51单片机资源.docx
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51单片机资源
1.中断系统
一.中断概述
⒈什么叫中断？
CPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行原来中止的程序,叫做中断。
⒉为什么要设置中断？
⑴提高CPU工作效率
⑵具有实时处理功能
⑶具有故障处理功能
⑷实现分时操作
二.中断源和中断控制寄存器
⒈中断源
中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。
80C51单片机的中断源共有5个，其中2个为外部中断源，3个为内部中断源：
⑴INT0:
外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。
⑵INT1:
外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。
⑶T0:
定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。
⑷T1:
定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。
⑸串行中断:
包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。
⒉中断控制寄存器
80C51单片机中涉及中断控制的有3个方面，4个特殊功能寄存器：
①中断请求：
定时和外中断控制寄存器TCON;串行控制寄存器SCON;
②中断允许控制寄存器IE;
③中断优先级控制寄存器IP。
⑴中断请求控制寄存器
INT0、INT1、T0、T1中断请求标志放在TCON中，串行中断请求标志放在SCON中。
TCON的结构、位名称、位地址和功能如下：
TCON
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位名称
TF1
—
TF0
—
IE1
IT1
IE0
IT0
位地址
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
功能
T1中断标志
—
T0中断标志
—
INT1中断标志
INT1触发方式
INT0中断标志
INT0触发方式
TCON位功能:
①TF1——T1溢出中断请求标志，T1计数溢出后，TF1=1
②TF0——T0溢出中断请求标志
T0计数溢出后，TF0=1
③IE1——外中断中断请求标志
当P3.3引脚信号有效时，IE1=1
④IE0——外中断中断请求标志
当P3.2引脚信号有效时，IE0=1
⑤IT1——外中断触发方式控制位
IT1=1，边沿触发方式；
IT1=0，电平触发方式。
⑥IT0——外中断触发方式控制位
其意义和功能与IT1相似。
串行控制寄存器SCON
TCON
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位名称
—
—
—
—
—
—
TI
RI
位地址
—
—
—
—
—
—
99H
98H
功能
—
—
—
—
—
—
串行发送中断标志
串行接收中断标志
①TI——串行口发送中断请求标志
②RI——串行口接收中断请求标志
⑵中断允许控制寄存器IE
80C51对中断源的开放或关闭由中断允许控制寄存器IE控制。
IE的结构、位名称和位地址如下：
IE
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位名称
EA
—
—
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
位地址
AFH
—
—
ACH
ABH
AAH
A9H
A8H
中断源
CPU中断允许控制位
—
—
串行口中断允许控制位
T1中断允许控制位
INT1中断允许控制位
T0中断允许控制位
INT0中断允许控制位
①EA——CPU中断允许控制位
EA=1，CPU开中；
EA=0，CPU关中，且屏蔽所有5个中断源。
②EX0——外中断INT0中断允许控制位
EX0=1，INT0开中；EX0=0，INT0关中。
③EX1——外中断INT1中断允许控制位
EX1=1，INT1开中；EX1=0，INT1关中。
④ET0——定时/计数器T0中断允许控制位
ET0=1，T0开中；ET0=0，T0关中。
⑤ET1——定时/计数器T1中断允许控制位
ET1=1，T1开中；ET1=0，T1关中。
⑥ES——串行口中断（包括串发、串收）允许控制位
ES=1，串行口开中；ES=0，串行口关中。
说明:
80C51对中断实行两级控制，总控制位是EA，每一中断源还有各自的控制位。
首先要EA=1，其次还要自身的控制位置“1”。
三.中断处理过程
中断处理过程大致可分为四步：
中断请求、中断响应、中断服务、中断返回
⒈中断请求
中断源发出中断请求信号，相应的中断请求标志位（在中断允许控制寄存器IE中）置“1”。
⒉中断响应
CPU查询（检测）到某中断标志为“1”，在满足中断响应条件下，响应中断。
⑴中断响应条件：
①该中断已经“开中”；
②CPU此时没有响应同级或更高级的中断；
③当前正处于所执行指令的最后一个机器周期；
④正在执行的指令不是RETI或者是访向IE、IP的指令，
否则必须再另外执行一条指令后才能响应。
⑵中断响应操作
CPU响应中断后,进行下列操作：
①保护断点地址；
②撤除该中断源的中断请求标志；
③关闭同级中断；
④将相应中断的入口地址送入PC；
80C51五个中断入口地址：
INT0：
0003H；
T0：
000BH；
INT1：
0013H
T1：
001BH；
串行口：
0023H
⒊执行中断服务程序
中断服务程序应包含以下几部分：
⑴保护现场
⑵执行中断服务程序主体，完成相应操作
⑶恢复现场
⒋中断返回
在中断服务程序最后，必须安排一条中断返回指令RETI，当CPU执行RETI指令后，自动完成下列操作：
⑴恢复断点地址。
⑵开放同级中断，以便允许同级中断源请求中断。
四.中断响应等待时间
若排除CPU正在响应同级或更高级的中断情况，中断响应等待时间为:
3～8个机器周期
五.中断请求的撤除
中断源发出中断请求，相应中断请求标志置“1”。
CPU响应中断后，必须清除中断请求“1”标志。
否则中断响应返回后，将再次进入该中断，引起死循环出错。
⑴对定时/计数器T0、T1中断，外中断边沿触发方式，CPU响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志。
⑵对外中断电平触发方式，需要采取软硬结合的方法清除（CPU自动硬件清除，同时用户也要及时将外部中断引脚变成无效电平）。
⑶对串行口中断，用户应在串行中断服务程序中用软件清除TI或RI。
六.中断优先控制和中断嵌套
⒈中断优先控制
80C51中断优先控制首先根据中断优先级，此外还规定了同一中断优先级之间的中断优先权。
其从高到低的顺序为：
INT0、INT1、T0、T1、串行口。
中断优先级是可编程的，而中断优先权是固定的，不能设置，仅用于同级中断源同时请求中断时的优先次序。
80C51中断优先控制的基本原则：
①高优先级中断可以中断正在响应的低优先级中断，反之则不能。
②同优先级中断不能互相中断。
③同一中断优先级中，若有多个中断源同时请求中断，CPU将先响应优先权高的中断，后响应优先权低的中断。
⒉中断嵌套
当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行的低优先级中断,转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。
中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先级也不能相互“中断”。
中断嵌套结构类似与调用子程序嵌套，不同的是：
①子程序嵌套是在程序中事先按排好的；中断嵌套是随机发生的。
②子程序嵌套无次序限制，中断嵌套只允许高优先级“中断”低优先级。
七.中断系统的应用
⒈中断初始化
⑴设置堆栈指针SP
⑵定义中断优先级
⑶定义外中断触发方式
⑷开放中断
⑸安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。
⒉中断服务主程序
中断服务子程序内容要求：
⑴在中断服务入口地址设置一条跳转指令，转移到中断服务程序的实际入口处。
⑵根据需要保护现场。
⑶中断源请求中断服务要求的操作。
⑷恢复现场。
与保护现场相对应，注意先进后出、后进先出操作原则。
⑸中断返回，最后一条指令必须是RETI。
⒊中断系统应用举例
****C51中提供的中断服务函数的定义如下：
返回值中断ISR函数名interruptnusing[m]
其中：
n-----对应中断源的编号
m----使用指定的寄存器组（0~3）
程序举例：
#defineucharunsignedchar//定义一下方便使用
#defineuintunsignedint
#defineulongunsignedlong
#include//包括一个52标准内核的头文件
sbitP10=P1^0;//头文件中没有定义的IO就要自己来定义了
//用外中断方式读按键K1，点亮或者熄灭一个LED
voidmain（void）//主程序
{
IT0=1;//外中断跳变产生中断
EX0=1;//打开外部中断0
EA=1;//打开总中断
P10=0;
while
（1）;//主程序循环
}
//外中断0的ISR
voidint0_ISR（）interrupt0
{
P10=~P10;//在中断里点亮或者熄灭LED
}
/*提示：
需要去抖操作，否则按键抖动会引起多种中断。
*/
二、80C51定时/计数器
定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。
此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。
一.定时/计数器概述
80C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器，基本功能是加1。
对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周脉冲计数，是定时器。
计数器由二个8位计数器组成。
定时时间和计数值可以编程设定，其方法是在计数器内设置一个初值，然后加1计满后溢出。
调整计数器初值，可调整从初值到计满溢出的数值，即调整了定时时间和计数值。
定时/计数器作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚输入。
且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24。
二.定时/计数器的控制寄存器
⒈定时/计数器控制寄存器TCON
TCON
T1中断标志
T1运行标志
T0中断标志
T0运行标志
INT1中断标志
INT1触发方式
INT0中断标志
INT0触发方式
位名称
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
位地址
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
TCON低4位与外中断、有关，已在中断中叙述。
高4位与定时/计数器T0、T1有关。
⑴TF1:
定时/计数器T1溢出标志。
⑵TF0:
定时/计数器T0溢出标志。
⑶TR1:
定时/计数器T1运行控制位。
TR1=1,T1运行;TR1=0,T1停。
⑷TR0:
定时/计数器T0运行控制位。
TR0=1,T0运行;TR0=0,T0停。
TCON的字节地址为88H，每一位有位地址，均可位操作。
⒉定时/计数器工作方式控制寄存器TMOD
TMOD用于设定定时/计数器的工作方式
低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。
高4位控制T1
低4位控制T0
门控位
计数/定时方式选择
工作方式选择
门控位
计数/定时方式选择
工作方式选择
G
C/T
M1
M0
G
C/T
M1
M0
⑴M1M0——工作方式选择位
M1M0
工作方式
功能
00
方式0
13位计数器
01
方式1
16位计数器
10
方式2
两个8位计数器，初值自动装入
11
方式3
两个8位计数器，仅适用T0
⑵C/T——计数/定时方式选择位
C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。
C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。
⑶GATE——门控位
GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。
GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。
只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。
TMOD字节地址89H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。
三.定时/计数器工作方式
⒈工作方式0
13位计数器，由TL低5位和TH8位组成，TL低5位计数满时不向TL第6位进位，而是向TH进位，13位计满溢出，TF置“1”。
最大计数值2^13=8192。
⒉工作方式1
16位计数器，由TL和TH组成，最大计数值为2^16=65536。
工作方式与方式0相似；
⒊工作方式2
可自动装载的8位计数器，仅用TL计数，最大计数值为2^8=256，计满溢出后，一方面进位TF，使溢出标志TF=1；另一方面，使原来装在TH中的初值装入TL。
优点：
定时初值可自动恢复;缺点：
计数范围小。
常作为串口波特率发生器。
适用于需要重复定时，而定时范围不大的应用场合。
⒋工作方式3
方式3仅适用于T0，T1无方式3。
T1停止计数，只是保持其值，T0分成两个独立的8位计数器TH0和TL0；，此方式较特别。
⑴T0方式3
在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。
①TL0使用T0原有的控制寄存器资源:
TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,组成一个8位的定时/计数器；
②TH0借用T1的中断溢出标志TF1,运行控制开关TR1,只能对片内机周脉冲计数,组成另一个8位定时器（不能用作计数器）。
⑵T0方式3情况下的T1
T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。
四.定时/计数器的应用
⒈计算定时/计数初值
80C51定时/计数初值计算公式：
；
故有：
；
其中:
N与工作方式有关:
方式0时,N=13；
方式1时,N=16；
方式2、3时,N=8。
Fosc---主振频率（单片机晶振）；
⒉定时/计数器应用步骤
⑴合理选择定时/计数器工作方式
⑵计算定时/计数器定时初值（按上述公式计算）
⑶编制应用程序
①定时/计数器的初始化
包括定义TMOD、写入定时初值、设置中断系统、启动定时/计数器运行等。
②正确编制定时/计数器中断服务程序
注意是否需要重装定时初值，若需要连续反复使用原定时时间，且未工作在方式2，则应在中断服务程序中重装定时初值。
【例】试用T1方式2编制程序，在P1.0引脚输出周期为400S的脉冲方波，已知fosc=12MHZ。
解：
①计算定时初值
T1初值=2^8-200*10^（-6）*12*10^6/12=256–200=56=38H
TH1=38H；TL1=38H
②设置TMOD：
00100000B=20H
③编制程序如下：
（1）查询方式
#include//包括一个52标准内核的头文件
sbitP10=P1^0;
voidmain（void）{
P10=0;
TMOD=0x20;//T1function2
TH1=0x38;
TL1=0x38;
TR1=1;//startT1
while
（1）{
while（!
TF1）;//查询等待TF1置位
TF1=0;
P10=~P10;
}
}
（2）中断方式
#include//包括一个52标准内核的头文件
sbitP10=P1^0;
voidmain（void）{
P10=0;
TMOD=0x20;//T1function2
TH1=0x38;
TL1=0x38;
EA=1;//enableinterrupt
ET1=1;
TR1=1;//startT1
while
（1）;
}
voidTimer1_ISR（void）interrupt1using3{
P10=~P10;
}
3、串行通信
内容简介见PPT
波特率计算：
方式1和方式3都是可变的：
其中:
N与工作方式有关:
方式0时,N=13；
方式1时,N=16；
方式2、3时,N=8。
常用波特率通常按规范取1200、2400、4800、9600、…，若采用晶振12MHz和6MHz，则计算得出的T1定时初值将不是一个整数，产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。
解决的方法只有调整单片机的时钟频率fosc，通常采用11.0592MHz晶振。
程序举例：
（1）查询法：
点对点的双机通信：
要实现甲与乙两台单片机点对点的双机通信，线路只须将甲机的TXD与乙机的RXD相连，将甲机的RXD与乙机的TXD相连，地线与地线相连。
分析过程：
甲、乙两机都选择方式1：
8位异步通信方式，最高位用作奇偶校验，波特率为1200bps，甲机发送，乙机接收，因此甲机的串口控制字为40H，乙机的串口控制字为50H。
由于选择的是方式1，波特率由定时/计数器T1的溢出率和电源控制寄存器PCON中的SMOD位决定。
则须对定时/计数器T1初始化。
设SMOD=0，甲、乙两机的振荡频率为12MHZ，由于波特率为1200。
定时/计数器T1选择为方式2，则初值为：
初值=256-fosc×2SMOD/（12×波特率×32）=256-12000000/（12×1200×32）≈230=E6H；根据要求定时/计数器T1的方式控制字为20H
发送程序：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
ucharidatatrdata[]={'8','9','S','5','1',0x0d,0x0a,0x00};
main（）
{
uchari;
uintj;
TMOD=0x20;//定时器1定时方式2
TH1=0xe6;//12MHz1200波特率
TL1=0xe6;
SCON=0x40;//串口方式1,不允许接收REN=0;
PCON=0;//SMOD=0
TR1=1;//启动定时器
while
（1）
{
i=0;
while（trdata[i]!
=0x00）//00结束
{
SBUF=trdata[i];
while（TI==0）;
TI=0;
i++;
}
for（j=0;j<50000;j++）;//延时
}
}
接收方程序：
#include
#defineucharunsignedchar
ucharidatabuf[8];
main（）
{
uchari;
SCON=0x50;//串口方式1，允许接收REN=1
PCON=0;//SMOD=0
TMOD=0x20;//定时器1定时方式2
TH1=0xe6;//12MHz1200波特率
TL1=0xe6;
TR1=1;//启动定时器
while
（1）//接收一祯
{for（i=0;i<9;i++）
{
while（RI==0）//当有数据时启动接收
RI=0;
buf[i]=SBUF;//读入数据
}
}
}
与PC机串行调试器通讯：
#include
//UART初始化：
模式1，8位，9600Bdsat11.059MHz
voidInitSerial（）
{
SCON=0x50//uartinmode1（8bit）,REN=1
TMOD=TMOD|0x20;//Timer1inmode2
TH1=0xFD;//9600Bdsat11.059MHz
TL1=0xFD;//9600Bdsat11.059MHz
TR1=1;//Timer1run
}
voidmain（）
{
unsignedchartemp;
InitSerial（）;//串行口初始化
while
（1）
{while（!
RI）;//PC机发送数据
RI=0;
temp=SBUF;//接收数据
SBUF=temp;//发送数据
while（!
TI）;//MCU发送数据
TI=0;
}
}
（2）中断法
一般情况下，常采用查询法发送数据。
中断法接收程序。
下面就是一个中断法的程序：
#include
unsignedchari,full_flag;
unsignedcharbuff[20];//BUFF
//UART初始化：
模式1，8位，9600Bdsat11.059MHz
voidInitSerial（）
{
SCON=0x50//uartinmode1（8bit）,REN=1
TMOD=TMOD|0x20;//Timer1inmode2
TH1=0xFD;//9600Bdsat11.059MHz
TL1=0xFD;//9600Bdsat11.059MHz
TR1=1;//Timer1run
EA=1;//enableinterrupt
ES=1;
}
voidmain（void）{
i=0;
full_flag=0;
while
（1）{
if（full_flag）{
ES=0;
}
Delay（1000）;//延时1s
full_flag=0
ES=1;
}
}
voidUART_ISR（void）interrupt4{
if（RI）{
RI=0;
}
buff[i]=SBUF;
i++;
if（i>20）{
full_flag=1;
i=0;
}
}
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