第五章 MCS-51-定時計(jì)數(shù)器

第五章MCS-51定時/計(jì)數(shù)器、串行口及中斷系統(tǒng)

本章重點(diǎn)討論：

1.定時/計(jì)數(shù)器；

2.全雙工串行口；3.中斷系統(tǒng)。5.1MCS-51定時/計(jì)數(shù)器5.1.1定時器/計(jì)數(shù)器的基本概念5.1.2MCS-51定時/計(jì)數(shù)器的組成5.1.3定時器/計(jì)數(shù)器的控制方法5.1.4定時器、計(jì)數(shù)器的初始化5.1.5舉例5.1.6定時計(jì)數(shù)器總結(jié)計(jì)數(shù)概念的引入1生活中計(jì)數(shù)的例子處處可見。例：錄音機(jī)上的計(jì)數(shù)器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等。再舉一個工業(yè)生產(chǎn)中的例子，線纜行業(yè)在電線生產(chǎn)出來之后要計(jì)米，也就是測量長度，怎么測法呢？用尺量？不現(xiàn)實(shí)，太長不說，要一邊做一邊量呢，怎么辦呢？行業(yè)中有很巧妙的方法，用一個周長是1米的輪子，將電纜繞在上面一周，由線帶輪轉(zhuǎn)，這樣輪轉(zhuǎn)一周不就是線長1米嘛，所以只要記下輪轉(zhuǎn)了多少圈，就可以知道走過的線有多長了。計(jì)數(shù)概念的引入2石油工業(yè)中，也有大量計(jì)數(shù)的問題。比如如何確定油層的深度？通常采用的方法是在裸眼井完鉆測井以后，需要下金屬套管固井，每一根套管的長度是一樣的，比如10米，在每根套管的接箍處都打上磁標(biāo)記。下完套管就要用水泥固井，然后套管就被永久埋在地下。為了產(chǎn)出石油，下一步就是在測井以后確定的層位處射孔。這時在射孔槍的上面就通過電纜接了一根磁定位儀器，這個儀器可以測量到套管接箍上的磁標(biāo)記，并且可以計(jì)量磁標(biāo)記的數(shù)目，因此就可以確定射孔槍的目標(biāo)油層的深度。當(dāng)然10m以內(nèi)的深度是靠地面測量電纜長度確定的。計(jì)數(shù)器的容量1從一個生活中的例子看起：一個水盆在水龍頭下，水龍沒關(guān)緊，水一滴滴地滴入盆中。水滴不斷落下，盆的容量是有限的，過一段時間之后，水就會逐漸變滿。那么單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器有多大的容量呢？8031單片機(jī)中有兩個計(jì)數(shù)器，分別稱之為T0和T1，這兩個計(jì)數(shù)器分別是由兩個8位的RAM單元組成的，即每個計(jì)數(shù)器都是16位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量是65535。計(jì)數(shù)器的容量2一般的下井電纜長度在7000m，根據(jù)井眼長度的不同還有更長或更短的電纜，可以依據(jù)需要選取。因此，計(jì)數(shù)器的容量就是由電纜長度決定的。計(jì)數(shù)與定時的關(guān)系8031中的計(jì)數(shù)器除了可以作為計(jì)數(shù)之用外，還可以用作時鐘，時鐘的用途當(dāng)然很大，如學(xué)校的打鈴器，電視機(jī)定時關(guān)機(jī)，空調(diào)定時開關(guān)等等，那么計(jì)數(shù)器是如何作為定時器來用的呢？一個鬧鐘，將它定時在1個小時后鬧響，換言之，也可以說是秒針走了（3600）次后鬧響，所以時間就轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)，也就是計(jì)數(shù)的次數(shù)了?？梢姡?jì)數(shù)的次數(shù)和時間之間的確十分相關(guān)。那么它們的關(guān)系是什么呢？那就是秒針每一次走動的時間正好是1秒。因此只要計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等，計(jì)數(shù)脈沖的周期已知,則計(jì)數(shù)值就代表了時間的流逝。溢出讓我們再來看水滴的例子，當(dāng)水不斷落下，盆中的水不斷變滿，最終有一滴水使得盆中的水滿了。這時如果再有一滴水落下，就會發(fā)生什么現(xiàn)象？水會漫出來，用個術(shù)語來講就是“溢出”。水溢出是流到地上，而計(jì)數(shù)器溢出后將使得TF0變?yōu)椤?”。至于TF0是什么我們稍后再談。一旦TF0由0變成1，就是產(chǎn)生了變化，產(chǎn)生了變化就會引發(fā)事件，就象定時的時間一到，鬧鐘就會響一樣。溢出2

如果電纜的最大長度為7000m,那么磁標(biāo)記計(jì)數(shù)器計(jì)滿700以后，就要產(chǎn)生一個溢出信號，這個溢出信號意味著電纜已經(jīng)放到頭了，需要地面的纜車立即停止工作，否則可能造成射孔槍落井的事故。計(jì)數(shù)器溢出后會引發(fā)什么事件，我們下面再介紹，現(xiàn)在我們來研究另一個問題：要有多少個計(jì)數(shù)脈沖才會使TF0由0變?yōu)?？任意定時及計(jì)數(shù)的方法剛才已研究過，MCS-51計(jì)數(shù)器的容量是16位，也就是最大的計(jì)數(shù)值到65536，因此計(jì)數(shù)計(jì)到65536就會產(chǎn)生溢出。問題是在現(xiàn)實(shí)生活中，經(jīng)常會有少于65536個計(jì)數(shù)值的要求，如包裝線上，一打?yàn)?2瓶，一瓶藥片為100粒，怎么樣來滿足這個要求呢？提示：如果是一個空的盆要10000滴水滴進(jìn)去才會滿，如果在開始滴水之前就先放入一勺水，還需要10000滴嗎？我們采用預(yù)置數(shù)的方法，要計(jì)數(shù)100次，那就先放進(jìn)65436，再來100個脈沖，不就到了65536了嗎。定時也是如此，每個脈沖是1微秒，則計(jì)滿65536個脈沖需時65.536毫秒。如果現(xiàn)在只要10毫秒定時怎么辦？10個毫秒為10000個微秒，所以，只要在計(jì)數(shù)器里面放進(jìn)65536-10000=55536就可以了。5.1.2MCS-51定時/計(jì)數(shù)器的組成T1與定時/計(jì)數(shù)器相關(guān)的特殊功能寄存器

特殊功能寄存器：

TH0TH1存放計(jì)數(shù)初值的高8位

TL0TL1存放計(jì)數(shù)初值的低8位

TMOD(定時器工作模式寄存器)TCON(定時器控制寄存器)

T0和T1都是16位的可預(yù)置加1計(jì)數(shù)器

T0和T1都是16位的可編程定時/計(jì)數(shù)器

T0由兩個8位的寄存器TH0和TL0組成

T1由兩個8位的寄存器TH1和TL1組成5.1.3定時器/計(jì)數(shù)器的控制方法

定時器/計(jì)數(shù)器的工作由TCON和TMOD控制。由軟件把控制字寫入TCON和TMOD，用來設(shè)置T0和T1的工作方式和控制功能。當(dāng)8051系統(tǒng)復(fù)位時，TCON和TMOD所有位都被清0。一.工作模式控制寄存器—TMOD（89H）定時器工作模式寄存器TMODGATEC/TM10MGATEC/T1M0M控制T1控制T089H和T類同01M0M00011011方式方式0方式1方式2方式301定時器模式計(jì)數(shù)器模式01與INT無關(guān)00與INT有關(guān)二.定時器控制寄存器—TCON（88H）

定時器工作模式寄存器TCON

M1和M0工作方式選擇位這兩位可形成四種編碼，對應(yīng)四種工作方式：

M1M0方式功能描述

000為13位定時器/計(jì)數(shù)器,TL存放低5位,TH存高8位

011為16位定時器/計(jì)數(shù)器

102可自動再裝入的8位定時器/計(jì)數(shù)器

113僅適于T0,兩個8位定時器/計(jì)數(shù)器三.定時器/計(jì)數(shù)器的四種工作模式方式0

高8位和低5位的一個13位計(jì)數(shù)器的運(yùn)行方式,見下圖.

當(dāng)TL1的低5位溢出時，向TH1進(jìn)位，而TH1溢出(回零)時向TF1標(biāo)志進(jìn)位（硬件置位TF1），并申請中斷。還可以通過查詢TF1是否置位來判斷TH1是否回零溢出。啟動控制

B＝TR1A＝TR1(INT1+/GATE)

GATETRxINTx啟動情況

00X停止

01X啟動定時/計(jì)數(shù)

10X停止

11啟動定時/計(jì)數(shù)

11停止

其中：1表示高電平，0表示低電平，X表示任意狀態(tài)

方式1

方式1是一個16位定時器/計(jì)數(shù)器，見下圖。方式1的結(jié)構(gòu)幾乎與方式0完全一樣，唯一的差別是：方式1中的TH1(TH0)和TL1（TL0）均是8位的，構(gòu)成16位計(jì)數(shù)器。

方式2

在方式2時，T/C被拆成一個8位的寄存器TH1（TH0）和一個8位計(jì)數(shù)器TL1（TL0），兩者構(gòu)成可以自動重裝載的8位T/C，如圖所示。

每當(dāng)它計(jì)滿回零時1.將溢出標(biāo)志TF1置“1”，若中斷開放，向CPU發(fā)出溢出中斷請求；2.從TH1（或TH0）中重新獲得初值并啟動計(jì)數(shù);

也就是CPU自動將TH1（或TH0）中存放的初值重新裝回到TL1（或TL0），并在此初值的基礎(chǔ)上對TL1（或TL0）開始新一輪計(jì)數(shù)，周而復(fù)始，直到下停止計(jì)數(shù)或更改工作方式命令為止。

方式3方式3只適合于定時器T0,

TH0和TL0按兩個獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器工作.5.1.4定時器、計(jì)數(shù)器的初始化1.初始化的步驟

MCS-51內(nèi)部的T/C是可編程的,其工作方式和模式通過程序進(jìn)行設(shè)定和控制,稱為對T/C的初始化。初始化的步驟是：

1)

確定工作方式，即根據(jù)題目要求先給TMOD送一個方式控制字。

2)計(jì)算計(jì)數(shù)初值/定時初值，并寫入TH0、TL0或TH1、TL1中。

3)根據(jù)需要，置位EA使CPU開放中斷，同時置位ETx允許T/C中斷。IP設(shè)定中斷優(yōu)先級。

4)給TCON送命令控制字，即置位TRx啟動T/C計(jì)數(shù)。

2．計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算

T/C在計(jì)數(shù)模式下，計(jì)數(shù)之前必須給它的計(jì)數(shù)器TH0、TL0或TH1、TL1選送計(jì)數(shù)初值。T/C的計(jì)數(shù)器是在計(jì)數(shù)初值的基礎(chǔ)上加1計(jì)數(shù)的，當(dāng)計(jì)數(shù)器回“0”時自動產(chǎn)生溢出，置位TFx中斷標(biāo)志，向CPU提出中斷請求。設(shè)需要計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的個數(shù)為X，計(jì)數(shù)初值為C，由此可得出如下計(jì)算計(jì)數(shù)初值的通式：計(jì)數(shù)初值:C＝M-X（5—1）式中，M為計(jì)數(shù)器的模值，該值和計(jì)數(shù)器的工作方式有關(guān)。當(dāng)方式0時

M＝當(dāng)方式1時（5—2）當(dāng)方式2、3時[例5-1]利用T0方式1產(chǎn)生1ms的定時,在P1.0引腳上輸出周期為2ms的方波。設(shè)單片機(jī)晶振頻率fosc＝12MHZ。解：

（1）確定T0的工作方式要在P1.0輸出周期為2ms的方波，只要使P1．0每隔1ms 取反一次即可。

（2）確定T0的方式控制字若用方式1，設(shè)置TMOD=01H（3）計(jì)算定時初值

Tcy＝12/fosc＝12/（12×106

）S＝1μs

計(jì)數(shù)個數(shù):X＝1ms/1μs＝1000

定時初值:若采用方式0，13位，則

C＝(-X）＝8192-1000＝7192D

＝1C18H＝1110000011000B

高8位0E0H低5位18HTH0初值為0E0H，TL0初值為18H。若采用方式1，16位，則定時初值：C＝65536-1000＝64536＝FC18HTH0初值為0FCH，TL0初值為18H

ORG 0000H SJMP 0030H ORG 0030H MOV TMOD，#01H SETB TR0LOOP：MOVTH0，#0FCH MOV TL0，#18H JNB TF0，$ CPL P1．0 CLR TF0 SJMP LOOP END查詢方式START設(shè)定工作方式啟動T0定時載入初值TF0=0?否是輸出方波軟件TF0=0END4)

查詢方式：可以使CPU采用查詢TF0的方式處理T/C0定時溢出，編程簡單，但效率較低。程序中查詢采用JNBTF0，$指令，目的是當(dāng)判到TF1＝1后，必須用軟件復(fù)位TF1，為下次計(jì)數(shù)器回零溢出做好準(zhǔn)備，這條指令具有判TF1為1后清零的雙重功能。[例5-2]利用GATE門控位測量從INT1引腳輸入的正脈沖寬度。解：1.確定工作方式

(1）送方式控制字

（TMOD）＝10010000B＝90H；

T/C1定時，方式1，GATE＝1。(2）計(jì)算初值

由于被測正脈沖寬度未知，假設(shè)寬度＜=65.536ms，fosc＝12MHz，則：計(jì)數(shù)個數(shù)：X＝65536（最大）定時初值：C＝65536-X＝65536-65536＝0，（TH1）＝00H，（TL1）＝00H。

(3）編程方法

對P3.3(INT1)引腳輸入的脈沖采用查詢的方法。

P3.3

（INT1)

被測脈寬置1TR1 TH1TL1從0開始計(jì)數(shù)清0TR1,停止T/C1計(jì)數(shù)脈沖測試原理

ORG0000H

SJMP0030HORG0030HMAIN：MOVTMOD，#90H ；置T1方式控制字

MOVTL1，#00H ；

MOVTH1，#00H ；T1從0開始計(jì)數(shù)

JBP3.3,$

；等低電平

SETBTR1 ;T1允許計(jì)數(shù)

JNBP3.3,$

；等高電平

JBP3.3,$

；等低電平

CLRTR1 ；停止計(jì)數(shù)

程序清單：

5.1.6定時計(jì)數(shù)器總結(jié)在單片機(jī)實(shí)時應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)定時和對外部事件計(jì)數(shù)的功能。

定時：對周期已知的脈沖信號計(jì)數(shù)

計(jì)數(shù)：對外部事件計(jì)數(shù)，對周期未知的外來脈沖信號計(jì)數(shù)

采用軟件占用CPU的時間，降低了CPU的使用效率；

采用專門的硬件電路，參數(shù)調(diào)節(jié)不便；

采用可編程的定時器/計(jì)數(shù)器是較好的方法;

可以方便靈活地修改定時或計(jì)數(shù)的參數(shù)或方式;

與CPU并行工作，大大提高了CPU的工作效率

5.2MCS-51串行口5.2.1串行口概述

8051的通訊：即單片機(jī)與外界進(jìn)行信息交換。通訊方式：

并行通訊：數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或接受

串行通訊：數(shù)據(jù)一位一位順序發(fā)送或接受

串行口通訊方式

單工通訊：通訊接口只能發(fā)送或接受的單向通訊方式

半雙工通訊：通訊接口既可發(fā)送又可接受，但不能同 時進(jìn)行

全雙工通訊：通訊接口能同時發(fā)送接受的通訊方式異步傳送方式與同步傳送

異步通訊：利用起始位表示字符的開始，用停止位 表示字符結(jié)束D0D1D2D3D4D5D6D7D010P0起始位數(shù)據(jù)位D0~D7校驗(yàn)位結(jié)束位第n個字符（幀）2.

同步通訊：在異步通訊中，每個字符要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志，占用了時間；所以在數(shù)據(jù)塊傳遞時，為了提高速度，常去掉這些標(biāo)志，采用同步傳送。由于數(shù)據(jù)塊傳遞開始要用同步字符來指示，同時要求由時鐘來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端之間的同步，故硬件較復(fù)雜。串行通信的數(shù)據(jù)傳送率

傳送率：數(shù)據(jù)傳送速度

波特率（baudrate）：異步通信中數(shù)據(jù)傳輸速率的單 位，其含義每秒傳送多少位二進(jìn)制數(shù)。例：數(shù)據(jù)傳送的速率為120個字符每秒，每個字符有1個起始位、8個數(shù)據(jù)位和一個停止位組成，則其傳送波特率為：

每一位的傳送時間為波特率的倒數(shù)：5.2.2MCS-51串行口結(jié)構(gòu)發(fā)送控制器發(fā)送SBUF(99H)接受SBUF(99H)門接受控制器+串行口中斷串行控制寄存器(98H)輸入移位寄存器定時器T1內(nèi)部總線TIRITXD(P3.1)RXD(P3.0)888物理空間上各自獨(dú)立的發(fā)送寄存器和接收寄存器，有相同名字和地址空間，但不會出現(xiàn)沖突，因?yàn)榘l(fā)送寄存器只寫不讀，接受寄存器只讀不寫。串行口控制寄存器SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1：串行口方式選擇位SM0SM1方式

功能說明0008位同步移位寄存器方式(用于I/O擴(kuò)展)01110位UART,波特率可變(T1溢出率/n)10211位UART,波特率fosc/64或fosc/3211311位UART,波特率可變(T1溢出率/n)SM2：允許方式2和方式3多機(jī)通訊位REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清 0來禁止接收。TB8:

是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。例如，可約定作為 奇偶校驗(yàn)位，或在多機(jī)通訊中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀 的標(biāo)志位。RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1 中，若（SM2）=0，RB8為接收到的停止位。在方式2或 方，式3中，RB8為接收到的第9位數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。在方式0中，第8位發(fā)送結(jié)束時，由硬件 置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。TI置 位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時也是申請中斷，也可 用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中 斷的方式來發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。TI必須用軟件清0。RI：

接收中斷標(biāo)志位。在方式0，當(dāng)接收完第8位數(shù)據(jù)后，由 硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時 刻由硬件置位（例外情況見于SM2的說明）。RI置位 表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的方法獲知或者用 中斷的方法獲知。RI也必須用軟件清0。特殊功能寄存器PCON：是為了在CHMOS的80C51單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而附加的。其中最高位是SMOD。5.2.3串行口工作方式一、方式0

方式0為移位寄存器輸入/輸出方式?？赏饨右莆患拇嫫饕詳U(kuò)展I/O口，也可以外接同步輸入/輸出設(shè)備。8位串行數(shù)據(jù)者是從RXD(P3.0)輸入或輸出，TXD(P3.1)用來輸出同步脈沖。

1、方式0發(fā)送串行數(shù)據(jù)從RXD引腳輸出，TXD引腳輸出移位脈沖。CPU將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送寄存器時，立即啟動發(fā)送，將8位數(shù)據(jù)以fosc/12的固定波特率從RXD輸出，低位在前，高位在后。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)送中斷標(biāo)志TI由硬件置位。2、方式0接收當(dāng)串行口以方式0接收時，先置位允許接收控制位REN。此時，RXD為串行數(shù)據(jù)輸入端，TXD仍為同步脈沖移位輸出端。當(dāng)（RI）=0和（REN）=1同時滿足時，開始接收。當(dāng)接收到第8位數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)移入接收寄存器，并由硬件置位RI。二、方式1

方式1為波特率可變的10位異步通訊接口方式。發(fā)送或接收一幀信息，包括1個起始位0，8個數(shù)據(jù)位和1個停止位1。1.

方式1發(fā)送

當(dāng)CPU執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖SBUF時，就啟動發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從TXD引腳輸出，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，就由硬件置位TI。2.

方式1接受

在(REN)=1時，串行口采樣RXD引腳，當(dāng)采樣到1至0的跳變時，確認(rèn)是開始位0，就開始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)（RI）=0且停止位為1或者（SM2）=0時，停止位才進(jìn)入RB8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志RI；否則信息丟失。所以在方式1接收時，應(yīng)先用軟件清零RI和SM2標(biāo)志。

在串行通訊中，收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳送率（波特率）要有一定的約定。在8051串行口的四種工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可變的，由定時器T1的溢出率控制。

方式0和方式2的波特率：

在方式0，每個及其周期發(fā)送或接受一位數(shù)據(jù)，波特率的數(shù)值固定為時鐘頻率(fosc)的1/12，且不受SMOD的影響。在方式2中，波特率由PCON中的選擇位SMOD來決定，當(dāng)SMOD=0時，波特率為1/64fosc

當(dāng)SMOD=1時，波特率為1/32fosc，

方式1和方式3的波特率：

其中，T1的溢出率取決于計(jì)數(shù)速率和定時器的預(yù)制值。T1計(jì)數(shù)率取決于它工作在定時器狀態(tài)還是計(jì)數(shù)器狀態(tài)，當(dāng)工作于定時器狀態(tài)時，T1計(jì)數(shù)脈沖為fosc/12;當(dāng)工作于計(jì)數(shù)器狀態(tài)時，T1計(jì)數(shù)脈沖取決于外部輸入時鐘頻率。

[例5_3]

應(yīng)用串行口方式0輸出,在串行口外接移位寄存器,構(gòu)成顯示器接口.如圖所示,三片(理論上可以為n片,為舉例方便而用三片)74LS164串接成24位并行輸出移位寄存器,每片74LS164接一個共陽極8段LED顯示器,構(gòu)成三維數(shù)據(jù)顯示,這里P1.0作串行輸出選擇信號(只有P1.0為高時,串行同步信號TXD才能輸出),這種顯示器稱為靜態(tài)顯示,CPU不必為顯示服務(wù)而頻繁執(zhí)行掃描任務(wù).

設(shè)顯示緩沖區(qū)設(shè)在DISBUF開始的區(qū)域中.解：1.確定工作方式

(1）送方式控制字

（SCON）＝00000000B＝00H；串行口以方式0輸出5.2.4串行口應(yīng)用P1.0RXDTXD8051e74LS16434g5f610d11c12b13aLED0e74LS16434g5f610d11c12b13aLED1e74LS16434g5f610d11c12b13aLED2&8989895V5V1.21.21.2DISPLY：MOVSCON，#00H ；選擇串行口為方式0發(fā)送

MOVR7，#3H ；字節(jié)計(jì)數(shù)

MOVR0，DISBUF ；R0指向顯示緩沖區(qū)

SETBP1.0 ;選通TXD同步移位時鐘L1:MOVA,@R0；取要顯示的數(shù)

MOVSBUF,A;開始發(fā)送

JNBTI,$;等待一幀發(fā)送完

CLRTI;清發(fā)送中斷標(biāo)志

INCR0;修改顯示緩沖區(qū)指針

DJNZR7,L1;三個LED實(shí)現(xiàn)完了否?CLRP1.0;關(guān)TXDRET;返回DISBUF:DB11H,D7H,18H,D8H

程序清單：

第5章MCS-51的中斷系統(tǒng)實(shí)時測控，單片機(jī)能及時地響應(yīng)和處理單片機(jī)外部事件或內(nèi)部事件所提出的中斷請求。5.1中斷的概念CPU正在執(zhí)行程序時，單片機(jī)外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請求CPU迅速去處理。CPU暫時中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理所發(fā)生的事件。處理完該事件后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作，這稱為中斷。CPU處理事件的過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。圖5-1所示。對事件的整個處理過程，稱為中斷處理（或中斷服務(wù)）。能夠?qū)崿F(xiàn)中斷處理功能的部件稱為中斷系統(tǒng)；產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷請求源。中斷源向CPU提出的處理請求，稱為中斷請求(或中斷申請)。

進(jìn)入中斷→保護(hù)現(xiàn)場→中斷處理→恢復(fù)現(xiàn)場→中斷返回中斷方式優(yōu)點(diǎn)：大大地提高了CPU的工作效率。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有5個中斷請求源，兩個中斷優(yōu)先級，可兩級嵌套。中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。

5.3中斷請求源五個中斷請求源：（1）INT0*—外部中斷請求0，由引腳INT0*輸入，中斷請求標(biāo)志為IE0。（2）INT1*—外部中斷請求1，由引腳INT1*輸入，中斷請求標(biāo)志為IE1。（3）定時器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TF0。（4）定時器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TF1。（5）串行口中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TI或RI。由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。TCON為定時器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器，字節(jié)地址為88H。包含：（1）T0和T1的溢出中斷請求標(biāo)志位TF1和TF0（2）外部中斷請求標(biāo)志位IE1與IE0。格式如下所示：各標(biāo)志位的功能：（1）IT0—選擇外部中斷請求0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式：IT0=0，為電平觸發(fā)方式。

IT0=1，為邊沿觸發(fā)方式?？捎绍浖谩?”或清“0”。（2）IE0—外部中斷請求0的中斷請求標(biāo)志位。IE0=0，無中斷請求。IE0=1，外部中斷0有中斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件清“0”IE0。（3）IT1—外部中斷請求1為邊沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，意義與IT0類似。（4）IE1—外部中斷請求1的中斷請求標(biāo)志位，意義與IE0類似。（5）TF0—T0溢出中斷請求標(biāo)志位。T0計(jì)數(shù)后，溢出時，由硬件置“1”TF0，向CPU申請中斷，CPU響應(yīng)TF0中斷時，硬件自動清“0”TF0，TF0也可由軟件清0。（6）TF1—T1的溢出中斷請求標(biāo)志位，功能和TF0類似。TR1、TR02個位與中斷無關(guān)。

當(dāng)MCS-51復(fù)位后，TCON被清0，則CPU無中斷。SCON為串行口控制寄存器，字節(jié)地址為98H。串行口的發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請求標(biāo)志TI和RI，格式如下：各標(biāo)志位的功能：（1）TI—發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。串口每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件自動置“1”TI。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對TI標(biāo)志清“0”。

（2）RI—接收中斷請求標(biāo)志位。串口接收完一個數(shù)據(jù)幀，硬件自動置“1”RI標(biāo)志。必須在中斷服務(wù)程序中用軟件對RI標(biāo)志清“0”。5.4中斷控制5.4.1中斷允許寄存器IECPU對中斷源的開放或屏蔽，由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制。字節(jié)地址為A8H，可位尋址。格式如下：IE對中斷的開放和關(guān)閉為兩級控制

總的開關(guān)中斷控制位EA（IE.7位）:EA=0，所有中斷請求被屏蔽。EA=1，CPU開放中斷，但五個中斷源的中斷請求是否允許，還要由IE中的5個中斷請求允許控制位決定。IE中各位的功能如下：（1）EA：中斷允許總控制位

0：CPU屏蔽所有的中斷請求(CPU關(guān)中斷)；

1：CPU開放所有中斷(CPU開中斷)。（2）ES：串行口中斷允許位

0：禁止串行口中斷；

1：允許串行口中斷。

（3）ET1：定時器/計(jì)數(shù)器T1的溢出中斷允許位

0：禁止T1溢出中斷；

1：允許T1溢出中斷。（4）EX1：外部中斷1中斷允許位

0：禁止外部中斷1中斷；

1：允許外部中斷1中斷。（5）ET0：定時器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位

0：禁止T0溢出中斷；

1：允許T0溢出中斷。（6）EX0：外部中斷0中斷允許位。

0：禁止外部中斷0中斷；

1：允許外部中斷0中斷。MCS-51復(fù)位后，IE清0，所有中斷請求被禁止。若使某一個中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位的被置“1”，還必須使EA位=1。改變IE的內(nèi)容，可由位操作指令來實(shí)現(xiàn)，即：

SETBbit；CLRbit。例5-1若允許片內(nèi)2個定時器/計(jì)數(shù)器中斷，禁止其它中斷源的中斷請求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段（1）用位操作指令來編寫如下程序段：

CLRES ；禁止串行口中斷 CLREX1 ；禁止外部中斷1中斷 CLREX0 ；禁止外部中斷0中斷

SETBET0；允許定時器/計(jì)數(shù)器T0中斷SETBET1；允許定時器/計(jì)數(shù)器T1中斷SETBEA；CPU開中斷（2）用字節(jié)操作指令來編寫：

MOVIE，#8AH或者用：

MOV0A8H，#8AH；A8H為IE寄存器字節(jié)地址5.4.2中斷優(yōu)先級寄存器IP兩個中斷優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套。如圖5-6示。可歸納為下面兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，反之則不能。（2）同級中斷不會被它的同級中斷源所中斷。若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷，則不能被任何中斷源所中斷。中斷優(yōu)先級寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。IP各個位的含義：（1）PS——串行口中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（2）PT1——定時器T1中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（3）PX1——外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（4）PT0——定時器T0中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。（5）PX0——外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位

1：高優(yōu)先級中斷；

0：低優(yōu)先級中斷。

由軟件可改變各中斷源的中斷優(yōu)先級。MCS-51的中斷系統(tǒng)有兩個不可尋址的“優(yōu)先級激活觸發(fā)器”:一個用來指示某高優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有后來的中斷均被阻止。另一個用來指示某低優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有同級中斷都被阻止，但不阻斷高優(yōu)先級的中斷請求。在同時收到幾個同一優(yōu)先級的中斷請求時，優(yōu)先響應(yīng)哪一個中斷，取決于內(nèi)部的查詢順序。查詢順序如下：

中斷源中斷級別

外部中斷0 最高 T0溢出中斷 外部中斷1 T1溢出中斷 串行口中斷 最低例5-2

設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個外中斷請求為高優(yōu)先級，其它中斷請求為低優(yōu)先級。（1）用位操作指令

SETBPX0；2個外中斷為高優(yōu)先級 SETBPX1 CLRPS；串口為低優(yōu)先級中斷

CLRPT0；2個定時器/計(jì)數(shù)器低優(yōu)先級中斷 CLRPT1（2）用字節(jié)操作指令

MOVIP，#05H 或： MOV0B8H，#05H；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址5.5響應(yīng)中斷請求的條件一個中斷請求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件：（1）IE寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）該中斷源發(fā)出中斷請求，即該中斷源對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志為“1”。（3）該中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽。（4）無同級或更高級中斷正在被服務(wù)。中斷響應(yīng)的主要過程：首先由硬件自動生成一條長調(diào)用指令:

LCALLaddr16接著就由CPU執(zhí)行該指令,將PC的內(nèi)容壓入堆棧以保護(hù)斷點(diǎn)，再將中斷入口地址裝入PC。各中斷源服務(wù)程序的入口地址是固定的，如下所示：

中斷源 入口地址

外部中斷0 0003H定時器/計(jì)數(shù)器T0 000BH 外部中斷1 0013H

定時器/計(jì)數(shù)器T1 001BH 串行口中斷 0023H中斷響應(yīng)是有條件的，遇到下列三種情況之一時，中斷響應(yīng)被封鎖：

（1）CPU正在處理同級的或更高優(yōu)先級的中斷。（2）所查詢的機(jī)器周期不是所當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個機(jī)器周期。只有在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，才能進(jìn)行中斷響應(yīng)。（3）正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。需要再去執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請求。如果存在上述三種情況之一，CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果，不能對中斷進(jìn)行響應(yīng)。5.6中斷請求的撤消1．定時器/計(jì)數(shù)器中斷請求的撤消

中斷請求被響應(yīng)后。硬件會自動清TF0或TF1。2．外部中斷請求的撤消

（1）跳沿方式外部中斷請求的撤消是自動撤消的。（2）電平方式外部中斷請求的撤消:除了標(biāo)志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請求信號引腳從低電平強(qiáng)制改變?yōu)楦唠娖健?．串行口中斷請求的撤消響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測試這兩個中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。所以串行口中斷請求的撤消只能用軟件清除

CLRTI；清TI標(biāo)志位 CLRRI；清RI標(biāo)志位5.7中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)一、中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)的任務(wù)

基本任務(wù)：

（1）設(shè)置中斷允許控制寄存器IE。（2）設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP。（3）對外中斷源，是采用電平觸發(fā)還是跳沿觸發(fā)。（4）編寫中斷服務(wù)程序，處理中斷請求。前2條一般放在主程序的初始化程序段中。例5-3

假設(shè)允許外部中斷0中斷，并設(shè)定它為高級中斷，其它中斷源為低級中斷，采用跳沿觸發(fā)方式。在主程序中編寫如下程序段：

SETBEA；CPU開中斷SETBEx0；允許外中斷0產(chǎn)生中斷SETBPX0；外中斷0為高級中斷SETBIT0；外中斷0為跳沿觸發(fā)方式

二、采用中斷時的主程序結(jié)構(gòu)常用的主程序結(jié)構(gòu)如下：

ORG0000H LJMPMAIN

ORG中斷入口地址 LJM