《單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用技術(shù)》課件-第4章

模塊4定時(shí)與中斷系統(tǒng)任務(wù)5定時(shí)亮滅的小燈任務(wù)6人工控制的小燈習(xí)題4任務(wù)5定時(shí)亮滅的小燈

1.任務(wù)目的通過(guò)定時(shí)亮滅的小燈電路的制作和軟件設(shè)計(jì)，了解單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)，熟悉定時(shí)/計(jì)數(shù)器的四種工作方式，掌握相關(guān)特殊功能寄存器的含義，掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值計(jì)算和初始化方法。

2.任務(wù)要求控制單片機(jī)P1口所接的8個(gè)LED管，使它們每隔1s亮滅變化一次。

3.電路設(shè)計(jì)定時(shí)亮滅小燈電路設(shè)計(jì)如圖4.1所示。圖4.1定時(shí)亮滅小燈電路

4.程序設(shè)計(jì)硬件電路中選用的晶振為12?MHz，可以用T0的工作方式1定時(shí)50?ms，1?s?=?20?×?50?ms，那么循環(huán)20次，即可達(dá)到定時(shí)1?s的目的，每隔1?s改變一次P1口的值就可實(shí)現(xiàn)。程序如下：

/*利用定時(shí)計(jì)數(shù)器，采用查詢方式實(shí)現(xiàn)P1口燈定時(shí)亮滅*/

#include<reg51.h>

voidtimer1s();//聲明定時(shí)1s的函數(shù)

voidmain()//主函數(shù)

{P1=0xff;

TMOD=0x01;//設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0工作于方式1，用于定時(shí)

while(1)//每隔1s改變P1口燈的亮滅狀態(tài)

{voidtimer1s()；

P1=~P1;

}

}voidtimer1s() //定義定時(shí)1s的函數(shù){unsignedchari;i=0;

TH0=(65536-5000)/256;//設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)初值，以確定定時(shí)時(shí)間為50msTL0=(65536-5000)%256;TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)

while(i<=20) //?1s時(shí)間未到

{while(TF0==0); //判斷定時(shí)時(shí)間50ms到了沒(méi)有，沒(méi)有到則等待

i++; //定時(shí)時(shí)間到，累加變量加1TH0=(65536-5000)/256; //重裝計(jì)數(shù)初值

TL0=(65536-5000)%256;TF0=0; //溢出標(biāo)志清零

}}

5.任務(wù)小結(jié)本任務(wù)中利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)，與用循環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)延時(shí)相比，可以實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)。在實(shí)際應(yīng)用中需要精確定時(shí)時(shí)，不妨使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.1C?語(yǔ)?言?函?數(shù)4.1.1C51語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)在C51語(yǔ)言中，一個(gè)較大的程序一般由若干個(gè)小的程序模塊組成，每一個(gè)小的程序模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的功能，這樣小的程序模塊就是由函數(shù)來(lái)完成的。函數(shù)是C語(yǔ)言程序的重要組成部分，使用它可以方便地實(shí)現(xiàn)程序的模塊化設(shè)計(jì)，這樣可以使程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好，而且易于擴(kuò)充。一個(gè)完整的C51程序是由一個(gè)主函數(shù)和若干個(gè)函數(shù)組成的，主函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可以互相調(diào)用。同一個(gè)函數(shù)可以被一個(gè)或多個(gè)函數(shù)調(diào)用任意多次。

C51語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)如表4.1所示。表4.1C51語(yǔ)言程序的基本結(jié)構(gòu)

1.指定頭文件指定頭文件的方式有如下兩種：

#include<頭文件的文件名>

#include"頭文件的文件名"

2.聲明區(qū)聲明區(qū)用于聲明程序之中所使用的常數(shù)、變量、函數(shù)，其作用域?qū)U(kuò)展到整個(gè)程序，包括主程序與所有函數(shù)。建議：若程序之中使用到函數(shù)，則可在此先聲明所有使用到的函數(shù)。

3.主函數(shù)主函數(shù)分為聲明區(qū)和程序區(qū)，在聲明區(qū)里所聲明的常數(shù)、變量等，僅適用于主函數(shù)中，而不影響其他函數(shù)。

4.函數(shù)函數(shù)是一種具有相對(duì)獨(dú)立功能的程序，其結(jié)構(gòu)與主函數(shù)類似。小問(wèn)題在C語(yǔ)言中，自定義的函數(shù)一定要有函數(shù)聲明嗎？答：不是。如果你把自定義函數(shù)寫在主函數(shù)前面，就可不用聲明了，否則聲明是必需的。4.1.2函數(shù)分類從用戶使用角度來(lái)看，C51語(yǔ)言函數(shù)分為兩類：標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和用戶定義函數(shù)。

1.標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)也稱為標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，是系統(tǒng)提供的已設(shè)計(jì)好的函數(shù)，用戶不必自己定義這些函數(shù)，就可以直接調(diào)用。KEILC51編譯器提供了100多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)供用戶使用。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)中的每個(gè)函數(shù)都在相應(yīng)的頭文件(.h)中有原型聲明，因此，如果程序中使用了哪個(gè)庫(kù)函數(shù)，在程序開(kāi)頭必須包含相應(yīng)的“.h”頭文件。以下為C51中常用的頭文件：

#include"reg51.h" //?MCS-51寄存器符號(hào)定義

#include"absacc.h" //絕對(duì)地址訪問(wèn)

#include"ctype.h" //字符函數(shù)

#include"string.h" //字符串處理

#include"intrins.h" //指示編譯器產(chǎn)生嵌入式固有代碼的程序原型，如空函數(shù)nop()

#include“math.h”? //數(shù)學(xué)函數(shù)

#include“stdio.h” //輸入輸出流函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)的類型選擇考慮到了8051系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特性，因此和ANSIC語(yǔ)言中的參數(shù)與格式有所不同。在C51標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)中，盡可能使用最小的數(shù)據(jù)類型，以最大程度地發(fā)揮程序的性能及減小程序的長(zhǎng)度。如果用bit，則足以引出結(jié)果，就不要采用較大的數(shù)據(jù)類型(如char、int或long等)，當(dāng)然也可以進(jìn)一步采用unsigned類型來(lái)提高程序性能。

2.用戶定義的函數(shù)用戶定義的函數(shù)是用戶根據(jù)自己的需要編寫的用來(lái)解決具體問(wèn)題的函數(shù)。用戶定義的函數(shù)必須先定義之后才能被調(diào)用。4.1.3函數(shù)定義函數(shù)定義的一般格式為類型說(shuō)明符函數(shù)名(形式參數(shù)表)

{

局部變量定義；函數(shù)體語(yǔ)句；

}“類型說(shuō)明符”用于說(shuō)明函數(shù)返回值的類型。返回值是指通過(guò)函數(shù)調(diào)用使主調(diào)函數(shù)能得到的一個(gè)確定的值。如果被調(diào)用函數(shù)有返回值，則可以通過(guò)return語(yǔ)句返回給主調(diào)函數(shù)；如果不要返回值，則可在函數(shù)名稱左邊指定為void，或根本不指定?！昂瘮?shù)名”是函數(shù)的名字，是唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)函數(shù)的名字。它的命名規(guī)則同變量完全一樣，在一個(gè)程序中不同函數(shù)的名字不能相同。從函數(shù)的形式上劃分，函數(shù)有無(wú)參函數(shù)和有參函數(shù)兩種形式。對(duì)有參函數(shù)來(lái)說(shuō)，“形式參數(shù)表”給出函數(shù)被調(diào)用時(shí)傳入該函數(shù)里要處理的數(shù)據(jù)的形式參數(shù)，可以傳入多個(gè)參數(shù)，形式參數(shù)的類型必須說(shuō)明。對(duì)無(wú)參函數(shù)來(lái)說(shuō)，無(wú)需傳入?yún)?shù)，可在小括號(hào)內(nèi)選擇void，或直接為空?！熬植孔兞慷x”是對(duì)在函數(shù)內(nèi)部使用的局部變量進(jìn)行定義。“函數(shù)體語(yǔ)句”是為完成該函數(shù)的特定功能而設(shè)置的各種語(yǔ)句。4.1.4函數(shù)調(diào)用

C51語(yǔ)言程序中的函數(shù)是可以互相調(diào)用的。所謂函數(shù)調(diào)用就是在一個(gè)函數(shù)體中引用另一個(gè)已經(jīng)定義了的函數(shù)，前者稱為主調(diào)函數(shù)，后者稱為被調(diào)用函數(shù)。C51語(yǔ)言中主調(diào)函數(shù)通過(guò)函數(shù)調(diào)用來(lái)使用函數(shù)。

1.函數(shù)調(diào)用的格式函數(shù)調(diào)用的一般格式為函數(shù)名(實(shí)際參數(shù)表)其中“函數(shù)名”用于指出被調(diào)用的函數(shù)；“實(shí)際參數(shù)表”中可以包含多個(gè)實(shí)際參數(shù)，各個(gè)參數(shù)之間用逗號(hào)隔開(kāi)。實(shí)際參數(shù)的作用是將它的值傳給被調(diào)用函數(shù)中的形式參數(shù)。小提示函數(shù)調(diào)用中的實(shí)際參數(shù)必須與函數(shù)定義中的參數(shù)在個(gè)數(shù)、類型及順序上嚴(yán)格保持一致，以便將實(shí)際參數(shù)的值正確地傳遞給形式參數(shù)，否則在函數(shù)調(diào)用時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。如果調(diào)用的是無(wú)參函數(shù)，則可以沒(méi)有實(shí)際參數(shù)，但圓括號(hào)不能省略。

2.函數(shù)調(diào)用的方式在C語(yǔ)言中可以采用三種方式完成函數(shù)的調(diào)用。

(1)函數(shù)語(yǔ)句。在主調(diào)函數(shù)中將把函數(shù)調(diào)用作為一條語(yǔ)句。例如：

display();這時(shí)不要求被調(diào)用函數(shù)返回一個(gè)確定的值，只要求函數(shù)完成一定的操作。

(2)函數(shù)表達(dá)式。在主調(diào)函數(shù)中將函數(shù)調(diào)用作為一個(gè)運(yùn)算對(duì)象直接出現(xiàn)在一個(gè)表達(dá)式中，這種表達(dá)式稱為函數(shù)表達(dá)式。這時(shí)要求被調(diào)用函數(shù)返回一個(gè)確定的值以參加表達(dá)式的計(jì)算。例如：

x=jianpanzhi();

(3)函數(shù)參數(shù)。在主調(diào)函數(shù)中將函數(shù)調(diào)用作為另一個(gè)函數(shù)調(diào)用的實(shí)際參數(shù)。例如：

M=max(a,max(a,b));其中函數(shù)調(diào)用max(a，b)放在另一個(gè)函數(shù)調(diào)用max(a，max(a，b))的實(shí)際參數(shù)表中，以其返回值作為另一個(gè)函數(shù)調(diào)用的實(shí)際參數(shù)。這種在調(diào)用一個(gè)函數(shù)的過(guò)程中又調(diào)用另外一個(gè)函數(shù)的方式，稱為嵌套函數(shù)調(diào)用。4.1.5函數(shù)的定義與調(diào)用應(yīng)用舉例

1.無(wú)參函數(shù)的定義與調(diào)用應(yīng)用

【例4.1】使用無(wú)參延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)P1口最低位對(duì)應(yīng)的發(fā)光管1s閃爍一次。解：程序如下：

#include<reg51.h>//?C51單片機(jī)寄存器符號(hào)定義頭文件

sbitP1_0=P1^0; //聲明單片機(jī)P1口的最低位

voiddelay(); //聲明無(wú)參延時(shí)函數(shù)

voidmain() //主函數(shù)

{

while(1) //無(wú)限循環(huán)

{

P1_0=0; //點(diǎn)亮最低位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管

delay(); //作為函數(shù)語(yǔ)句調(diào)用無(wú)參延時(shí)函數(shù)

P1_0=1; //熄滅最低位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管

delay(); //作為函數(shù)語(yǔ)句調(diào)用無(wú)參延時(shí)函數(shù)

}

}

voiddelay() //無(wú)參函數(shù)定義，實(shí)現(xiàn)延時(shí)大約500ms

{

unsignedintm,n; //函數(shù)局部變量定義

for(m=0;m<500;m++)

for(n=0;n<110;n++);

}

2.有參函數(shù)的定義與調(diào)用

【例4.2】在如圖4.2所示的電路中，P3.6上輸出1kHz和500Hz的方波信號(hào)去驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，作為報(bào)警信號(hào)，要求1kHz信號(hào)響100ms，500Hz信號(hào)響200ms，如此交替進(jìn)行。解：1kHz的方波信號(hào)，其周期為1ms，每半個(gè)周期(500μs)取反一次。這樣的信號(hào)持續(xù)100ms，有200個(gè)半周期就可實(shí)現(xiàn)。

500Hz的方波信號(hào)，其周期為2ms，每半個(gè)周期(1ms)取反一次即可實(shí)現(xiàn)。這樣的信號(hào)持續(xù)200ms，有200個(gè)半周期就可實(shí)現(xiàn)。圖4.2蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路程序如下：

#include<reg51.h>//?51單片機(jī)寄存器符號(hào)定義頭文件

#defineucharunsignedchar //宏定義

sbitP3_6=P3^6; //聲明單片機(jī)P3口的第6位

voiddelay(uchari); //聲明有參函數(shù)

voidmain() //主函數(shù)

{

ucharj,k; //主函數(shù)局部變量定義

while(1) //無(wú)限循環(huán)

{

P3_6=1;

for(j=0;j<200;j++)//?1kHz方波信號(hào)響100?ms

P3_6=!P3_6; //方波高低電平轉(zhuǎn)換

delay(1);//調(diào)用有參延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)大約500?μs

}

for(k=0;k<200;k++)//?500Hz信號(hào)響200?ms

{

P3_6=!P3_6;//方波高低電平轉(zhuǎn)換

delay(2);//調(diào)用有參延時(shí)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)延時(shí)大約1?ms

}

}

voiddelay(uchari)//定義有參延時(shí)函數(shù)，延時(shí)時(shí)間與傳入的參數(shù)值有關(guān)

{

ucharm,n;

for(m=0;m<i;m++)

for(n=0;n<250;n++);

}小知識(shí)

#define宏定義格式：#define新名稱原內(nèi)容

#define命令用其后面的第一個(gè)字符組合(新名稱)代替該字符組合后面的所有內(nèi)容(原內(nèi)容)，也就是相當(dāng)于給“原內(nèi)容”重新起一個(gè)比較簡(jiǎn)單的“新名稱”，以方便在以后的程序中直接寫簡(jiǎn)短的新名稱，而不必每次都寫煩瑣的原內(nèi)容。如例4.2中的“#defineucharunsignedchar”，此處宏定義的目的就是將“unsignedchar”用“uchar”代替，當(dāng)程序中需要定義unsignedchar型變量時(shí)，沒(méi)有寫“unsignedcharj,k;”，而是寫“ucharj,k;”。注意：①#define宏定義后面沒(méi)有分號(hào)；②在一個(gè)程序中，對(duì)于同一個(gè)內(nèi)容，只能宏定義一次；③只要宏定義過(guò)一次，那么在整個(gè)程序中都可以直接使用它的“新名稱”。4.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器單片機(jī)之所以在工業(yè)控制中得到大量應(yīng)用，就是在于它有獨(dú)特的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。

8051單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。它們既有定時(shí)功能又有計(jì)數(shù)功能，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置與它們有關(guān)的特殊功能寄存器，可以選擇啟用定時(shí)功能或計(jì)數(shù)功能。4.2.1定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)

8051單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖4.3所示，由T0、T1、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON四大部分組成。兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器分別由兩個(gè)專用寄存器組成，其中T0由TH0和TL0組成，T1由TH1和TL1組成。特殊功能寄存器TMOD和TCON用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器的管理和控制：TMOD是工作方式寄存器，用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式和功能的設(shè)置；TCON是定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。圖4.3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)

2.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理單個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理如圖4.4所示。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的核心是16位可預(yù)置初值的加1計(jì)數(shù)器，每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器全為1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就會(huì)使計(jì)數(shù)器溢出從而回零。加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源：一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出經(jīng)12分頻后送來(lái)的(即圖4.3中的機(jī)器周期脈沖)；另一個(gè)是T0或T1引腳(P3.4或P3.5)輸入的外部脈沖源。計(jì)數(shù)器溢出，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。設(shè)置為計(jì)數(shù)模式時(shí)，是對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳T0或T1；設(shè)置為定時(shí)模式時(shí)，也是通過(guò)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的，此時(shí)計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自于內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，每個(gè)機(jī)器周期使計(jì)數(shù)器加1。圖4.4定時(shí)/計(jì)時(shí)器的工作原理框圖

小提示單片機(jī)雖然具有對(duì)外來(lái)脈沖計(jì)數(shù)的功能，但并不是任意頻率的脈沖都可直接計(jì)數(shù)，單片機(jī)的晶振頻率限制了所測(cè)計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率。計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)，CPU確認(rèn)一次脈沖負(fù)跳沿需要花兩個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩周期，因此外部計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為晶振頻率的1/24。例如選用12MHz頻率的晶振，則最高可輸入500kHz的外部脈沖。

3.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器單片機(jī)在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器功能時(shí)，通過(guò)對(duì)兩個(gè)與定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)的寄存器(方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON)中的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，從而達(dá)到對(duì)定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制的目的。TMOD用于確定定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式和功能；TCON用于控制T0、T1的啟動(dòng)、停止和設(shè)置溢出標(biāo)志等。

1)方式寄存器TMOD

TMOD的格式如下：

TMOD的高4位用于設(shè)置定時(shí)器T1，低4位用于設(shè)置定時(shí)器T0。各對(duì)應(yīng)位的含義如下：

(1)?GATE：門控制位。

GATE?=?0：軟件啟動(dòng)方式，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止僅受TCON寄存器中TR0或TR1的控制；GATE?=?1：硬件軟件共同啟動(dòng)方式，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止由TCON中的TR0或TR1和外部中斷引腳(P3.2)或(P3.3)共同控制。

(2)?C/：功能模式選擇位。

C/

=?0：定時(shí)功能模式；C/

=?1：計(jì)數(shù)功能模式。

(3)?M1、M0：工作方式選擇位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式，可由M1M0來(lái)設(shè)定，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4.2所示。表4.2方式選擇位的含義

2)控制寄存器TCON

TCON的格式如下：

TCON的高4位用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器；低4位用于外部中斷。各對(duì)應(yīng)位的含義如表4.3所示。表4.3控制寄存器TCON各位的含義4.2.2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

8051單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，它們分別是工作方式0～3。

1.工作方式0設(shè)置M1M0為00，則定時(shí)器工作于方式0，此時(shí)為13位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.5所示。以T0為例，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的結(jié)構(gòu)和操作與定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0相同。此方式下，16位寄存器(TH0和TL0)只用13位，就是TH0的8位和TL0的低5位，其中TL0的高3位沒(méi)有用。C/

=?0時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自于內(nèi)部時(shí)鐘脈沖12分頻的機(jī)器周期脈沖；C/

=?1時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自于外部事件脈沖輸入引腳T0(P3.4)。啟動(dòng)控制由TR0、GATE和共同決定，GATE?=?0時(shí)，或門被封鎖，信號(hào)無(wú)效，TR0直接控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的啟動(dòng)和停止；GATE?=?1時(shí)，或門被打開(kāi)，和TR0共同控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的啟動(dòng)和停止。在加1脈沖的作用下開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)TL0的低5位計(jì)滿后向TH0進(jìn)一位，直到把TH0也計(jì)滿，向溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位(稱硬件置位TF0)。

TH0、TL0可設(shè)置初值，并從設(shè)置的初值開(kāi)始加法計(jì)數(shù)，直到溢出，所設(shè)置的初值不同，計(jì)數(shù)值就不同。當(dāng)初值為0時(shí)，就有最大的計(jì)數(shù)值M?=?213?=?8192。圖4.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式0邏輯結(jié)構(gòu)圖

2.工作方式1設(shè)置M1M0為01，則定時(shí)器工作于方式1，此時(shí)為16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.6所示。此方式下，16位寄存器(TH0和TL0)全部用上。在加1脈沖的作用下開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)TL0的8位計(jì)滿后向TH0進(jìn)一位，直到把TH0也計(jì)滿，向溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位。最大的計(jì)數(shù)值M?=?216?=?65536。圖4.6定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式1邏輯結(jié)構(gòu)圖

3.工作方式2設(shè)置M1M0為10，則定時(shí)器工作于方式2，此時(shí)為初值自動(dòng)重載的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.7所示。此方式下，TL0作為8位加1計(jì)數(shù)器使用，TH0作為初值寄存器使用，兩者由軟件在初始化時(shí)賦相同的初值。在加1脈沖的作用下開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)TL0的8位計(jì)滿后，向溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位。同時(shí)發(fā)出重裝載信號(hào)，硬件電路自動(dòng)將TH0中的初值裝入TL0中，使8位計(jì)數(shù)器TL0又從初值重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。最大的計(jì)數(shù)值M?=?28?=?256。圖4.7定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式2邏輯結(jié)構(gòu)圖

4.工作方式3設(shè)置M1M0為11，則定時(shí)器工作于方式3，工作方式3僅對(duì)T0有意義。此時(shí)定時(shí)器T0被分成兩個(gè)互相獨(dú)立工作的8位計(jì)數(shù)器TH0和TL0。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.8所示。

TL0既能用于定時(shí)，又能用于計(jì)數(shù)，它占用T0的控制位、引腳和中斷源，包括、GATE、TR0、TF0、T0(P3.4)引腳和(P3.2)引腳；TH0只能用于定時(shí)功能，不能對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，它占用T1的控制位TF1和TR1，同時(shí)還占用了T1的中斷源，其啟動(dòng)和關(guān)閉僅受TR1控制。最大的計(jì)數(shù)值M?=?28?=?256。圖4-8定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0方式2的邏輯結(jié)構(gòu)圖小提示定時(shí)器T0工作在方式3時(shí)，原則上定時(shí)器T1仍可設(shè)置為方式0～2，但由于TR1、TF1和T1中斷源均被T0占用，使T1的功能受限，只能用在不需要中斷功能和啟?？刂频膱?chǎng)合。此時(shí)T1僅有控制位切換其定時(shí)或計(jì)數(shù)功能模式，計(jì)數(shù)溢出時(shí)只能將溢出送入串行口。在這種情況下，T1一般設(shè)置為方式2，用作串行口波特率發(fā)生器。方式3適用于要求增加一個(gè)額外的8位定時(shí)器的場(chǎng)合。4.2.3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用定時(shí)/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要組成部件，其工作方式的靈活應(yīng)用對(duì)提高編程技巧、減輕CPU負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路有很大好處。

1.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初始化由于8051的定時(shí)/計(jì)數(shù)器是可編程的，即它的功能是由軟件編程確定的，因此一般在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器前需對(duì)其進(jìn)行初始化，使其按設(shè)定的功能工作。

1)基本步驟

(1)確定T0和T1的工作方式，對(duì)TMOD賦值。

(2)計(jì)算初值，并將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1。

(3)根據(jù)需要開(kāi)放中斷，中斷方式時(shí)，對(duì)IE賦值；查詢方式時(shí)，此步驟沒(méi)有。

(4)對(duì)TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。

2)計(jì)算初值X

(1)計(jì)數(shù)功能：X?=?最大計(jì)數(shù)值N?-?計(jì)數(shù)值n

(2)定時(shí)功能：X?=?最大計(jì)數(shù)值N?-?t/T，其中t為定時(shí)時(shí)間；T為機(jī)器周期。

【例4.3】選擇T0方式0用于定時(shí)，實(shí)現(xiàn)在P3.6上輸出頻率為1kHz的方波，晶振頻率fosc?=?12MHz。分析：1kHz的方波信號(hào)其周期為1ms，只要使P3.6每隔半個(gè)周期(即500μs)取反一次，即可得到輸出頻率為1kHz的方波。因而T0的定時(shí)時(shí)間為500μs，可選方式0和方式1，因定時(shí)時(shí)間不長(zhǎng)，這里取方式0即可，M1M0?=?00。定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于定時(shí)，所以=0；在此用軟件啟動(dòng)T0，所以GATE=0。T1這里不用，方式字可任意設(shè)置，一般取0。故TMOD=0x00。TH?=?11110000B?=?0xf0TL?=?00001100B?=?0x0c

2.定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

【例4.4】單片機(jī)系統(tǒng)晶體振蕩器的頻率為12MHz，利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器0實(shí)現(xiàn)在P3.6引腳上輸出周期為500μs的方波。分析：要在P3.6引腳上輸出周期為500μs的方波，只要每半個(gè)周期即250μs取反一次即可，因此只要利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時(shí)250μs，定時(shí)時(shí)間到取反就可以實(shí)現(xiàn)。利用T0讓其在工作方式2下實(shí)現(xiàn)定時(shí)，對(duì)應(yīng)TMOD?=?0X01，TH0?=?TL0?=?256?-?250?=?6。程序如下：

#include<reg51.h>

sbitP3_6=P3^6;

voidmain(){TMOD=0x01; //?T0工作于方式2，用于定時(shí)

TH0=6; //設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)初值

TL0=6;

P3_6=1;

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)

while(1)

{

if(TF0==1) //判斷定時(shí)時(shí)間到了沒(méi)有

{

P3_6=!P3_6;//定時(shí)時(shí)間到了，波形取反

TF0=0；//查詢方式下用軟件將溢出標(biāo)志位清零

}

}}

【例4.5】一交通路口設(shè)紅、黃、綠三盞交通燈，當(dāng)紅燈亮2s后，黃燈亮400ms，綠燈亮1s，試用單片機(jī)模擬交通燈控制。分析：?jiǎn)纹瑱C(jī)采用發(fā)光二極管模擬交通燈控制，即利用P1.0～P1.2分別接紅燈(LED0)、黃燈(LED1)、綠燈(LED2)三個(gè)發(fā)光二極管，電路如圖4.9所示。問(wèn)題是這里用到三個(gè)不同定時(shí)時(shí)間(2s、400ms、1s)，是不是每個(gè)定時(shí)時(shí)間都編寫不同的定時(shí)程序？其實(shí)不需要，可以采用軟件定時(shí)器的方式，即找到這幾個(gè)定時(shí)時(shí)間的公約數(shù)如50ms，利用軟件定時(shí)器就可以完成不同的延時(shí)。圖4.9單片機(jī)模擬交通燈控制程序如下：

#include<reg51.h>

sbitP1_0=P1^0;

sbitP1_1=P1^1;

sbitP1_2=P1^2;

voidtimer0();//聲明定時(shí)的函數(shù)

voidmain()

{

P1=0xff;

TMOD=0x01;//設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于方式1，用于定時(shí)

while(1){

P1_0=0; //紅燈亮

timer0(40); //延時(shí)2s

P1_0=1; //紅燈滅

P1_1=0; //黃燈亮

imer0(8); //延時(shí)400ms

P1_1=1; //黃燈滅

P1_2=0; //綠燈亮

timer0(20); //延時(shí)1s

P1_2=1; //綠燈滅

}}

voidtimer0(unsignedcharn)

//定義定時(shí)函數(shù)

{unsignedchari; i=0;

TH0=(65536-5000)/256;//設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)初值，以確定定時(shí)時(shí)間50ms TL0=(65536-5000)%256; TR0=1;

//啟動(dòng)定時(shí)

while(i<=n) //時(shí)間未到

{

while(TF0==0); //判斷定時(shí)時(shí)間50ms到了沒(méi)有，沒(méi)有到則等待

i++; //定時(shí)時(shí)間到，累加變量加1

TH0=(65536-5000)/256;//重裝計(jì)數(shù)初值

TL0=(65536-5000)%256;

TF0=0; //溢出標(biāo)志清零

}

}

【例4.6】如圖4.10所示電路中，利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0測(cè)量(P3.2)引腳上正脈沖的寬度(以機(jī)器周期數(shù)表示)。分析：利用T0、GATE?=?1時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)或停止由TR0和共同決定，即TR0·?

=?1時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0才會(huì)啟動(dòng)。如果僅設(shè)置TR0等于“1”，則定時(shí)/計(jì)數(shù)器不能被啟動(dòng)，還必須等外部脈沖高電平時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器才會(huì)啟動(dòng)，否則定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0停止工作。測(cè)試過(guò)程控制如圖4.11所示，在被測(cè)信號(hào)為低電平期間，讓TR0?=?1，做好測(cè)量準(zhǔn)備，此時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器不會(huì)啟動(dòng)，而被測(cè)信號(hào)高電平到來(lái)的那一刻自動(dòng)啟動(dòng)，直到高電平結(jié)束的時(shí)刻關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器，在被測(cè)信號(hào)高電平期間，統(tǒng)計(jì)單片機(jī)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖個(gè)數(shù)，即可得到相應(yīng)被測(cè)信號(hào)正脈沖的寬度。此時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0工作于定時(shí)模式，即=?0?？紤]到讓測(cè)量范圍盡可能大，可選擇工作方式1，此時(shí)M1M0?=?01，初值取TH0?=?0，TL0?=?0。圖4.10利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0測(cè)脈沖寬度圖4.11被測(cè)脈沖測(cè)試過(guò)程控制程序如下：

#include<reg51.h>

sbitP3_2=P3^2;

voidmain()

{

unsignedinti;

TMOD=0x09; //?T0用于定時(shí)

TH0=0;

TL0=0;

IE=0;

while(P3_2==1);

TR0=1; //被測(cè)信號(hào)低電平期間，TR0置1，做好測(cè)量準(zhǔn)備

while(P3_2==0); //被測(cè)信號(hào)仍為低電平，則等待

while(P3_2==1); //被測(cè)信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量

TR0=0；//被測(cè)信號(hào)高電平結(jié)束，關(guān)閉定時(shí)/計(jì)數(shù)器

i=256*TH0+TL0; //讀取測(cè)量值

}任務(wù)6人工控制的小燈

1.任務(wù)目的通過(guò)人工控制小燈的電路制作和軟件設(shè)計(jì)，了解單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及相關(guān)的特殊功能寄存器，掌握單片機(jī)外中斷的使用，掌握C51中斷服務(wù)函數(shù)的編寫。

2.任務(wù)要求正常情況下，P1口所接的8個(gè)LED燈單燈循環(huán)右移，如果P3.2所接的按鍵按下(外部中斷0)，則P1口燈變成閃爍5次后，恢復(fù)中斷前的狀態(tài)，繼續(xù)單燈循環(huán)右移。

3.硬件電路硬件電路如圖4.12所示。在P3.2(外部中斷0的中斷輸入引腳)上接入一個(gè)按鍵，用來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)，當(dāng)按鍵按下時(shí)，在引腳上產(chǎn)生一個(gè)下降沿，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，利用外部中斷0來(lái)實(shí)現(xiàn)任務(wù)中所要求的功能。圖4.12人工控制小燈電路

4.程序設(shè)計(jì)人工控制小燈的源程序如下：

/*人工控制小燈，外部中斷*/

//?=======聲明區(qū)==============

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar //宏定義

voiddelay();//聲明延時(shí)函數(shù)

voidright();//聲明單燈右移函數(shù)

//?======主程序================

voidmain(void)

{

P1=0xff；

EA=1；//開(kāi)總中斷

IT0=1；//外部中斷0為下降沿觸發(fā)方式

EX0=1；//開(kāi)外部中斷0

While(1)right();//無(wú)窮循環(huán)，程序一直在運(yùn)行，單燈右移

}

//?======外部中斷0中斷服務(wù)函數(shù)===========

voidint0(void)interrupt0

{

ucharsaveled,i;

saveled=P1; //保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

P1=0xff;

for(i=0;i<10;i++) //?P1口燈閃爍5次

{

P1=~P1;

delay();

}

P1=saveled; //恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

}

//?======單燈右移函數(shù)===========

voidright()

{

uchari,k;

k=0x80;

for(i=0;i<8;i++)

{

P1=~k;

delay();

k>>=1;

}

}

//?======延時(shí)函數(shù)==============

voiddelay()

{ucharm,n;

for(m=0;m<250;m++)

for(n=0;n<255;n++);

}

小問(wèn)題問(wèn)：函數(shù)int0在程序中沒(méi)有被調(diào)用，它是不是沒(méi)有執(zhí)行？答：函數(shù)int0是一種特殊的函數(shù)，叫做中斷服務(wù)函數(shù)。它和一般函數(shù)不同，不能在程序中軟件調(diào)用，而是在中斷響應(yīng)條件滿足的情況下，由中斷系統(tǒng)硬件自動(dòng)完成調(diào)用。因此，雖然在程序中沒(méi)有看到調(diào)用該函數(shù)的語(yǔ)句，但是在滿足中斷響應(yīng)條件時(shí)，它是會(huì)被自動(dòng)執(zhí)行的。

5.任務(wù)小結(jié)本任務(wù)中，在正常情況下運(yùn)行主函數(shù)，實(shí)現(xiàn)P1口對(duì)應(yīng)8個(gè)發(fā)光管單燈依次右移點(diǎn)亮；當(dāng)P3.2所接按鍵按下后，中斷當(dāng)前的顯示模式，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)P1口對(duì)應(yīng)8個(gè)發(fā)光管閃爍5次。中斷功能的存在很大程度上提高了單片機(jī)處理外部或內(nèi)部事件的能力，使單片機(jī)的工作更加靈活、效率更高。中斷是為使單片機(jī)具有對(duì)外部或內(nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷是單片機(jī)最重要的功能之一，是學(xué)習(xí)單片機(jī)必須要掌握的內(nèi)容。4.3中斷系統(tǒng)4.3.1中斷的基本概念

1.中斷在生活中會(huì)發(fā)生一些這樣的事情，如你正在家里看書，突然電話鈴響了，這時(shí)你會(huì)放下書本，去接電話，和來(lái)電話的人交談，交談完后會(huì)放下電話，回去繼續(xù)看書，其流程如圖4.13所示。這就是生活中的“中斷”現(xiàn)象，就是正常的工作過(guò)程被另外某些事情打斷了。在單片機(jī)中，所謂中斷是指CPU正在處理A事件時(shí)，突然發(fā)生另外的事件B，請(qǐng)求CPU緊急處理(中斷請(qǐng)求)，CPU暫停當(dāng)前工作(中斷響應(yīng))，轉(zhuǎn)而處理B事件(中斷處理)，處理完后再回到原來(lái)被打斷的地方，繼續(xù)處理A事件(中斷返回)的這一過(guò)程。其流程如圖4.14所示。圖4.13生活中的中斷流程圖4.14單片機(jī)中斷處理流程

2.中斷源引起中斷的原因或能發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源稱為中斷源。8051單片機(jī)中共有5個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，一個(gè)串行口中斷。

3.中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1)提高了CPU的利用率。有了中斷功能，就能解決快速CPU和慢速外設(shè)之間的矛盾。CPU在啟動(dòng)外設(shè)工作后，繼續(xù)執(zhí)行自己的正常工作，此時(shí)外設(shè)也在工作，只有當(dāng)外設(shè)做完一件事情后才會(huì)發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU中斷正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)，中斷處理完后再恢復(fù)執(zhí)行原來(lái)的工作，而不必始終在等待中。這樣CPU可以命令多個(gè)外設(shè)同時(shí)工作，從而大大提高了CPU的利用率。

(2)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。在實(shí)時(shí)控制中，現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)參數(shù)、信息會(huì)隨時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)情況不斷發(fā)生變化，有了中斷功能，就可以根據(jù)要求隨時(shí)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，要求CPU及時(shí)處理，使單片機(jī)的工作更加靈活。

(3)故障處理。單片機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)一些事先無(wú)法預(yù)料的故障是難免的，如電源突跳、存儲(chǔ)出錯(cuò)等。有了中斷功能，單片機(jī)就能自行處理，而不必停機(jī)處理。4.3.28051單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)中能實(shí)現(xiàn)中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。8051單片機(jī)的中斷系統(tǒng)由中斷源、與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器(TCON、SCON、IE、IP)、中斷入口和順序查詢邏輯電路等組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖4.15所示。

1.中斷源

8051單片機(jī)中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，分別為外部中斷0請(qǐng)求、外部中斷1請(qǐng)求、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求、串行口中斷請(qǐng)求RI或TI。圖4.158051中斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

2.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4個(gè)，分別為中斷標(biāo)志寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP。

3.順序查詢電路

8051單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。同一優(yōu)先級(jí)別的中斷源采用內(nèi)部自然優(yōu)先級(jí)，由順序查詢電路形成。

4.中斷入口

5個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)著5個(gè)中斷入口，它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4.4所示。對(duì)C語(yǔ)言程序而言，可以不知道中斷入口的真實(shí)地址，而用相應(yīng)的序號(hào)來(lái)代替。表4.48051單片機(jī)中斷源的入口地址和序號(hào)4.3.3中斷的特殊功能寄存器

8051單片機(jī)是通過(guò)對(duì)四個(gè)與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器進(jìn)行內(nèi)容查詢或控制來(lái)達(dá)到中斷控制的目的。

1.中斷標(biāo)志寄存器每個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷標(biāo)志位，它們分布在定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON和串行口控制寄存器SCON中。

1)?TCON在TCON中有6位與中斷有關(guān)(其中4位是中斷標(biāo)志位，2位用來(lái)設(shè)置外部中斷觸發(fā)方式)，另外2位與中斷無(wú)關(guān)，如4.3.2中表4.3所示。

2)?SCON在SCON中最低的兩位為串行口中斷標(biāo)志位，其他位為串行口控制設(shè)置位，在此就不詳述。

SCON的格式如下：

SCON最低兩位的含義如下：

TI：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志，當(dāng)串行口發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，該位由硬件自動(dòng)置1，供中斷系統(tǒng)的查詢電路進(jìn)行中斷查詢。

RI：串行口接收中斷標(biāo)志位，當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)后，該位由硬件自動(dòng)置1，供中斷系統(tǒng)的查詢電路進(jìn)行查詢。

TI和RI與其他4個(gè)中斷標(biāo)志位不同的是，串行口中斷響應(yīng)完成后不會(huì)自動(dòng)清0，須使用軟件清0。

2.中斷允許寄存器IE

8051單片機(jī)的5個(gè)中斷源都是可屏蔽中斷，中斷系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)中斷允許寄存器IE，用于控制各中斷源的中斷開(kāi)放或屏蔽。

IE的格式如下：

IE各對(duì)應(yīng)位的含義如表4.5所示。表4.5中斷允許寄存器IE各位的含義

3.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

8051單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。每個(gè)中斷源都可以通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷。

IP的格式如下：

IP各對(duì)應(yīng)位的含義如表4.6所示表4.6中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP各位的含義同一優(yōu)先級(jí)別的中斷源可能不止一個(gè)，因此也需要進(jìn)行優(yōu)先排隊(duì)。同一優(yōu)先級(jí)別的中斷源采用內(nèi)部自然優(yōu)先級(jí)，它由硬件形成，其優(yōu)先順序如下：4.3.4中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)程可分為三個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回。中斷響應(yīng)是CPU對(duì)中斷源中斷請(qǐng)求的回答。單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)，并不是任何時(shí)刻都會(huì)去響應(yīng)中斷請(qǐng)求，而是在中斷響應(yīng)條件滿足之后才會(huì)響應(yīng)。

1.中斷響應(yīng)條件

CPU響應(yīng)中斷的基本條件為：

(1)有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求；

(2)中斷總允許位EA=1，即CPU允許所有中斷源申請(qǐng)中斷；

(3)申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即CPU允許響應(yīng)中斷。若滿足上述條件，則CPU一般會(huì)響應(yīng)中斷。但如果出現(xiàn)下列任何一種情況，對(duì)應(yīng)中斷響應(yīng)會(huì)受到阻斷：

(1)?CPU正在執(zhí)行一個(gè)同級(jí)或高一級(jí)的中斷服務(wù)函數(shù)；

(2)當(dāng)前指令未執(zhí)行完；

(3)正在執(zhí)行中斷返回或訪問(wèn)寄存器IE和IP。若存在任何一種阻斷情況，則中斷查詢結(jié)果即被取消，否則在緊接著的下一個(gè)機(jī)器周期，就會(huì)響應(yīng)中斷。

2.中斷處理過(guò)程如果中斷響應(yīng)條件滿足，且不存在中斷阻斷的情況，則CPU就會(huì)響應(yīng)中斷，進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理。此時(shí)中斷系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生中斷函數(shù)調(diào)用指令，通過(guò)硬件查詢對(duì)應(yīng)中斷入口地址，同時(shí)自動(dòng)把原來(lái)斷開(kāi)的位置(斷點(diǎn))保護(hù)起來(lái)，然后執(zhí)行用戶編寫的可實(shí)現(xiàn)一定功能的中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行完畢后返回原來(lái)斷點(diǎn)。中斷處理過(guò)程流程如圖4.16所示。中斷處理過(guò)程就是硬件自動(dòng)調(diào)用并執(zhí)行中斷函數(shù)的過(guò)程。圖4.16中斷處理過(guò)程流程圖小提示中斷處理過(guò)程中，只會(huì)自動(dòng)保護(hù)斷點(diǎn)，但不會(huì)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，也就是說(shuō)，CPU在進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)后，有可能會(huì)破壞某些寄存器中的內(nèi)容。因此，一般在中斷服務(wù)函數(shù)中，要先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后再執(zhí)行中斷處理程序，在返回主程序以前，再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，如任務(wù)6中的外部中斷函數(shù)所示。

3.中斷響應(yīng)時(shí)間所謂中斷響應(yīng)時(shí)間，是從查詢中斷請(qǐng)求標(biāo)志位開(kāi)始到轉(zhuǎn)向中斷入口地址所需要的機(jī)器周期數(shù)。

8051單片機(jī)的最短中斷響應(yīng)時(shí)間為3個(gè)機(jī)器周期。在系統(tǒng)中只有一個(gè)中斷源的情況下，中斷響應(yīng)時(shí)間都是大于3個(gè)機(jī)器周期而小于8個(gè)機(jī)器周期。但如果出現(xiàn)同級(jí)或高級(jí)中斷正在響應(yīng)或服務(wù)中需等待，則響應(yīng)時(shí)間要視具體情況來(lái)定。4.3.5中斷的應(yīng)用使用中斷功能時(shí)，程序一般由主函數(shù)和中斷服務(wù)函數(shù)組成。CPU正常工作時(shí)運(yùn)行的程序稱為主函數(shù)，處理隨機(jī)事件的程序叫做中斷服務(wù)函數(shù)。中斷有關(guān)特殊功能寄存器內(nèi)容的初始化在主函數(shù)中進(jìn)行設(shè)置。

1.中斷服務(wù)函數(shù)編寫中斷服務(wù)函數(shù)是一種特殊的函數(shù)。為了實(shí)現(xiàn)在C語(yǔ)言源程序中直接編寫中斷服務(wù)函數(shù)的需要，C51編譯器對(duì)函數(shù)的定義進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了一個(gè)擴(kuò)展關(guān)鍵字interrupt。關(guān)鍵字interrupt是函數(shù)定義時(shí)的一個(gè)選項(xiàng)，加上這個(gè)選項(xiàng)就可以將一個(gè)函數(shù)定義成中斷服務(wù)函數(shù)。

C51中定義中斷服務(wù)函數(shù)的一般格式如下：

void中斷函數(shù)名()interrupt中斷號(hào)using工作組

{中斷服務(wù)程序內(nèi)容

}中斷函數(shù)不能返回任何值，所以最前面用void。后面緊跟函數(shù)名，名字可以任意起，但不要與C語(yǔ)言中的關(guān)鍵字相同，最好與當(dāng)時(shí)的應(yīng)用有關(guān)。中斷函數(shù)并不傳入?yún)?shù)，所以函數(shù)后面的小括號(hào)內(nèi)為空。中斷號(hào)就是指單片機(jī)中中斷源的序號(hào)，詳見(jiàn)前述的表4.4，這個(gè)序號(hào)是編譯器識(shí)別不同中斷的唯一符號(hào)，因此在寫中斷服務(wù)程序時(shí)一定要寫正確。最后面的“using工作組”是指該中斷函數(shù)使用單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中4組工作寄存器中的哪一組，在定義一個(gè)函數(shù)時(shí)，using是一個(gè)選項(xiàng)，如果不用該選項(xiàng)，則由C51編譯器在編譯程序時(shí)自動(dòng)分配工作組，因此這部分通?？梢允÷圆粚?。如：

voidint0(void)interrupt0

{

}上面的函數(shù)為函數(shù)名為int0的外部中斷0中斷服務(wù)函數(shù)，在花括號(hào)里編寫該中斷服務(wù)函數(shù)的內(nèi)容?！谥袛喾?wù)程序內(nèi)容中，一般包括三部分：首先需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后是中斷程序，中斷返回時(shí)還需要恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)是為了不使現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遭到破壞或造成混亂，保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)前要關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)之后再開(kāi)中斷。若有中斷嵌套，即保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)后允許高優(yōu)先級(jí)中斷，則保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)開(kāi)中斷，同樣恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)前應(yīng)關(guān)中斷。小提示編寫中斷服務(wù)函數(shù)時(shí)遵循的原則：能在主程序中完成的功能就不要在中斷函數(shù)中寫，若非要在中斷函數(shù)中實(shí)現(xiàn)功能，那么一定要高效、簡(jiǎn)潔。

2.應(yīng)用舉例

【例4.7】任務(wù)5中的定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用除了可以用查詢方式實(shí)現(xiàn)以外，還可以用中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。解：程序如下：

#include<reg51.h>//利用定時(shí)計(jì)數(shù)器，中斷方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)亮滅

unsignedchari;//定義全局變量i

voidmain()//主程序

{

i=0;

P1=0xff;

TMOD=0x01;//定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于方式1，用于定時(shí)

TH0=(65536-5000)/256; //設(shè)置計(jì)數(shù)初值

TL0=(65536-5000)%256;

EA=1;

//開(kāi)總中斷ET0=1; //開(kāi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0while(1){if(i==20){i=0;P1=~P1;}}}voidtimer0(void)interrupt1 //定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷服務(wù)函數(shù){i++; //每50ms，i加1TH0=(65536-5000)/256; //重裝初值

TL0=(65536-5000)%256;}

【例4.8】一交通路口設(shè)置有紅綠燈以及緊急按鈕，正常情況下，紅綠燈以1s的間隔輪流點(diǎn)亮，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況(如救護(hù)車或者消防車有相應(yīng)緊急任務(wù)，需要通行)時(shí)，只要按一下緊急按鈕，則道路交通燈就會(huì)變成紅燈并持續(xù)1s時(shí)間，以禁止其他車輛通行，使消防車順利通過(guò)。試用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)上述功能。分析：對(duì)于單片機(jī)而言，對(duì)通用I/O口編程可以實(shí)現(xiàn)將I/O口設(shè)置成高低電平來(lái)點(diǎn)亮或熄滅發(fā)光二極管以模擬紅綠燈，按鈕可以實(shí)現(xiàn)中斷控制。解：電路如圖4.17所示，將P1口的P1.0～P1.1分別接綠色和紅色發(fā)光二極管以模擬道路交通燈，P3.2(

)接一按鍵以模擬緊急按鈕。圖4.17用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)模擬交通燈控制程序如下：

#include<reg51.h>

sbitP1_0=P1^0;

sbitP1_1=P1^1;

voiddelay1s(); //聲明延時(shí)函數(shù)

voidmain()

{

unsignedchari=0;

EA=1； //開(kāi)總中斷

IT0=1； //外部中斷0下降沿觸發(fā)方式

EX0=1； //開(kāi)外部中斷0

TMOD=0x01; //定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于方式1，用于定時(shí)

TH0=(65536-5000)/256; //設(shè)置計(jì)數(shù)初值

TL0=(65536-5000)%256;

TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0While(1){P1_0=0; //綠燈被點(diǎn)亮

delay1s(); //延時(shí)1sP1_0=1; //綠燈被熄滅

P1_1=0; //紅燈被點(diǎn)亮

delay1s(); //延時(shí)1sP1_1=1; //紅燈被熄滅

}}voidintt0()interrupt0//外部中斷0中斷服務(wù)函數(shù){unsignedcharsaveled;saveled=P1; //保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)P1_1=0; //紅燈被點(diǎn)亮

delay1s(); //延時(shí)1sP1_1=1; //紅燈被熄滅P1=saveled; //恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)}voiddelay1s(void) //延時(shí)1s的延時(shí)函數(shù){

unsignedchari;

i=0;

while(i!==20)

{

if(TF0==1)

{

i++;

TH0=(65536-5000)/256; //重裝計(jì)數(shù)初值

TL0=(65536-5000)%256;

TF0=0;

}

}}

【例4.9】圖4.18所示為故障判斷與顯示電路。四路故障信號(hào)通過(guò)與非門連接到單片機(jī)的外部中斷0輸入端，同時(shí)分別接到P1.0、P1.2、P1.4、P1.6上。當(dāng)系統(tǒng)的各部分正常時(shí)，4個(gè)故障源輸入端全為低電平，顯示燈全滅；若某一部分出現(xiàn)故障，則對(duì)應(yīng)的輸入線由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引起中斷，?shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障顯示。試編程實(shí)現(xiàn)上述要求。圖4.18故障判斷與顯示電路解：程序如下：

#include“reg51.h”//包含寄存器定義頭文件

sbitP1_0=P1^0; //定義相關(guān)的位

sbitP1_1=P1^1;

sbitP1_2=P1^2;

sbitP1_3=P1^3;

sbitP1_4=P1^4;

sbitP1_5=P1^5;

sbitP1_6=P1^6;

sbitP1_7=P1^7;voidmain(){

unsignedchari;

IT0=1; //外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式

EX0=1; //允許外部中斷0中斷

EA=1; //允許總中斷

while(1) //循環(huán)等待

{

i=P1;

if(!(i&=0x55))

P1|=0xff;