輸入輸出中斷與定時(shí)計(jì)數(shù)器正規(guī)版資料

輸入輸出中斷(zhōngduàn)與定時(shí)計(jì)數(shù)器第一頁(yè)，共53頁(yè)。5.1I/O概述(ɡàishù)CPU和I／O設(shè)備的連接都是通過(guò)接口電路實(shí)現(xiàn)的I／O接口電路的作用速度(sùdù)協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)鎖存三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換第二頁(yè)，共53頁(yè)。接口(jiēkǒu)與端口接口：指計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間在數(shù)據(jù)傳送(chuánsònɡ)方面的聯(lián)系，其主要功能是通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)的，稱接口電路，簡(jiǎn)稱接口。第三頁(yè)，共53頁(yè)。端口：指在接口(jiēkǒu)電路中用以完成某種信息傳送，并可由編程人員尋址進(jìn)行讀寫(xiě)操作的寄存器，端口也簡(jiǎn)稱口。一個(gè)接口可含有多個(gè)端口，數(shù)據(jù)(shùjù)端口、狀態(tài)端口、命令端口等。每個(gè)端口都有自己的端口地址CPU尋址外設(shè)是以端口作為地址單元第四頁(yè)，共53頁(yè)。I／O口的編址方式(fāngshì)獨(dú)立(dúlì)編址統(tǒng)一編址端口第五頁(yè)，共53頁(yè)。輸入／輸出傳送(chuánsònɡ)方式無(wú)條件傳送方式(fāngshì)查詢傳送方式(fāngshì)中斷傳送方式(fāngshì)讀入狀態(tài)信息準(zhǔn)備好？數(shù)據(jù)傳送YN查詢方式流程圖第六頁(yè)，共53頁(yè)。5.3MCS－51單片機(jī)的中斷(zhōngduàn)系統(tǒng)第七頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)的概念中斷技術(shù)：中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序的過(guò)程中，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因使其暫時(shí)中止原程序的執(zhí)行而轉(zhuǎn)去為該突發(fā)事件服務(wù)．在處理完成(wánchéng)后再返回原程序繼續(xù)執(zhí)行的過(guò)程。第八頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)的概念中斷執(zhí)行類似于子程序的調(diào)用，區(qū)別在于中斷的發(fā)生是隨機(jī)的，其對(duì)中斷服務(wù)程序的調(diào)用是在檢測(cè)(jiǎncè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)后自動(dòng)完成的;而子程序的調(diào)用是由編程人員事先安排好的。因此，中斷又可定義為CPU自動(dòng)執(zhí)行中斷服務(wù)程序并返回(fǎnhuí)原程序執(zhí)行的過(guò)程。第九頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)可以提高CPU的工作效率便于實(shí)時(shí)處理便于故障(gùzhàng)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，提高系統(tǒng)的可靠性中斷系統(tǒng)的組成包括:中斷源產(chǎn)生、中斷判優(yōu)、中斷響應(yīng)、中斷查詢、中斷處理等實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)全過(guò)程的硬件(yìnɡjiàn)和軟件。第十頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)源MCS-51的五個(gè)中斷源：2個(gè)外部中斷請(qǐng)求INT0、INT1；2個(gè)定時(shí)(dìnɡshí)／計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷請(qǐng)求TF0、TF1串行口中斷請(qǐng)求TI、RI。中斷源：引起(yǐnqǐ)中斷的原因或發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源第十一頁(yè)，共53頁(yè)。中斷請(qǐng)求標(biāo)志(biāozhì)TCON：定時(shí)器控制(kòngzhì)寄存器，該寄存器字節(jié)地址為88H，是可位尋址的特殊功能寄存器。第十二頁(yè)，共53頁(yè)。D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IE0／IE1：外部中斷INT0/INT1請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)CPU采樣到有效中斷請(qǐng)求號(hào)時(shí)，由硬件電路將對(duì)應(yīng)位置1。IT0／IT1：外部中斷請(qǐng)求信號(hào)方式控制拉。若其等于1，則對(duì)應(yīng)外部中斷為脈沖下降沿觸發(fā)方式，否則就是電平觸發(fā)方式。TF0／TFl：T0／T1計(jì)數(shù)溢出(yìchū)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。若其為1表示對(duì)應(yīng)定時(shí)器T0／T1的計(jì)數(shù)值已由全1變?yōu)槿?，在向CPU申請(qǐng)中斷。TCON格式(géshi)字第十三頁(yè)，共53頁(yè)。SCON：串行口控制(kòngzhì)寄存器D7D6D5D4D3D2D1D099H98HTIRITI：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志(biāozhì)位。RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志(biāozhì)位。第十四頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)優(yōu)先級(jí)IP：中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器，寄存器字節(jié)(zìjié)地址為B8H，可位尋址。D7D6D5D4D3D2D1D0BCHBBHBAHB9HB8HPSPT1PX1PT0PX0PX0：外部(wàibù)中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制位。PX0＝1高優(yōu)先級(jí)；PX0＝0低優(yōu)先級(jí)。PT0：T0中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制值。PT0＝1高優(yōu)先級(jí)中斷：PT0＝0低優(yōu)先級(jí)中斷。PX1：外部中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制位。若PX1＝1高優(yōu)先級(jí)中斷；PX1＝0低優(yōu)先級(jí)中斷。PTl：T1中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制值。若PTl＝1高優(yōu)先級(jí)中斷；PTl＝0低優(yōu)先級(jí)中斷。PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制位。PS＝1，高優(yōu)先級(jí)，PS＝0，低優(yōu)先級(jí)。第十五頁(yè)，共53頁(yè)。中斷優(yōu)先級(jí)控制(kòngzhì)原則如果多個(gè)中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷，則CPU響應(yīng)順序?yàn)橄雀吆蟮?。低?yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求不能打斷高優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)(fúwù)，但高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷服務(wù)(fúwù)。同級(jí)中斷請(qǐng)求不能打斷同級(jí)中斷服務(wù)(fúwù)。第十六頁(yè)，共53頁(yè)。中斷優(yōu)先級(jí)控制(kòngzhì)原則如果多個(gè)同級(jí)(tónɡjí)中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷，則CPU按如下默認(rèn)順序響應(yīng)：

外部中斷0-定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0－外部中斷1-定時(shí)／計(jì)數(shù)器T1-串行中斷。第十七頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)響應(yīng)的條件D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX0EA：中斷允許總控位。如果(rúguǒ)EA＝0，則所有中斷請(qǐng)求均被禁止；若EA＝1，則是否允許中斷由各個(gè)中斷控制位決定。EX0／EX1：外部中斷0／外部中斷1中斷允許位。ET0／ETl：T0／T1中斷允許控制位。ES：串行口中斷允許控制位IE--中斷允許(yǔnxǔ)控制寄存器第十八頁(yè)，共53頁(yè)。中斷響應(yīng)(xiǎngyìng)的條件EA＝1，且對(duì)應(yīng)的中斷允許控制位等于1。這樣CPU就在每個(gè)機(jī)器周期對(duì)該中斷源進(jìn)行檢測(cè)。如果它提出中斷申請(qǐng)，則只要滿足下列條件就可立即響應(yīng)。1)無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷正在服務(wù)。2)檢測(cè)到有中斷請(qǐng)求到來(lái)(dàolái)的機(jī)器周期是當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后1個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束，這樣可保證當(dāng)前指令的完整執(zhí)行。第十九頁(yè)，共53頁(yè)。CLRIT0(IT1)主：初始化，啟動(dòng)定時(shí)器及其中斷2個(gè)外部中斷請(qǐng)求INT0、INT1；第四十五頁(yè)，共53頁(yè)。IP：中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器，寄存器字節(jié)(zìjié)地址為B8H，可位尋址。PTl：T1中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定控制值。第四十八頁(yè)，共53頁(yè)。GATE=1時(shí)P3.SETBPX0(PX1,PT0,PT1,PS)如果它提出中斷申請(qǐng)，則只要滿足下列條件就可立即響應(yīng)。若EA＝1，則是否允許中斷由各個(gè)中斷控制位決定。ET0／ETl：T0／T1中斷允許控制位。T0（TH0，TL0）-----字節(jié)(zìjié)地址8CH，8AH第四十五頁(yè)，共53頁(yè)。LJMPMAINM1M0＝01，方式1，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷響應(yīng)(xiǎngyìng)的條件3)檢測(cè)到有中斷請(qǐng)求到來(lái)的指令是訪問(wèn)IE、IP寄存器的指令或RETI指令時(shí)，該指令己執(zhí)行完畢(wánbì)并且又執(zhí)行完了一條指令。第二十頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)響應(yīng)過(guò)程中斷響應(yīng)的主要操作就是執(zhí)行由硬件電路自動(dòng)(zìdòng)生成的一條LCALL指令。其中，addrl6就是中斷源的中斷入口地址。首先將斷點(diǎn)地址入棧保護(hù)，然后把a(bǔ)ddrl6送人PC中，使程序自動(dòng)(zìdòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷人口處執(zhí)行中斷服務(wù)程序。第二十一頁(yè)，共53頁(yè)。中斷服務(wù)程序的入口地址(dìzhǐ)（中斷矢量）外部中斷INT0定時(shí)器T0中斷外部中斷INT1定時(shí)器T1中斷串行口中斷0003H000BH0013H001BH0023H第二十二頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)響應(yīng)時(shí)間從檢測(cè)到中斷到轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序所需的時(shí)間稱為中斷響應(yīng)時(shí)間。理想(lǐxiǎng)情況是檢測(cè)到中斷到來(lái)的機(jī)器周期是當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，接著用2個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間執(zhí)行自動(dòng)生成的LCALL指令，共需要3個(gè)機(jī)器周期。其他情況下中斷的響應(yīng)時(shí)間一般在3－8個(gè)機(jī)器周期。第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。中斷系統(tǒng)(xìtǒng)的總體結(jié)構(gòu)第二十四頁(yè)，共53頁(yè)。中斷請(qǐng)求的撤除(chèchú)（1）定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF0／TFl是在響應(yīng)中斷后由硬件自動(dòng)清除的。（2）對(duì)于串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI／RI則應(yīng)在中斷服務(wù)程序中由軟件清除（3）對(duì)于外部(wàibù)中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0／IE1也是在響應(yīng)中斷后由硬件自動(dòng)清除的。（4）如果外部(wàibù)中斷是以電平觸發(fā)方式申請(qǐng)中斷，當(dāng)本次中斷請(qǐng)求已被響應(yīng)后若INT0管腳的低電平?jīng)]有及時(shí)撤除，則有可能再次引起中斷。第二十五頁(yè)，共53頁(yè)。中斷請(qǐng)求的撤除(chèchú)為了解決這個(gè)(zhège)問(wèn)題．可以采用下圖所示方法，并在中斷服務(wù)程序中增加如下兩條指令：ANLP1，＃0FEH；P1.0=0ORLP1，＃01H;P1.0=1如果外部中斷工作在脈沖下降沿觸發(fā)方式下，則IE0／IE1被清零后就可以了，不存在信號(hào)撤除問(wèn)題。第二十六頁(yè)，共53頁(yè)。第二十七頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)程序舉例中斷系統(tǒng)初始化：(IE,IP,TCON,SP)（1）開(kāi)中斷和允許(yǔnxǔ)中斷源中斷 SETBEA SETBEX0(EX1,ET0,ET1,ES)（2）確定各中斷源的優(yōu)先級(jí)SETBPX0(PX1,PT0,PT1,PS)CLRPX0(PX1,PT0,PT1,PS)第二十八頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)系統(tǒng)初始化（3）對(duì)外部中斷，則應(yīng)規(guī)定是電平(diànpínɡ)觸發(fā)或邊沿觸發(fā)。 SETBIT0(IT1) CLRIT0(IT1)第二十九頁(yè)，共53頁(yè)。中斷(zhōngduàn)程序舉例例：規(guī)定外部中斷0為電平觸發(fā)方式(fāngshì)，高優(yōu)先級(jí)，寫(xiě)出初始化程序。SETBEASETBEX0SETBPX0CLRIT0第三十頁(yè)，共53頁(yè)。5.4定時(shí)(dìnɡshí)／計(jì)數(shù)器第三十一頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)(dìnɡshí)／計(jì)數(shù)器T0、T116位計(jì)數(shù)器，既可用于定時(shí)也可用于計(jì)數(shù)都是加1計(jì)數(shù)器。其工作方式(fāngshì)的設(shè)定是通過(guò)一些控制寄存器實(shí)現(xiàn)的。計(jì)數(shù)時(shí)對(duì)T0或T1引腳輸入的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù);定時(shí)時(shí)對(duì)內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)第三十二頁(yè)，共53頁(yè)。與定時(shí)(dìnɡshí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的SFR16位加1計(jì)數(shù)器T0、T1（TH0，TL0和TH1，TL1）定時(shí)器控制(kòngzhì)寄存器TCON工作方式寄存器TMOD第三十三頁(yè)，共53頁(yè)。計(jì)數(shù)器T0（TH0，TL0）-----字節(jié)(zìjié)地址8CH，8AHT1（TH1，TL1）-----字節(jié)(zìjié)地址8DH，8BH基本功能：（1）計(jì)數(shù)（2）溢出后自動(dòng)置位中斷標(biāo)志位（3）對(duì)計(jì)數(shù)器T0和T1都可以進(jìn)行讀寫(xiě)操作（4）復(fù)位后都為00H第三十四頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)器控制(kòngzhì)寄存器(TCON)D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TR0／TRl：定時(shí)／計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制(kòngzhì)位。若其＝0，則停止定時(shí)器／計(jì)數(shù)器工作。如果該位為1，則允許啟動(dòng)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器可以(kěyǐ)位尋址，復(fù)位后為00H第三十五頁(yè)，共53頁(yè)。工作(gōngzuò)方式控制寄存器（TMOD）D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC／TM1M0GATEC／TM1M0T0控制(kòngzhì)位T1控制(kòngzhì)位

GATE：門(mén)控位GATE=0時(shí)P3.2（INT0）引腳不參與啟動(dòng)或停止T0GATE=1時(shí)P3.2（INT0）引腳參與啟動(dòng)或停止T0M1M0；工作方式選擇位。M1M0＝00．方式0，13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器M1M0＝01，方式1，16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器M1M0＝10，方式2，可自動(dòng)裝入初值的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器M1M0＝11，方式3，兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器C／T：定時(shí)方式／計(jì)數(shù)方式選擇控制位。第三十六頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的工作(gōngzuò)方式T0與T1除了工作方式(fāngshì)3不同外，其余3種工作方式(fāngshì)基本相同（1）工作方式(fāngshì)0：是13位的計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)，其13位計(jì)數(shù)器由TH0和TL0的低5位構(gòu)成T0在工作方式(fāngshì)0下的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。第三十七頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)(dìnɡshí)時(shí)間為：T＝(213—T0的初值）×機(jī)器周期計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為S＝213—T0的初值第三十八頁(yè)，共53頁(yè)。CPU和I／O設(shè)備的連接都是通過(guò)接口電路實(shí)現(xiàn)的中斷(zhōngduàn)響應(yīng)時(shí)間端口：指在接口(jiēkǒu)電路中用以完成某種信息傳送，并可由編程人員尋址進(jìn)行讀寫(xiě)操作的寄存器，端口也簡(jiǎn)稱口。第五十一頁(yè)，共53頁(yè)。0腳輸出周期為2ms的方波請(qǐng)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)(xiāngguān)程序。先級(jí)中斷：PT0＝0低優(yōu)先級(jí)中斷。先級(jí)中斷：PT0＝0低優(yōu)先級(jí)中斷。中斷系統(tǒng)初始化：(IE,IP,TCON,SP)ORG0000HLOOP:JBCTF0LOOP1第二十三頁(yè)，共53頁(yè)。查詢傳送方式(fāngshì)若EA＝1，則是否允許中斷由各個(gè)中斷控制位決定。其中TL0仍然使用T0的各控制位、引腳和中斷溢出標(biāo)志、而TH0要占用T1的TR1和TF1。PX0＝0低優(yōu)先級(jí)。ES：串行口中斷允許控制位(2)工作(gōngzuò)方式1與工作(gōngzuò)方式0基本相同，只是其可以實(shí)現(xiàn)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)，即在這種方式下使用TH0與TL0的全部16位。定時(shí)時(shí)間為：T＝(216—T0的初值）×機(jī)器(jīqì)周期計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為S＝216—T0的初值第三十九頁(yè)，共53頁(yè)。(3)工作(gōngzuò)方式2工作(gōngzuò)方式2具有自動(dòng)加載初始值的功能，可以解決方式0與方式1的缺點(diǎn)。T0方式2的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。第四十頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)時(shí)間(shíjiān)為：T＝(28—T0的初值）×機(jī)器周期計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)為S＝28—T0的初值第四十一頁(yè)，共53頁(yè)。（3）方式3只有T0才有方式3，此時(shí)T0被拆成兩個(gè)獨(dú)立的部分。其中TL0仍然使用T0的各控制位、引腳和中斷溢出標(biāo)志、而TH0要占用T1的TR1和TF1。此時(shí)T1仍可工作在方式0,方式1,方式2但不能使用中斷,設(shè)置好工作參數(shù)(cānshù)后可自行運(yùn)動(dòng),設(shè)置成方式3停止工作。第四十二頁(yè)，共53頁(yè)。T0的方式(fāngshì)3第四十三頁(yè)，共53頁(yè)。定時(shí)／計(jì)數(shù)器應(yīng)用(yìngyòng)舉例1、初始化（1）確定工作方式，對(duì)TMOD賦值。（2）確定計(jì)數(shù)初值，并寫(xiě)入TH0，TL0或TH1，TL1（3）開(kāi)中斷(zhōngduàn)（4）啟動(dòng)T0或T1第四十四頁(yè)，共53頁(yè)。2、計(jì)數(shù)初值的計(jì)算(jìsuàn)定時(shí)方式下初值：X＝2n－T／TP計(jì)數(shù)方式下初值：X＝2n－N第四十五頁(yè)，共53頁(yè)。例：已知某單片機(jī)控制系統(tǒng)(kònɡzhìxìtǒnɡ)的晶振頻率為6MHZ，要求T0產(chǎn)生100ms定時(shí)，確定計(jì)數(shù)初值及TMOD寄存器的內(nèi)容。T=100msTp=2μsT＝(2n－X)*TPX=3CB0H使用(shǐyòng)指令：MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0H第四十六頁(yè)，共53頁(yè)。D7D6D5D4D3D2D1D0GATEC／TM1M0GATEC／TM1M000000001TMOD=01H使用(shǐyòng)指令：MOVTMOD,#01H或：ANLTMOD,#F0HORLTMOD,#01H第四十七頁(yè)，共53頁(yè)。例：已知某單片機(jī)控制系統(tǒng)的晶振頻率為12MHZ現(xiàn)需要在P1.0腳輸出周期為2ms的方波請(qǐng)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)(xiān