沖器發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件自動(dòng)把當(dāng)串行口發(fā)送緩沖器發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件自動(dòng)把TI置置1，

16、以此向，以此向CPU請(qǐng)求中斷。請(qǐng)求中斷。(2) RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 當(dāng)串行口接收緩沖器接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件把當(dāng)串行口接收緩沖器接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件把RI置置1；以此向；以此向CPU請(qǐng)求中斷。請(qǐng)求中斷。MCS-51中斷系統(tǒng)總圖中斷系統(tǒng)總圖n中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器 IE（A8H）：對(duì)所有）：對(duì)所有中斷源的開放和允許進(jìn)行控制，中斷源的開放和允許進(jìn)行控制，可位尋址可位尋址。（1）EA ：CPU中斷允許總控制位。中斷允許總控制位。 EA=0：中斷總禁止，禁止所有中斷。：中斷總禁止，禁止所有中斷。 EA=1：中斷總允許，置：中斷總允許，置

17、1后，各中斷源的中斷允許由后，各中斷源的中斷允許由各個(gè)控制位進(jìn)行設(shè)置。各個(gè)控制位進(jìn)行設(shè)置。（2）EX0/EX1：外部中斷允許控制位；外部中斷允許控制位； =0：禁止外部中斷：禁止外部中斷INT0/INT1； =1: 允許外部中斷允許外部中斷INT0/INT1 。n中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器 IE（A8H）：對(duì)所有）：對(duì)所有中斷源的開放和允許進(jìn)行控制，中斷源的開放和允許進(jìn)行控制，可位尋址可位尋址。（3）ET0/ET1：定時(shí)：定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷允許控制位；計(jì)數(shù)中斷允許控制位； =0：禁止定時(shí)：禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)中斷；計(jì)數(shù)器的定時(shí)中斷； =1：允許定時(shí)：允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)中斷。計(jì)數(shù)器的

18、定時(shí)中斷。（4）ES ： 串行口中斷允許控制位。串行口中斷允許控制位。 =0： 禁止串行口中斷；禁止串行口中斷； =1： 允許串行口中斷。允許串行口中斷。結(jié)論：結(jié)論：MCS-51單片機(jī)中的各個(gè)中斷源均為可屏蔽中斷。單片機(jī)中的各個(gè)中斷源均為可屏蔽中斷。 MOV IE, #10010110B 或：或： SETB EA ； CPU開放中斷開放中斷 SETB EX1 ； 允許中斷允許中斷 SETB ET0 ； 允許定時(shí)允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷計(jì)數(shù)器溢出中斷 SETB ES ； 允許串行口中斷允許串行口中斷例例 若想實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開放中斷，允許外部事若想實(shí)現(xiàn)單片機(jī)開放中斷，允許外部事件件INT1中斷、定時(shí)中

19、斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0溢出中斷和串行溢出中斷和串行口中斷，應(yīng)如何設(shè)置中斷允許寄存器口中斷，應(yīng)如何設(shè)置中斷允許寄存器IE？設(shè)定程序如下：設(shè)定程序如下：MCS-51中斷系統(tǒng)總圖中斷系統(tǒng)總圖n中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 IP （B8H）：對(duì)所）：對(duì)所有中斷源的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，有中斷源的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，可位尋址可位尋址。PX0PT0PT1PSPX1PX0PT0PT1PSPX1D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7（1）PX0: 為外部事件中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；為外部事件中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；（2）PT0: 為定時(shí)為定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；的

20、溢出中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；（3）PX1: 為外部事件中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；為外部事件中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；（4）PT1: 為定時(shí)為定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；的溢出中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；（5）PS: 為串行口中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。為串行口中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。u設(shè)置為設(shè)置為“0”0”的位，為低優(yōu)先級(jí)；的位，為低優(yōu)先級(jí)；u設(shè)置為設(shè)置為“1”1”的位，為高優(yōu)先級(jí)。的位，為高優(yōu)先級(jí)。表表9-3 中斷優(yōu)先級(jí)與中斷向量中斷優(yōu)先級(jí)與中斷向量 若都被設(shè)置成同一優(yōu)先級(jí)，5個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)由硬件形成，排列如表9-3所示。MCS-51單片機(jī)各個(gè)中斷源的中斷處理程序入口地址是固定的。單片機(jī)各個(gè)中斷源的中斷處理程序入口地址是固定的。四、中斷處理過程四、中斷處理過程主程序中斷請(qǐng)求EA=1;此中斷源的中斷允許位是否為1中斷響應(yīng)接受中斷申請(qǐng) 斷點(diǎn)地址保護(hù)中斷向量地址裝入PC中斷處理程序 根據(jù)不同中斷源的申請(qǐng)，完成各中斷申請(qǐng)要做的事。中斷返回中斷源及其對(duì)應(yīng)的中斷向量地址中斷源及其對(duì)應(yīng)的中斷向量地址中斷源中斷源 中斷向量地址中斷向量地址 外部中斷外部中斷0