51單片機(jī)中斷【精制材料】

1、第五章 中斷系統(tǒng)和定時/計數(shù)器,本章學(xué)習(xí)目標(biāo) ： 理解中斷概念，能正確描繪單片機(jī)中斷響應(yīng)過程 熟記80C51單片機(jī)的5個中斷源及其中斷入口地址 能按要求正確設(shè)置特殊功能寄存器IE、IP、TCON、SCON和TMOD 熟悉中斷優(yōu)先控制的方法 能正確描繪定時/計數(shù)器的4種工作方式，重點掌握方式1、方式2的應(yīng)用 學(xué)會定時/計數(shù)初值的計算 能讀懂教材中的控制實例，學(xué)會編寫同等難度的中斷、定時/計數(shù)程序,5.1 中斷系統(tǒng),5.1.1中斷系統(tǒng)的基本概念,某人看書某人正在處理一件事A 電話鈴響出現(xiàn)另一件須立即解決的事B 暫?？磿兄笰 書中作記號記錄斷點，便于接續(xù) 電話談話處理B 繼續(xù)看書繼續(xù)A的工作,保護(hù)

2、斷點,中斷響應(yīng),中斷請求,中斷返回,1.中斷的概念 （1）現(xiàn)實生活中的中斷：,中斷原因： 一個人不可能同時完成兩項任務(wù)。,單片機(jī) 只有一個CPU，一旦面臨多任務(wù)，它也會 中斷嗎？,先接電話，然后再繼續(xù)看書，這樣效率最高！,5.1.1中斷系統(tǒng)的基本概念,（2）單片機(jī)中的中斷,CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生或中斷請求）； CPU暫時中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）； 待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回）。,什么是中斷 ？,2.中斷技術(shù)的應(yīng)用,并行處理 CPU可以與多臺外設(shè)并行工作，并分時與他

3、們進(jìn)行信息交換，提高了CPU的工作效率。 實時控制 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可能隨機(jī)請求CPU提供服務(wù)。有了中斷系統(tǒng)，CPU就可以立即響應(yīng)并予以處理。 故障處理 單片機(jī)系統(tǒng)在工作時可能會出現(xiàn)一些突發(fā)故障，如電源斷電，存儲器出錯，程序執(zhí)行錯誤（如除數(shù)為0）等，一旦出現(xiàn)故障，CPU就可及時轉(zhuǎn)去執(zhí)行故障處理程序，而不必停機(jī)。,3.中斷系統(tǒng),為實現(xiàn)中斷功能而配置的硬件和編寫的軟件就是中斷系統(tǒng)。,中斷功能由中斷系統(tǒng)來執(zhí)行。,圖4-1 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖,5.1.2 中斷源中斷的申請方,能夠向CPU發(fā)出中斷申請的部件稱為中斷源。 80C51單片機(jī)有5個中斷源。見下表,5.1.3 中斷控制中斷的控制“工具”,中斷允許

4、寄存器IE 中斷優(yōu)先級寄存器IP 定時/計數(shù)器及外部中斷控制寄存器TCON 串口控制寄存器SCON,單片機(jī)通過對4個特殊功能寄存器實施中斷控制：,1中斷允許寄存器IE,功能： 控制單片機(jī)是否接受中斷申請，以及接受哪一種中斷申請 字節(jié)地址： A8H 其格式和每位的含義如下：,圖4-2 IE的格式,由位操作指令或數(shù)據(jù)傳送指令實現(xiàn)。 例：同時打開外部中斷0和串行口中斷，可設(shè)置為：,法1：MOV IE,#10010001B,法2：SETB EA SETB ES SETB EX0,想一想還可以怎樣實現(xiàn)？,IE的設(shè)置方法：,2中斷優(yōu)先級寄存器IP,功能： 對80C51單片機(jī)進(jìn)行高級別或低級別中斷的設(shè)置，

5、IP的字節(jié)地址： B8H 格式和每位的含義如下：,圖4-3 IP的格式,舉例,例：令串行口為高優(yōu)先級中斷，外部中斷0為低優(yōu)先級中斷。 設(shè)置方法：,法1： MOV IE,#10010001B ；開中斷 MOV IP,#00010000B ；設(shè)優(yōu)先級,法2： MOV IE,#10010001B SETB PS 說明：此時串口的優(yōu)先級高于外部中斷0的優(yōu)先級,答案： 此時CPU按自然優(yōu)先級順序確定該響應(yīng)哪個中斷請求。,注意： 自然優(yōu)先級由硬件決定，用戶不能更改。排列見表42,表42 中斷入口地址及自然優(yōu)先級,3定時/計數(shù)器及外部中斷控制寄存器TCON,功能： 字節(jié)地址： 88H,可設(shè)置外部中斷申請的形

6、式：低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā) 控制定時/計數(shù)器的計時開始或停止 是各中斷源（串口中斷除外）是否申請中斷的標(biāo)志位,格式如下，各位含義見表43,表43 TCON的功能說明,續(xù)表43,例 1,編程設(shè)定TCON為低電平觸發(fā)的高優(yōu)先級中斷源。,分析： 這是典型的中斷初始化問題，方法一般如下： 1）對TCON的相關(guān)位賦值 2）設(shè)定所用中斷源的優(yōu)先級賦值IP 3）開中斷置位IE,解： 法1：CLR IT1 SETB PX1 SETB EX1 SETB EA,例 1,法2：CLR IT1 MOV IP,#04H MOV IE,#84H,4串口控制寄存器SCON,功能： 只有D1和D0位用于中斷，作為串口中斷請

7、求標(biāo)志，即串口中斷請求寄存器 字節(jié)地址： 98H 格式如下：,RI為接收中斷請求標(biāo)志位。 當(dāng)串口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，RI自動置1； CPU響應(yīng)中斷后，用軟件對RI清0。,TI為串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志。 當(dāng)串口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時，TI自動置1，請求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，由軟件對TI清零。,5.1.4 中斷響應(yīng),無同級或高級中斷正在服務(wù) 有中斷請求信號 相應(yīng)的中斷源已打開，即EA=1，中斷源對應(yīng)中斷允許位也為1。 當(dāng)前的指令周期已經(jīng)結(jié)束 如果當(dāng)前指令為RETI或訪問IE和IP的指令，至少還要再執(zhí)行完一條指令。,1.中斷響應(yīng)條件,2.中斷響應(yīng)過程,圖44中斷響應(yīng)過程,將當(dāng)前寄存器內(nèi)容壓入堆棧，

8、如 PUSH ACC,在中斷服務(wù)程序中實現(xiàn)，解決單片機(jī)中斷后要干什么的問題。,把保存在堆棧中的寄存器內(nèi)容取出，送回原來的位置，如POP ACC,4.1.5中斷嵌套,答案：CPU要進(jìn)行分析判斷，決定是否響應(yīng)：,待執(zhí)行完高級別中斷服務(wù)程序后再轉(zhuǎn)回低級中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行，這就是中斷嵌套。,圖45 二級中斷嵌套的執(zhí)行過程,軟件構(gòu)成：主程序+中斷服務(wù)程序 程序編制的關(guān)鍵點： 要對題目要求進(jìn)行精確分析，明確哪些環(huán)節(jié)應(yīng)該安排在主程序中，哪些環(huán)節(jié)應(yīng)該安排在中斷服務(wù)程序中，再分別編制主程序和中斷服務(wù)程序。,5.2 中斷的應(yīng)用,5.2.1中斷應(yīng)用指導(dǎo),1中斷系統(tǒng)的程序編制,1中斷系統(tǒng)的程序編制,(1)編制主程序

9、,第一部分：主程序初始化 功能：,第二部分：須由主程序完成的其它功能。,此部分必須編寫,用于設(shè)置堆棧位置； 定義觸發(fā)方式（低電平觸發(fā)或脈沖下降沿觸發(fā)） 對IE和IP賦值等；,(2)選擇中斷服務(wù)程序的入口地址。 (3)編制中斷服務(wù)程序。,1中斷系統(tǒng)的程序編制,即明確中斷服務(wù)程序的起始位置,注意1： 一般要保護(hù)斷點, 即保護(hù)進(jìn)入中斷時累加器A、進(jìn)/借位標(biāo)志CY和SFR的狀態(tài)，并在退出中斷之前將其恢復(fù)；,注意2： 必須在中斷服務(wù)程序中設(shè)定是否允許再次中斷（即中斷嵌套），由用戶對EX0（或EX1）位置位或清0決定。,2中斷應(yīng)用舉例三相交流電的故障檢測電路,例2 圖4-6是三相交流電的故障檢測電路。當(dāng)A

10、相缺電時，發(fā)光二極管LEDA 亮；當(dāng)B相缺電時，發(fā)光二極管LEDB亮；當(dāng)C相缺電時，發(fā)光二極管LEDC亮。,硬件特點： 外部中斷 由3個交流繼電器的觸點和一個或非門擴(kuò)展而成； 3個220V的交流繼電器的線圈ZA、ZB、ZC分別接在A、B、C各相和交流地之間。,圖4-6 三相交流電的故障檢測電路,（1）檢測原理,三相電正常情況下,3個線圈同時得電,3個常開觸點全都閉合,1,不申請外部中斷,故障情況下（假設(shè)A相掉電）,（1）檢測原理,線圈ZA失電,常開觸點ZA斷開,0,申請外部中斷，在外部中斷服務(wù)程序中讀取P1.0引腳狀態(tài),產(chǎn)生A相掉電狀態(tài)信號送入P1.0,1,在中斷服務(wù)程序中對該引腳輸出1,A相

11、故障指示燈亮,線圈ZB、ZC有電,常開觸點ZB、ZC閉合,B、C相故障指示燈不亮,(2)軟件設(shè)計 ORG 0000H LJMP MAIN；跳至主程序 ORG 0013H；的中斷入口地址 LJMP TEST；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV P1，#15H；P1.0、P1.2、P1.4作輸入；P1.1、P1.3、P1.5輸出0 SETB EX1；開中斷 CLR IT1 ；為低電平觸發(fā) SETB EA；CPU開中斷 SJMP $；等待中斷 TEST:JNB P1.0，LB；A相正常，轉(zhuǎn)測B相 SETB P1.1；A相掉電，點亮LEDA LB：JNB P1.2，LC；B相正常，

12、轉(zhuǎn)測C相 SETB P1.3；B相掉電，點亮LEDB LC：JNB P1.4，LL；C相正常，返回 SETB P1.5；C相掉電，點亮LEDC LL： RETI END,5.2.2 課題與實訓(xùn)7 中斷控制流水燈,一.實訓(xùn)目的 學(xué)習(xí)外部中斷的基本用法 掌握中斷處理程序的編程方法 二.課題要求 在程序正常運行時P1口的8個LED燈作單燈左移8次而后單燈右移7次，如此循環(huán)；中斷時（即按鍵按下）則P1口的8個LED閃爍3次（即全亮全滅3次）。 三.背景知識 1中斷程序的設(shè)計主要涉及開中斷、設(shè)定優(yōu)先級，外中斷還 涉及觸發(fā)方式的設(shè)定。 2在軟件設(shè)計中，首先要對主程序和中斷服務(wù)程序所完成的 任務(wù)進(jìn)行劃分。根

13、據(jù)該課題提出的要求，在主程序中應(yīng)該 完成的任務(wù)是8個LED循環(huán)左移右移；在中斷服務(wù)程序中 應(yīng)該完成的功能是8個LED閃爍3次。,四.硬件電路 硬件結(jié)構(gòu)如圖,12引腳的按鍵點動表示有中斷請求發(fā)出。,圖4-7 實訓(xùn)7電路,五.參考程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INT0 ORG 0100H START:MOV SP,#60H MOV IE,#81H ；開INT0中斷 SETB IT0 ；INT0下降沿觸發(fā) L1： MOV A,#0FFH ；設(shè)初值 MOV R0,#8 ；設(shè)定左移八次 CLR C ；將CY清0 L2: RLC A ；帶進(jìn)位位循環(huán)左移一位

14、MOV P1,A ；送P1口,P1.0燈亮,ACALL DELAY ；延時0.2秒 DJNZ R0,L2 ；判斷是否左移8次 MOV R0,#7 ；移動7次 L3: RRC A ；帶進(jìn)位位循環(huán)右移 MOV P1,A ；送P1口 ACALL DELAY DJNZ R0,L3 ；是否右移7次？ AJMP L1 ；重新開始 DELAY:MOV R5,#4 ；延時0.2秒 D1: MOV R6,#200 D2: MOV R7,#123 NOP DJNZ R7,$,DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET INT0: PUSH PSW ;保護(hù)PSW,ACC值 PUSH ACC MOV A,#0

15、0H ；使8個LED全亮 MOV R2,#6 ；閃爍3次（全亮全滅各3次） L4：MOV P1,A ；A值送出 LCALL DELAY ；延時0.2秒 CPL A ；A值取反 DJNZ R2，L4 ；閃爍3次？ POP ACC ；恢復(fù)保護(hù)的A值 POP PSW ；恢復(fù)保護(hù)的PSW值 RETI ；返回主程序 END,總結(jié)：中斷服務(wù)程序與子程序?qū)Ρ?2提高 編寫一個由兩個中斷（外部中斷0、外部中斷1）控制的流水燈程序。 要求： 主程序不變，中斷0可使P1.0P1.3的LED閃爍5次，中斷1可使P1.4P1.7的LED閃爍5次，設(shè)定中斷1的優(yōu)先級比中斷0高。,5.3定時計數(shù)器,1. 日常生活中定時、

16、計數(shù)的例子： 如鬧鐘、畫“正”統(tǒng)計選票、家用水表對水量的計數(shù)。 2 . 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中定時計數(shù)的需求： 如用單片機(jī)控制的打鈴器、空調(diào)的定時開關(guān)、啤酒自動生產(chǎn)線上對酒瓶的計數(shù)裝置等。 3 . 80C51單片機(jī)片內(nèi)的定時/計數(shù)器： 兩個位可編程的定時計數(shù)器：T0和T1，都能定時和對外部事件進(jìn)行計數(shù)。 此外，T1還可以作為串行接口的波特率發(fā)生器。,5.3.1定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu),.定時和計數(shù)的原理,（1）計數(shù) 定時計數(shù)器的實質(zhì)是加計數(shù)器（位），其原理類似于古代用來計時的水鐘：,假設(shè)計滿一小時需要100，000，000 滴，這稱為水鐘的計數(shù)容量,16位定時/計數(shù)器的計數(shù)容量是65536,單片機(jī)是對脈沖個

17、數(shù)計數(shù)，計數(shù)器每接收到一個脈沖，計數(shù)值加1，,當(dāng)接收滿65535個脈沖后，再來一個脈沖，計數(shù)值清0表明這一輪計數(shù)結(jié)束，同時將標(biāo)志位TF0或TF1置1。,（2）定時 單片機(jī)內(nèi)部的計數(shù)器用作定時器時，是對標(biāo)準(zhǔn)的時鐘進(jìn)行了計數(shù)，每來一個時鐘脈沖，計數(shù)器加1，只要保證計數(shù)脈沖的間隔相等，則計數(shù)值就代表了時間的流逝。,見圖4-9 ，它是由單片機(jī)的晶振經(jīng)過12分頻后得到。由于晶振的頻率很準(zhǔn)，所以這個時鐘脈沖的時間間隔也很準(zhǔn)。不難算出，當(dāng)單片機(jī)采用12的晶振時，它提供給計數(shù)器的脈沖頻率是，脈沖周期就是微秒。,圖4-9 定時/計數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)示意圖,單片機(jī)內(nèi)部的16位定時計數(shù)器由高8位和低8位兩個寄存器組成：

18、 T0由TH0和TL0組成， T1由TH1和TL1組成， 定時計數(shù)器的計數(shù)值就存放在這里面。定時/計數(shù)器T1的結(jié)構(gòu)與T0相同。,圖4-9 定時/計數(shù)器T0的結(jié)構(gòu)示意圖,2定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu),再以水鐘為例，當(dāng)水不斷落下，下面容器中的水不斷變多，最終總有一滴水使得容器完全充滿。這時如果再有一滴水落下，就會發(fā)生“溢出”。與此類似，16位定時計數(shù)器計滿65536個脈沖時，也會發(fā)生溢出。 定時計數(shù)器溢出后標(biāo)志位TF0（或TF1）由0變1，由此能夠引發(fā)定時中斷（在中斷定時方式下），這就像定時的時間一到，鬧鐘就會響一樣。 如果采用12的晶振，對應(yīng)的脈沖周期是微秒，計滿65536個脈沖所對應(yīng)的時間就是65.5

19、36ms。,3定時/計數(shù)值的設(shè)置,再回到水鐘的例子上去： 剛才假設(shè)下面容器滴入100，000，000滴水才會滿，現(xiàn)在我們在開始滴水之前先放入一勺水，這樣問題就解決了。,計數(shù)器的道理是一樣的，只要用預(yù)置數(shù)的方法先在計數(shù)容器內(nèi)存入一個初值 （通常稱為時間常數(shù)），如我們要計100，那就存入65436，只要再來100個脈沖，就剛好會溢出，引發(fā)中斷。,計數(shù)器初值的設(shè)置,在主頻為12MHz的情況下，每個時鐘脈沖是1微秒，則計滿65536個脈沖需65.536毫秒，如要定時10毫秒則存入初值55536，（10毫秒是10000微秒，需計數(shù)10000個脈沖）?？梢姡?定時器的定時時間長短與系統(tǒng)時鐘和定時器初值有關(guān)

20、。,定時器初值的設(shè)置,4-10 定時/計數(shù)器的控制關(guān)系,5.3.2定時計數(shù)器的控制 在單片機(jī)中有兩個特殊功能寄存器與定時/計數(shù)有關(guān)，它們就是TMOD和TCON，定時計數(shù)器T0、T1就由它們來控制： TMOD用于設(shè)置工作方式； TCON用于控制其啟動、停止和中斷申請。,1.定時器工作方式寄存器TMOD TMOD用于設(shè)置T0和T1的工作方式，字節(jié)地址為89H，不能按位尋址。其格式和各位的含義如下：,2定時/計數(shù)器控制寄存器TCON TCON的低4位用于控制外部中斷，高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。 TF0（或TF1） 當(dāng)計數(shù)溢出時，TF0（或TF1）會自動由0變1，告訴我們計數(shù)已滿，我

21、們可以通過查詢TF0(或TF1)位的狀態(tài)來判斷計時時間是否已到； 如果采用定時中斷方式，則 TF0（或TF1）由0變1時，能自動引發(fā)中斷。,TR0(或TR1) 由圖4-11 可知，只有當(dāng)TR0(或TR1)為1時，開關(guān)1才能閉合，計數(shù)脈沖才能進(jìn)入計數(shù)器，故TR0(或TR1)稱為運行控制位，可用指令“SETB TR0(或TR1)”來置位以啟動定時/計數(shù)器運行；或用指令“CLR TR0(或TR1)”來關(guān)閉定時/計數(shù)器的工作，一切全靠編程人員控制。,圖4-11 定時/計數(shù)器T0方式0的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖,5.3.3 定時/計數(shù)器的工作方式 80C51單片機(jī)定時/計數(shù)器T0有4種工作方式（方式0、1、2、3

22、），T1有3種工作方式（方式0、1、2）。 1. 方式0 當(dāng)TMOD的M1M0=00時，定時/計數(shù)器工作于方式0。 方式0為13位定時/計數(shù)器，由TL0的低5位和TH0（8位）共同完成計數(shù)功能（TL0的高3位可忽略）。,當(dāng)TL0的低5位溢出時，向TH0產(chǎn)生進(jìn)位；TH0溢出時，將定時器中斷請求標(biāo)志位TF0置1，可申請中斷，也可對TF0進(jìn)行查詢。,圖4-11 定時/計數(shù)器T0方式0的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖,2. 方式1 當(dāng)M1M0=01時，定時/計數(shù)器工作于方式1。方式1的計數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位，TH0作為高8位共同構(gòu)成。其余操作同方式0。,圖4-12 定時/計數(shù)器T0方式1的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

23、,3. 方式2 當(dāng)M1M0=10時，定時/計數(shù)器工作于方式2。這是自動重裝初值的8位計數(shù)方式，它省去了方式0和方式1在多次重復(fù)計數(shù)狀態(tài)下必須重新設(shè)定計數(shù)初值的麻煩，但是卻付出了減小定時時間的代價。,圖4-13 定時/計數(shù)器T0方式2的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖,特別適合于制作比較精確的脈沖信號發(fā)生器。,4. 方式3 方式3只適用于定時/計數(shù)器T0。當(dāng)T1被設(shè)定為方式3狀態(tài)時，將停止計數(shù)。 當(dāng)M1M0=11時，T0工作于方式3。 此時TL0和TH0作為兩個相互獨立的8位定時/計數(shù)器使用。 TL0既可定時又可計數(shù)，它使用T0的各控制位、引腳和中斷源，即C/、GATE、TR0、TF0、T0（P3.4引腳）、（P

24、3.2引腳）； TH0此時只能用作內(nèi)部定時功能，它借用了定時/計數(shù)器T1的控制位TR1和T1的中斷標(biāo)志位TF1，其啟動和停止只受TR1控制。,圖4-14 定時/計數(shù)器T0方式3的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖,定時器T1無工作方式3，當(dāng)定時器T0工作在方式3時，定時器T1可設(shè)置為方式0、方式1和方式2。,4.4.1應(yīng)用指導(dǎo) 1定時/計數(shù)器的定時/計數(shù)范圍 定時/計數(shù)器工作于不同方式下的位數(shù)不同，它所具有的計數(shù)范圍也不一樣：,工作方式0：13位定時/計數(shù)方式，因此，最多可以計到213，也就是8192次。 工作方式1：16位定時/計數(shù)方式，因此，最多可 以計到216，也就是65536次。 工作方式2和工作方式3：

25、都是8位定時/計數(shù)方 式，因此，最多可以計到2 8，也就是256次。, 如果我們需要超過計數(shù)器計數(shù)范圍的定時或計數(shù)功能，應(yīng)該怎樣做？,5.4定時/計數(shù)器應(yīng)用與訓(xùn)練,2時間常數(shù)初值的計算 定時/計數(shù)器只要預(yù)設(shè)一個時間常數(shù)初值，就可以完成不超過其計數(shù)范圍的任意大小的計數(shù)。算法如下： 定時時間常數(shù)初值X： 方式0 X=8192-t(fosc/12) 方式1 X=65536-t(fosc/12) 方式2、方式3 X=256-t(fosc/12) 其中t是需要定時的時間，單位是微秒；fosc是晶振,計數(shù)時間常數(shù)X： 方式0 X=8192-S 方式1 X=65536-S 方式2、方式3 X=256-S 說

26、明：式中S是需要計數(shù)的次數(shù),假設(shè)流水線上一個包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)生一個動作，用單片機(jī)的工作方式0來控制，應(yīng)當(dāng)預(yù)置的計數(shù)初值是多少呢？ 對了，就是8192-12=8180。,3定時/計數(shù)器的初始化 對80C51單片機(jī)的定時/計數(shù)器編程的初始化方法： 對TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式； 計算時間常數(shù)初值，并將其寫入TH0、TL0或TH1、 TL1； 采用中斷定時方式時，需對IE賦值開中斷； 置位TR0或TR1，啟動定時/計數(shù)器。,5.4.2 基本訓(xùn)練初始化訓(xùn)練,例3：某牛奶生產(chǎn)線上一個包裝是12盒，要求每生產(chǎn)12盒就執(zhí)行裝箱操作，用80C51單片機(jī)來控制，請編寫初始化程序。

27、1思路與計算：要確定定時器（T0 或T1），選擇其工作方式。我們以T0的工作方式2為例，計算時間常數(shù)并賦值給TH0、TL0。 X=256-S=256-12=244=0F4H,2初始化程序： MOV TMOD，#06H ；T0作計數(shù)器，工作于方式2 MOV TH0，#0F4H ；裝入時間常數(shù)初值 MOV TL0，#0F4H ；自動重裝時間常數(shù) MOV IE ，#00H ；用查詢方式確定計滿12盒？ （或MOV IE ，#82H）；使用T0中斷，計滿12盒后， ；自動申請中斷 SETB TR0 ；啟動T0波特率發(fā)生器 3總結(jié)：對計數(shù)過程是否結(jié)束有查詢和中斷兩種方法，要合理選擇，并在程序設(shè)計中正確體

28、現(xiàn)。,4.4.3應(yīng)用實例 1 定時/計數(shù)器用于外部脈沖寬度的測量 （1）測量原理,可以利用定時計數(shù)器方式寄存器TMOD中的門控位GATE與 引腳配合使用，控制定時計數(shù)器的啟動與停止： 當(dāng)GATE1時，要求TR1l，且 為高電平，才能啟動定時器T1計數(shù)工作；如果 出現(xiàn)低電平，則T1停止計數(shù)； 當(dāng)GATE=0時，只要TR11就可以啟動定時器，而與 的輸入狀態(tài)無關(guān)。,可以利用定時計數(shù)器方式寄存器TMOD中的門控位GATE與 引腳配合使用，控制定時計數(shù)器的啟動與停止： 當(dāng)GATE1時，要求TR1l，且 為高電平，才能啟動定時器T1計數(shù)工作；如果 出現(xiàn)低電平，則T1停止計數(shù)； 當(dāng)GATE=0時，只要TR

29、11就可以啟動定時器，而與 的輸入狀態(tài)無關(guān)。,利用上述特點，將被測脈沖信號從（P3.3）引入，在T1的程序初始化中令GATE1，同時“SETB TR1”，這樣脈沖信號的上升沿就能啟動T1計數(shù)，脈沖信號下降沿能使T1停止計數(shù)。利用定時器T1的計數(shù)值m乘以機(jī)器周期就可以得到被測脈沖信號的寬度TW。,（2）硬件電路 硬件電路簡圖如圖4-15。,（3）程序設(shè)計 利用80C51的內(nèi)部RAM30H、31H單元保存被測脈沖寬度對應(yīng)的計數(shù)值。 參考程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H MAIN：MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧指針 MOV TMOD，#90H；設(shè)置控制字，T1

30、工作于方式 ; 1，GATE=1 MOV TH1，#00H ；設(shè)定計數(shù)初值為00H,MOV TL1，#00H L1： JB P3.3，L1 ；等待輸入變?yōu)榈碗娖?SETB TR1 ；預(yù)置TR1=1，準(zhǔn)備啟動T1 L2： JNB P3.3，L2 ；等待上升沿，以便開始計數(shù) L3： JB P3.3，L3 ；是高電平則計數(shù)繼續(xù) CLR TR1 ；低電平則停止計數(shù) MOV A，TL1 ；讀低位計數(shù)值 MOV 30H，A ；低位計數(shù)值存于30H MOV A，TH1 ；讀高位計數(shù)值 MOV 31H，A ；高位計數(shù)值存于31H END,（4）總結(jié)與思考 定時/計數(shù)器還可用于測量脈沖信號的頻率、周期等。本實例

31、是利用定時/計數(shù)器的門控位（GATE）測量脈沖寬度。但要注意，在晶振12MHz的情況下，被測脈沖寬度范圍最大為655351s=65.536ms。 ，如果要測量脈沖信號的周期，該如何去做？ 2計數(shù)器用于繞線機(jī)的控制 繞線機(jī)常用于對電機(jī)或變壓器的繞組進(jìn)行繞制，圖4-16是繞線機(jī)的控制電路。當(dāng)按下工作按鈕以后，機(jī)器啟動，繞線機(jī)在直流電機(jī)和減速齒輪的帶動下開始工作。當(dāng)繞線架上的線圈繞到規(guī)定的圈數(shù)時，繞線機(jī)會自動停止繞線。如果再次按下工作按鈕，繞線機(jī)會重復(fù)以上過程。,圖4-16 繞線機(jī)的控制電路 控制說明：1軟件控制P1.0=0時，繞線機(jī)開始繞線；P1.0=1時，繞線機(jī)不繞線。 2繞線機(jī)每繞一圈，繞線機(jī)

32、脈沖產(chǎn)生電路就產(chǎn)生一個脈沖信號。,（1）工作原理 由于單片機(jī)復(fù)位后P1 口的輸出狀態(tài)全部為1，所以系統(tǒng)上電后，P1.0輸出高電平“1”繞線機(jī)不工作。 當(dāng)按下工作按鈕以后，P1.1輸入低電平“0”，當(dāng)程序檢測到P1.1=0時，在程序指令的控制下從P1.0輸出低電平“0”。繞線機(jī)開始繞線。繞線機(jī)每繞一圈，定時/計數(shù)器T1的輸入引腳上就會產(chǎn)生一個負(fù)跳變的輸入脈沖。因此，只要用定時/計數(shù)器T1的計數(shù)功能控制好輸入脈沖的個數(shù)，就等于控制了繞線機(jī)的繞線圈數(shù)。 當(dāng)繞線機(jī)纏繞到指定的圈數(shù)時，定時/計數(shù)器T1引發(fā)計數(shù)中斷，在程序指令的控制下，P1.0將輸出的高電平“1”，使電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動器恢復(fù)制動，于是系統(tǒng)回到

33、最初的停機(jī)狀態(tài)。,我們假設(shè)繞線架的規(guī)定匝數(shù)是5000圈，為控制這個圈數(shù)，可以設(shè)定定時/計數(shù)器T1用作計數(shù)器且工作在方式1，于是確定其計數(shù)初值為： 初值=65536-5000=60536=0EC78H 所以（TH1）=0ECH，(TL1)=78H,（2）控制程序 參考程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP COUNT ORG 0100H,MAIN： MOV TMOD，#50H ；設(shè)置T1為計數(shù)器，工作于方式1 MOV TH1，#0ECH ；設(shè)定計數(shù)初值 MOV TL1，#78H MOV SP，#60H ；設(shè)堆棧指針 SETB ET1 ；開T1中斷 SET

34、B EA ；CPU開中斷 CLR F0 ；用戶標(biāo)志F0清0,WAIT： MOV C,P1.1；等待啟動 JC WAIT；P1.1=1，等待 CLR P1.0；啟動設(shè)備 SETB TR0；T1開始計數(shù),LOOP： JNB F0,$ ；等待計數(shù)5000中斷 SETB P1.0；繞線機(jī)停止工作 CLR TR0 ；T1停止計數(shù) CLR F0 ；清0 SJMP WAIT；等待重新啟動 ORG 0200H；T1中斷服務(wù)程序起始地址COUNT：MOV TH1，#0ECH；重新設(shè)定計數(shù)初值 MOV TL1，#78H SETB F0；用戶標(biāo)志置1 RETI ；中斷返回 END,.4.4課題與實訓(xùn)8 簡易方波發(fā)生

35、器,一.實訓(xùn)目的 掌握定時器初值的計算方法 學(xué)習(xí)定時器的使用及定時中斷程序的設(shè)計方法 掌握方波信號發(fā)生器的設(shè)計方法 二.課題要求 1基本要求： 利用定時/計數(shù)器T1，工作于方式0，采用查詢方式，在P1.0引腳輸出頻率為500Hz的方波，并用示波器進(jìn)行觀察（晶振采用12MHz）。 2較高要求： 利用定時/計數(shù)器T1，工作于方式0，采用中斷方式，在P1.0引腳輸出頻率為500Hz的方波，并用示波器進(jìn)行觀察（晶振采用12MHz）。,三.背景知識 1方波產(chǎn)生原理 使P1.0引腳的輸出狀態(tài)定時翻轉(zhuǎn)，則該端口能輸出一定頻率的方波。 2方式0的時間常數(shù)初值 定時/計數(shù)器工作于方式0狀態(tài)下，定時/計數(shù)的長度是

36、13位。應(yīng)用前面給出的時間常數(shù)初值的計算公式 X=8192-t(fosc/12) 我們可以很方便地計算出時間常數(shù)初值，但在將其裝入定時/計數(shù)器的TH、TL寄存器時，必須要注意：將計算結(jié)果的高8位裝入TH1（或TH0）、低5位裝入TL1（或TL0），這一環(huán)節(jié)是非常容易出錯的。,以該實訓(xùn)T1方式0產(chǎn)生500Hz的方波（周期是2ms）為例，需要進(jìn)行1ms的定時，時間常數(shù)初值 X=8192-110-3（12106/12）=8192- 1000=7192=1C18H=0001110000011000B 以13位二進(jìn)制數(shù)表示，是11100000 11000B， 則（TL1）=00011000B=18H，（

37、TH1）=11100000B=0E0H 定義TMOD=00000000B,四.硬件電路 該實訓(xùn)硬件電路十分簡單，見圖4-17。,圖4-17 簡易方波發(fā)生器的硬件電路,五.參考程序 （1） P1.0輸出500Hz方波查詢方式 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H；置T1工作于方式0 MOV TH1，#0E0H；裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H SETB TR1 ；啟動T1 LOOP：JNB TF1，LOOP ；查詢等待 CLR TF1 ；清TF1 CPL P1.0 ；P1.0取反,MOV TH1,#0E0H；重新

38、裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H AJMP LOOP ；繼續(xù)生成波形 END,（2） P1.0輸出500Hz方波中斷方式 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 001BH ；T1的中斷入口地址 LJMP FANGBO；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#00H；置T1工作于方式0 MOV TH1，#0E0H；裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H SETB ET1 ；允許T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 SETB TR1 ；啟動T1,SJMP $ ；等待中斷 FANGBO:CPL P1.0 ；P1.0取反 MOV T

39、H1,#0E0H；重新裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，#18H RETI ；中斷返回 END,六.總結(jié)與提高 1總結(jié) 本實訓(xùn)利用定時器T1的定時功能，以兩種形式輸出頻率為500Hz方波。在實際應(yīng)用中，方波的頻率可能要根據(jù)現(xiàn)場測量參數(shù)、給定參數(shù)或按照某種函數(shù)關(guān)系而變化。因此輸出波形的頻率在編程時還是未知的。,2提高 定時/計數(shù)器的計時范圍有限，當(dāng)晶振采用12MHz時，方式1的計時時間最長，也只有65.536ms。當(dāng)需要定時的時間超出了定時/計數(shù)器的計數(shù)范圍，如需定時2秒，這時可以采用以下兩種方法來處理：, 定時器+軟件計數(shù)的方法 思路是：利用定時/計數(shù)器T1，工作于方式1，實現(xiàn)50 ms/次的

40、定時，只要定時40次即可實現(xiàn)2s定時。 可以算出定時/計數(shù)器T1工作于方式1時，時間常數(shù)初值為 X=65536-t(fosc/12)=65536-5010-3（12106/12） =15536=3CB0H 于是（TH1）=3CH ，（TL1）=0B0H。,定義TMOD=00010000B，此處只給出延時2s的查詢方式子程序。 DELAY：MOV R3，#40 ；設(shè)置定時器溢出次數(shù) SETB TR1 ；啟動T1開始計時 D1： MOV TH1，#3CH ；裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，#0B0H,D2：JBC TF1，D3；TF1為1否?是則跳至D3，并清TF1， AJMP D2 ；否，則跳

41、至D2 D3：DJNZ R3，D1；R3=0？不是，跳到D1 CLR TR1 ；是，則停止計數(shù) RET,采用兩個定時器串聯(lián)的方法 思路是： 將兩個定時器中的一個（如T0）設(shè)置為定時方式，另一個（T1）設(shè)置成計數(shù)方式；將定時器T0計滿產(chǎn)生的輸出，通過一根I/O口線（如P1.0）連接到計數(shù)器T1的計數(shù)脈沖輸入端P3.5，從而實現(xiàn)更長時間的定時。,5.5中斷與定時計數(shù)器綜合應(yīng)用舉例,5.5.1 概述,定時/計數(shù)功能與中斷一樣，都是單片機(jī)的常用功能。兩者常常同時使用。如實訓(xùn)7就是簡單的中斷、定時綜合應(yīng)用實例。在這類程序的編制過程中，要注意這樣幾個問題：,選擇合適的中斷和定時/計數(shù)方式。 如外部中斷是采

42、用電平觸發(fā)還是脈沖下降沿觸發(fā)；定時/計數(shù)是用自動重裝方式還是每次定時結(jié)束后用軟件重裝。,確定定時結(jié)束的判別方法，用中斷還是查詢。 如采用中斷，與其它中斷的優(yōu)先級如何確定，是否會影響系統(tǒng)功能。 正確初始化。 合理分配控制功能。,5.5.2課題與實訓(xùn)9 音樂門鈴,一.實訓(xùn)目的 1. 掌握中斷與定時/計數(shù)綜合程序的設(shè)計方法 2.學(xué)習(xí)音樂門鈴的設(shè)計過程 二.課題要求 在單片機(jī)P1.0引腳外接揚(yáng)聲器，唱出祝你生日快樂歌。,三.背景知識 1.音頻脈沖的產(chǎn)生 聲音的頻譜范圍約在幾十到幾千赫茲，若能利用程序來控制單片機(jī)某個口線的“高”電平或“低”電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的方波，接上喇叭就能發(fā)出一定頻

43、率的聲音，若再利用延時程序控制“高”“低”電平的持續(xù)時間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。 例如，要產(chǎn)生中音1。從表4-5可知，中音1的頻率為523Hz，周期T=1/523=1912s，其半周期為1912/2=956s，因此只要在P1.0引腳產(chǎn)生半周期為956s的方波，即可聽到持續(xù)的1音。C調(diào)各音符頻率與計數(shù)初值的對應(yīng)表如下：,注：不發(fā)音的簡譜碼用“0”表示,2音樂節(jié)拍的生成 要唱出一首歌，只產(chǎn)生出音頻脈沖還不夠，還要考慮節(jié)拍。 定義：每個音符占用一個字節(jié)，字節(jié)的高4位代表音符的高低，低4位表示該音符的節(jié)拍，如果一拍為0.4秒，則1/4拍是0.1秒，只要設(shè)定延遲時間就可獲得節(jié)拍的時間。我們也可

44、以設(shè)1/4拍為1個DELAY,則1拍應(yīng)該是4個DELAY，只要求得1/4拍的DELAY時間，其余的節(jié)拍就是它的倍數(shù)。見表,表4-6 節(jié)拍與節(jié)拍碼對照表,3.建立音樂的步驟： 先把譜的音符找出，然后由上表建立時間常數(shù)初值T的順序表，標(biāo)號為TABLE1。 建立音符和節(jié)拍表，標(biāo)號為TABLE，將構(gòu)成發(fā)音符的計數(shù)值放在其中。 TABLE表的結(jié)構(gòu)為：簡譜碼（代表音符）為高4位，節(jié)拍碼（表示節(jié)拍數(shù)）為低4位，在唱歌程序中對每一個有節(jié)拍的音符能通過設(shè)計共同生成音符節(jié)拍碼，本程序的音符節(jié)拍碼表見表4-5。,（1）1/4拍的延遲時間=187毫秒 DELAY：MOV R5，#02 D1：MOV R4，#187 D

45、2：MOV R3，#248 DJNZ R3,$ DJNZ R4,D2 DJNZ R5,D1 DJNZ R6,DELAY RET,（2）歌譜 生日快樂歌 C3/4 5 . 5 6 5 7 -5 . 5 6 5 - 祝 你生日 快 樂 祝 你 生 日 快 樂 5 . 5 7 6- 我 們高聲 歌 唱 祝 你生日 快 樂,四.硬件電路,圖4-18 音樂的應(yīng)用 電路,五.參考程序,ORG 0000H LJMP MAIN ；跳至主程序 ORG 001BH ；T1的中斷入口地址 LJMP TIM1 ；轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#10H ；置T1工作于方式1 SETB

46、 ET1 ；開T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 MAIN1: MOV 60H，#00H ；取簡譜碼指針 NEXT： MOV A，60H ；簡譜碼指針裝入A MOV DPTR，#TABLE ；指向簡譜碼TABLE表地址 MOVC A，A+DPTR ；簡譜碼存入A MOV R1，A ；簡譜碼暫存R1 JZ STOP ；是否取到結(jié)束碼00？,ANL A，#0FH ；沒有，則取低4位的節(jié)拍碼 MOV R6，A ；取到的節(jié)拍碼存入R6 MOV A， R1 ；將取到的簡譜碼再裝入A SWAP A ；高低4位交換 ANL A，#0FH ；取低4位的音符碼,JNZ SING ；取到的音符碼是否為0？

47、CLR TR1 ；是，則不發(fā)音 AJMP DT ；轉(zhuǎn)至DTSING： DEC A ；對取到的非0音符碼減1 MOV 22H，A ；音符碼暫存22H RL A；乘2 MOV DPTR，#TABLE1 ；至TABLE1取與高字節(jié)相 ；對應(yīng)的頻率初值,MOVC A，A+DPTR ； MOV TH1，A ；取到的高字節(jié)存入TH1 MOV 21H，A ；取到的高字節(jié)存入21H MOV A， 22H ；重裝取到的音符碼 RL A；乘2 INC A；加1 MOVC A，A+DPTR ；至TABLE1取與低字節(jié)相對 ；應(yīng)的頻率初值 MOV TL1，A ；取到的低字節(jié)存入TL1 MOV 20H，A ；取到的低字

48、節(jié)存入20H SETB TR1 ；啟動T1，開始計時,DT： LCALL DELAY ；1/4拍的基本單位時間187毫秒 INC 60H ；將簡譜碼指針加1,AJMP NEXT ；取下一個碼 STOP： CLR TR1 ；計時停止 AJMP MAIN1 ；重復(fù)循環(huán) TIM1： PUSH ACC ；保護(hù)A值 PUSH PSW ；保護(hù)PSW MOV TH1，21H；重裝入時間常數(shù)初值 MOV TL1，20H；重裝入時間常數(shù)初值 CPL P1.0 ；P1.0取反，發(fā)聲 POP PSW ；恢復(fù)PSW POP ACC ；恢復(fù)A RETI DELAY： MOV R5，#2 ；187毫秒子程序，決定音樂節(jié)拍

49、 D2： MOV R4，#187 ；,D3： MOV R3，#248； DJNZ R3，$； DJNZ R4，D3； DJNZ R5，D2； DJNZ R6，DELAY； RET TABLE1： DW 64260，64400，64524，64580 DW 64684，64777，64820，64898 DW 64968，65030，65058，65110 DW 65157，65178，65217 TABLE： ；1 DB 82H，01H，81H，94H，84H DB 0B4H，0A4H，04H DB 82H，01H，81H，94H，84H DB 0C4H，0B4H，04H,DB 0E2H，01

50、H，0E1H，0D4H，0B4H DB 0C4H，0B4H，04H DB 00 END,六.總結(jié)與提高 制作音樂門鈴的關(guān)鍵就是對樂譜建表，包括T值表和簡碼表。以表4-5的T值表為例，對于簡單的樂譜，只需再增加高音區(qū)和低音區(qū)的幾個音符，其余部分不變；而簡碼表則不然，它要隨著每個音的音符和節(jié)拍而定，因曲目而異。,；2 DB 82H，01H，81H，0F4H，0D4H DB 0B4H，0A4H，94H,下面給出兩只老虎的樂譜，你能制作出它的音樂門鈴嗎？ 兩只老虎 4/4 1 2 3 11 2 3 13 4 53 4 5 兩只老虎 兩只老虎 跑得快跑得快 5 6 5 4 3 15 6 5 4 3 11

51、 5 11 5 1 一只沒有耳朵 一只沒有尾巴 真奇怪 真奇怪,4.6外部中斷源的擴(kuò)展,在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，外部中斷的使用非常重要，通過它可以中斷CPU的運行，轉(zhuǎn)去處理更為緊迫的外部事務(wù)，如報警、電源掉電保護(hù)等。 80C51單片機(jī)僅提供了兩個外部中斷源，在實際控制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)多個外部中斷，因此有必要對外部中斷源進(jìn)行擴(kuò)展。,4.6.1利用定時器溢出中斷擴(kuò)展外部中斷源,即把內(nèi)部不使用的定時/計數(shù)器出借給外部中斷使用，方法如下： 將80C51單片機(jī)閑置的定時/計數(shù)器的初值設(shè)為全1，只要從計數(shù)引腳（T0/T1）輸入一個脈沖就可以使其引起中斷。,可以采用下面的程序初始化T1： MOV TMOD，#60

52、H；T1工作于方式2 MOV TL1，#0FFH；設(shè)為全1 MOV TH1，#0FFH SETB TR1 ；啟動T1 SETB ET1 ；開T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷 中斷服務(wù)程序 RETI,4.6.2利用中斷與查詢相結(jié)合的方式擴(kuò)展,電路如圖419所示，當(dāng)CPU檢測到 的中斷請求信號時，由P1口查詢判斷中斷源，點亮相應(yīng)的發(fā)光二極管。,源程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ;設(shè)主程序入口 ORG 0003H ; 中斷入口 AJMP LL ;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;主程序起始地址 MAIN:ORL P1,#0FFH ；P1口置輸入,SETB IT0 ；設(shè) 邊沿觸