第3章 MCS-51中斷系統(tǒng)與內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器

1、第三章第三章 MCS-51中斷系統(tǒng)與內(nèi)中斷系統(tǒng)與內(nèi)部定時(shí)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 單片機(jī)與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換可以采用兩種方單片機(jī)與外部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換可以采用兩種方式，即式，即查詢方式和中斷方式查詢方式和中斷方式。在程序的執(zhí)行過(guò)程中，由于某種外界的在程序的執(zhí)行過(guò)程中，由于某種外界的原因，必須終止原因，必須終止，而去執(zhí)行相應(yīng)的處，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行理程序，待處理結(jié)束后，再回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行。這個(gè)過(guò)程叫中斷。這個(gè)過(guò)程叫中斷。 中斷的概念 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)行中斷處理程序中斷返回，可實(shí)現(xiàn)二，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)程序的嵌套。允許或禁止向級(jí)中斷服

2、務(wù)程序的嵌套。允許或禁止向CPUCPU請(qǐng)求中斷。請(qǐng)求中斷。有關(guān)的特殊功能寄存器（有關(guān)的特殊功能寄存器（SFRSFR）有：）有：中斷允許寄存器中斷允許寄存器IEIE中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPIP中斷源寄存器（中斷源寄存器（TCONTCON、SCONSCON中的有關(guān)位）中的有關(guān)位）注：均可位尋址。注：均可位尋址。中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) IE0TF0IE1TF1TIRI中斷請(qǐng)求標(biāo)志EX0ET0EX1ET1ES1PX0PT0PX1PT1PS高級(jí)低級(jí)內(nèi)部查詢內(nèi)部查詢?nèi)肟诘刂啡肟诘刂稩NT0INT1T0T1TIRI中斷允許控制中斷優(yōu)先級(jí)EA中斷源中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖80518051單片機(jī)共有單片機(jī)共有5

3、 5個(gè)中斷源，分個(gè)中斷源，分別是別是2 2個(gè)個(gè)外部中斷外部中斷、 2 2個(gè)個(gè)定時(shí)中定時(shí)中斷斷和和1 1個(gè)個(gè)串行中斷。串行中斷。外部中斷是：外部中斷是：外部中斷外部中斷0-INT00-INT0，由，由P3.2P3.2提供，提供，外部中斷外部中斷1INT11INT1，由，由P3.3P3.3提供，提供，外部中斷有兩種觸發(fā)方式，即外部中斷有兩種觸發(fā)方式，即。定時(shí)器和串行口中斷分別是：定時(shí)器和串行口中斷分別是：T0T0溢出中斷溢出中斷； 由片內(nèi)定時(shí)由片內(nèi)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0 0提供提供T1T1溢出中斷溢出中斷； 由片內(nèi)定時(shí)由片內(nèi)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1 1提供提供串行口中斷串行口中斷RI/TIRI/

4、TI； 由片內(nèi)串行口提供由片內(nèi)串行口提供 中斷源與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器 與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有四個(gè)：與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有四個(gè)：TCON-TCON-定時(shí)控制寄存器，定時(shí)控制寄存器， IE-IE-中斷允許控制寄存器，中斷允許控制寄存器，IP-IP-中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器，中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器，SCON-SCON-及串行口控制寄存器。及串行口控制寄存器。(1)定時(shí)控制寄存器TCON D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TF0IE1IT1IE0IT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志l注意：電平觸發(fā)時(shí)，在中斷返回前應(yīng)撤除中斷源。注意：電平觸發(fā)時(shí)，在中斷返回前應(yīng)撤除中斷源。(2)串行口控制寄存器SCON D

5、7D6D5D4D3D2D1D0TIRI(3)中斷允許控制寄存器IE D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX0(4)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP） D7D6D5D4D3D2D1D0PSPT1PX1PT0PX0實(shí)現(xiàn)兩級(jí)控制實(shí)現(xiàn)兩級(jí)控制 注意：復(fù)位時(shí)，禁止所有中斷注意：復(fù)位時(shí)，禁止所有中斷每一中斷源可編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，以實(shí)現(xiàn)二級(jí)嵌套。每一中斷源可編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，以實(shí)現(xiàn)二級(jí)嵌套。默默認(rèn)的優(yōu)先次序?yàn)椋赫J(rèn)的優(yōu)先次序?yàn)椋篒NT0INT0、C/T0C/T0、INT1INT1、C/T1C/T1、串行口中斷（依次從高、串行口中斷（依次從高到低）到低）中斷響應(yīng) 當(dāng)有某

6、個(gè)中斷源請(qǐng)求中斷，同時(shí)特殊功能寄存器，則CPU可以響應(yīng)中斷；若有多個(gè)中斷源，則CPU響應(yīng)中斷級(jí)別最高若中斷源；若優(yōu)先級(jí)相同，則8051單片機(jī)按如下優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行響應(yīng)。 80518051單片機(jī)接收到中斷申請(qǐng)后，把申請(qǐng)單片機(jī)接收到中斷申請(qǐng)后，把申請(qǐng)鎖定在各自的中斷標(biāo)志鎖定在各自的中斷標(biāo)志位位中，在下一個(gè)機(jī)器周期中，在下一個(gè)機(jī)器周期查詢中斷標(biāo)志，并在查詢中斷標(biāo)志，并在下一個(gè)機(jī)器周期完成檢測(cè)和優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，以決定響應(yīng)哪個(gè)中斷下一個(gè)機(jī)器周期完成檢測(cè)和優(yōu)先級(jí)排隊(duì)，以決定響應(yīng)哪個(gè)中斷源，響應(yīng)中斷過(guò)程包括三部分工作：源，響應(yīng)中斷過(guò)程包括三部分工作：?jiǎn)纹瑱C(jī)響應(yīng)中斷后，自動(dòng)執(zhí)行下列操作：中斷程序的入口地址稱為中斷程

7、序的入口地址稱為，80518051單片機(jī)一單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷就會(huì)根據(jù)不同的中斷源轉(zhuǎn)入相應(yīng)的旦響應(yīng)中斷就會(huì)根據(jù)不同的中斷源轉(zhuǎn)入相應(yīng)的執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行中斷服務(wù)程序。不同中斷源對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址如下：不同中斷源對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址如下： 中斷源中斷源 入口地址入口地址 INT0INT0 0003 0003 T0T0 000BH 000BH INT1 INT1 0013H 0013H T1 T1 001BH 001BH RI/TI RI/TI 0023H 0023H 中斷響應(yīng)后，中斷響應(yīng)后，TCON和和SCON的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位應(yīng)及時(shí)撤除的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位應(yīng)及時(shí)撤除，否則系統(tǒng)在下一個(gè)機(jī)

8、器周期查詢到中斷標(biāo)志位仍然有效后，便否則系統(tǒng)在下一個(gè)機(jī)器周期查詢到中斷標(biāo)志位仍然有效后，便會(huì)重復(fù)響應(yīng)。中斷源不同，中斷請(qǐng)求撤除的方式也不同：會(huì)重復(fù)響應(yīng)。中斷源不同，中斷請(qǐng)求撤除的方式也不同：系統(tǒng)自動(dòng)將系統(tǒng)自動(dòng)將TF0/TF1標(biāo)志位清零標(biāo)志位清零，不需要用戶參與。，不需要用戶參與。需要軟件清零。需要軟件清零。系統(tǒng)自動(dòng)將外部系統(tǒng)自動(dòng)將外部。系統(tǒng)響應(yīng)中斷后自動(dòng)將系統(tǒng)響應(yīng)中斷后自動(dòng)將，但是，但是如果連接外部中斷引腳（如果連接外部中斷引腳（INT0/INT1）的低電平不撤除，在以）的低電平不撤除，在以后的周期采樣時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)重復(fù)響應(yīng)。后的周期采樣時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)重復(fù)響應(yīng)。中斷服務(wù)函數(shù)中斷服務(wù)函數(shù) Keil

9、C51編譯器支持在C語(yǔ)言源程序中直接編寫8051單片機(jī)的中斷服務(wù)函數(shù)程序,一般形式為:函數(shù)類型函數(shù)類型 函數(shù)名函數(shù)名( (形式參數(shù)表形式參數(shù)表) interrupt n ) interrupt n 關(guān)鍵字intrrupt后面的n是中斷號(hào), n的取值范圍為031。編譯器從8n+3處產(chǎn)生中斷向量, 具體的中斷號(hào)n和中斷向量取決于8051系列單片機(jī)芯片型號(hào)。 常用中斷號(hào)與中斷向量常用中斷號(hào)與中斷向量 中斷號(hào) n中 斷 源中斷向量 8n+30外部中斷 00003H1定時(shí)器 0000BH2外部中斷 10013H3定時(shí)器 1001BH4串行口0023H1.1.開相應(yīng)中斷源的中斷。開相應(yīng)中斷源的中斷。2.2

10、.設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。3.3.若為外部中斷，設(shè)定外部中斷的觸發(fā)方式。若為外部中斷，設(shè)定外部中斷的觸發(fā)方式。定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式與控制計(jì)數(shù)器的工作方式與控制 80518051單片機(jī)有單片機(jī)有：定：定時(shí)器時(shí)器0 0（T0T0）和定時(shí)器）和定時(shí)器1 1（T1T1）。它們都有定時(shí)）。它們都有定時(shí)器或事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、器或事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。 T0T0由由2 2個(gè)特殊功能寄存器個(gè)特殊功能寄存器構(gòu)成，構(gòu)成，T1T1則由則由構(gòu)成。見(jiàn)構(gòu)成。見(jiàn)P8P8定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)一、定時(shí)器/計(jì)數(shù)

11、器的功能 1. 1. 定時(shí)功能定時(shí)功能-計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈內(nèi)部時(shí)鐘脈沖沖fosc/12fosc/12，每個(gè)使計(jì)數(shù)器的值加1。2. 2. 計(jì)數(shù)功能計(jì)數(shù)功能-計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引外部輸入引腳腳T0為P3.4，T1為P3.5。輸入脈沖負(fù)跳變時(shí)，負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器值加計(jì)數(shù)器值加1 1。計(jì)數(shù)的最高頻率一般不超過(guò)計(jì)數(shù)的最高頻率一般不超過(guò)），高低電平至少保持），高低電平至少保持一個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心部件是1616位二進(jìn)制加位二進(jìn)制加1 1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器(TH0、TL0或TH1、TL1) 。具有兩個(gè)功能：二、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的特殊功能寄存器 與定時(shí)器計(jì)數(shù)器有關(guān)的特殊功能寄存器有：T1

12、控制T0控制M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7門控位。若為1測(cè)量外部中斷引腳正脈沖寬度，一般為0計(jì)數(shù)/定時(shí)選擇。0 0：定時(shí)器模式，：定時(shí)器模式，1 1：計(jì)數(shù)器模式。：計(jì)數(shù)器模式。工作方式選擇00：方式：方式001：方式：方式110：方式：方式211：方式：方式3D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 停止停止1 啟動(dòng)啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷標(biāo)志TF0：T0中斷標(biāo)志位中斷標(biāo)志位TF1：T1中斷標(biāo)志位中斷標(biāo)志位計(jì)數(shù)脈沖輸入三、定時(shí)器計(jì)數(shù)器的工作方式 定時(shí)器計(jì)數(shù)器共有四種工作方式 (1)方式0：13位

13、定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式 TF0T0TR0GATEINT011&C/T=1振蕩器1/12C/T=0TL0 TH08位低5位13位計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器fosc/12輸入被置為1(2)方式1：16位計(jì)數(shù)器方式 振蕩器1/12TL0 TH0TF011&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=18位8位16位計(jì)數(shù)器(3)方式2：8位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式 TF0振蕩器1/1211&T0TR0GATEINT0C/T=0C/T=1 TL0（8位） TH0（8位）常數(shù)緩沖器計(jì)數(shù)器(4)方式3：雙8位方式 僅T0可以工作在方式3此時(shí)T0分成2個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器TL0和TH0 ，前者用原來(lái)T0的控制

14、信號(hào)（TR0、TF0），后者用原來(lái)T1的控制信號(hào)（TR1、TF1）。(1)計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算 計(jì)數(shù)器采用加1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的初值并不是要求計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)值,(根據(jù)不同工作方式，M可以是213、216或28)，則計(jì)數(shù)器初值X的公式如下： X=M-要求的計(jì)數(shù)值要求的計(jì)數(shù)值 四、定時(shí)/計(jì)數(shù)器常數(shù)的計(jì)算(2)定時(shí)器初值的計(jì)算 在定時(shí)器模式下，計(jì)數(shù)器由單片機(jī)主脈沖fosc經(jīng)12分頻后計(jì)數(shù)（1 1個(gè)機(jī)器周期）個(gè)機(jī)器周期）。 (根據(jù)不同工作方式，M可以是213、216或28)定時(shí)器初值的計(jì)算定時(shí)器初值的計(jì)算 追問(wèn)：若采用方式追問(wèn)：若采用方式0 0定時(shí)，則定時(shí)器初值是多少？定時(shí)，則定時(shí)器初值是多少？五

15、、定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間六、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在應(yīng)用前需要進(jìn)行初始化：計(jì)數(shù)器在應(yīng)用前需要進(jìn)行初始化：確定TMOD控制字：編程時(shí)將控制字送TMOD； 計(jì)算計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值:編程時(shí)將計(jì)數(shù)初值開中斷（如果使用中斷方式）置位EA、ETTR位置位,控制定時(shí)器的啟動(dòng)和停止。M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX0M0M1C/TGATEM0M1C/TGATED0D1D2D3D4D5D6D7（3）分析：）分析：D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX0void Time

16、r_Init()TMOD = 0 x01; /T0采用方式采用方式1TH0 = 0 xB1; /T0賦初值，一次定時(shí)賦初值，一次定時(shí)20msTL0 = 0 xE0;ET0 = 1;/開定時(shí)器開定時(shí)器0中斷中斷EA = 1;/開總中斷開總中斷TR0 = 1;/啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器定時(shí)（3 3）初始化語(yǔ)句如下：）初始化語(yǔ)句如下：（4）分析：）分析：void main() uchar count = 50; INI0_Init(); /外部中斷初始化外部中斷初始化 Timer_Init();/定時(shí)器初始化定時(shí)器初始化 P3 = 0 xff; /讀引腳先寫讀引腳先寫1 b_alarm = 1; w

17、hile(stop); TR0 = 1; /啟動(dòng)定時(shí)啟動(dòng)定時(shí) while(1)P1 = temp; /從第一道工序從第一道工序開始開始 void TIMER0_INT() interrupt 1 TH0 = 0 xB1; /重裝重裝T0初值初值 TL0 = 0 xE0; if(-count=0)count = 50;temp = _crol_(temp,1); /計(jì)滿計(jì)滿1s后循環(huán)左移一位后循環(huán)左移一位 （見(jiàn)演示）（見(jiàn)演示）7 7段數(shù)碼管和段數(shù)碼管和74HC59574HC595芯片芯片7 7段段LEDLED數(shù)碼顯示器數(shù)碼顯示器LED數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)與原理數(shù)碼顯示器結(jié)構(gòu)與原理 LED數(shù)碼顯示器是由

18、發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在應(yīng)用數(shù)碼顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段系統(tǒng)中通常使用的是七段LED數(shù)碼顯示器。這種顯示塊有數(shù)碼顯示器。這種顯示塊有共陰極共陰極與與共陽(yáng)極共陽(yáng)極兩種，如下圖所示。兩種，如下圖所示。abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5V（a）（b） 使用LED顯示器時(shí)，要注意區(qū)分共陰極和共陽(yáng)極兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須為了顯示數(shù)字或字符，必須對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼，簡(jiǎn)稱對(duì)數(shù)字或字符進(jìn)行編碼，簡(jiǎn)稱。七段數(shù)碼管加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì)8段。因此為L(zhǎng)ED顯示器提供的段碼正好是一個(gè)字節(jié)。 實(shí)際使

19、用中，通常通過(guò)單片機(jī)向LED顯示接口輸出不同段碼，即可顯示相應(yīng)的數(shù)字。顯示數(shù)字顯示數(shù)字共陽(yáng)極接法共陽(yáng)極接法gfedcba共陰極接法共陰極接法gfedcba179H06H512H6DHLEDLED數(shù)碼顯示器共陰極和共陽(yáng)極段碼數(shù)碼顯示器共陰極和共陽(yáng)極段碼 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器地址地址顯示顯示數(shù)字?jǐn)?shù)字共陰極接法的七段狀態(tài)共陰極接法的七段狀態(tài)g f e d c b ag f e d c b a共陰極接法共陰極接法段碼段碼( (十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)) )共陽(yáng)極接法共陽(yáng)極接法段碼段碼( (十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)) )SEGSEG0 00 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 13F3F4040SEG+1SE

20、G+11 10 0 0 0 1 1 00 0 0 0 1 1 006067979SEG+2SEG+22 21 0 1 1 0 1 11 0 1 1 0 1 15B5B2424SEG+3SEG+33 31 0 0 1 1 1 11 0 0 1 1 1 14F4F3030SEG+4SEG+44 41 1 0 0 1 1 01 1 0 0 1 1 066661919SEG+5SEG+55 51 1 0 1 1 0 11 1 0 1 1 0 16D6D1212SEG+6SEG+66 61 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 0 17D7D0202SEG+7SEG+77 70 0 0 0 1 1

21、1 0 0 0 0 1 1 1 07077878SEG+8SEG+88 81 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 17F7F0000SEG+9SEG+99 91 1 0 0 1 1 11 1 0 0 1 1 167671818SEG+10SEG+10A A1 1 1 0 1 1 11 1 1 0 1 1 177770808SEG+11SEG+11B B1 1 1 1 1 0 01 1 1 1 1 0 07C7C0303SEG+12SEG+12C C0 1 1 1 0 0 10 1 1 1 0 0 139394646SEG+13SEG+13D D1 0 1 1 1 1 01 0 1 1

22、 1 1 05E5E2121SEG+14SEG+14E E1 1 1 1 0 0 11 1 1 1 0 0 179790606SEG+15SEG+15F F1 1 1 0 0 0 11 1 1 0 0 0 171710E0E將顯示的數(shù)字或字符轉(zhuǎn)換成的過(guò)程。具體分為和。該數(shù)碼管內(nèi)部集成硬件譯碼器將輸入的該數(shù)碼管內(nèi)部集成硬件譯碼器將輸入的BCD碼轉(zhuǎn)換成碼轉(zhuǎn)換成采用普通的采用普通的，單片機(jī)通過(guò)，單片機(jī)通過(guò)8根數(shù)據(jù)線和一位根數(shù)據(jù)線和一位數(shù)碼管相連，根據(jù)單片機(jī)和數(shù)碼管的連接方式，利用軟件數(shù)碼管相連，根據(jù)單片機(jī)和數(shù)碼管的連接方式，利用軟件查表方式得到顯示數(shù)值的查表方式得到顯示數(shù)值的。uint code uint code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0