单片微机原理及应用.docx
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单片微机原理及应用
单片微机原理及应用教案
东北电力大学电气工程学院
单片微机原理及应用课程组
第五章
80C51单片机中断系统
〖课前复习：
〗
1、查表指令的功能
2、查表程序设计的步骤
〖新课内容：
〗
一、中断（Interrupt）概述
1．中断的概念
所谓中断是指CPU正在处理某件事时，外部发生了某一事件（如定时器溢出），请求（Requle）CPU迅速处理（Process），CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，处理完毕后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。
实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的请求源称为中断源。
2．中断的调用过程
二、与中断系统有关的SFR
a）定时/计数器控制寄存器TCON（88H）
IE1
IT1
IE0
IT0
8BH
8AH
89H
88H
TCON（TimeControl）的字节地址为88H，表明该寄存器的每一位可位寻址。
其中：
IT0：
外部中断0的触发方式选择位，当IT0=0时为电平触发（LeverTriggering），IT0=1时为边沿触发（EdgeTriggering）。
IE0：
为外部中断0的标志位。
IT1：
同IT0类似。
IE1：
同IE0类似。
CPU是怎么知道中断请求的尼？
CPU会在每个机器周期的S5P2采样外部中断引脚，根据以下两种情况置中断标志：
i.当IT0=0时，CPU查到外引脚为低电平，置“1”中断标志，外引脚为高电平时清“0”中断标志。
ii.当IT0=1时，CPU是根据前后两次检查外引脚的情况判断是否有中断请求，当前一次为高，后一次为低，置“1”中断标志。
其他情况不置中断标志。
CPU响应（Respond）中断，转向执行中断服务程序时会自动由硬件清“0”中断标志。
b）中断允许控制寄存器IE（A8H）
IE的地址末位为8，说明它也可位寻址。
EA
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
AFH
ACH
ABH
AAH
A9H
A8H
EA：
所有中断总的控制位。
（E:
EnableA:
All）
ES：
串行口中断允许位。
（E:
EnableS:
Series）
ET1：
定时/计数器1中断允许位。
EX1：
外部中断1中断允许位。
ET0：
定时/计数器0中断允许位。
EX0：
外部中断0中断允许位。
c）中断优先级控制寄存器IP（I:
Interrupt,P:
Priority）（B8H）
也可位寻址。
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
BCH
BBH
BAH
B9H
B8H
通过对相应位设置可以改变该中断的优先级。
MCS-51中断系统只有两级优先级，在同优先级内中断的优先顺序为：
外部中断0、T0、外部中断1、T1、串行口。
低级中断可以被高级中断所打断。
MCS-51中断嵌套如下图所示：
三、中断的处理过程
中断的处理过程包括：
中断请求、中断响应、中断服务和中断返回。
1．中断请求
当某个中断源要求CPU服务时，必须发出中断请求信号。
内部中断源和外部中断源请求的方式不同。
（1）若是外部中断源，需要将请求信号加到该中断的外部引脚上，CPU会在执行指令的每个机器周期内检查外部中断引脚，有请求信号时置“1”该中断标志位。
分为两种情况。
具体上面已详细讲过。
（2）若是内部中断源，CPU内部的硬件电路会自动置位该中断标志位，具体内容我们学习定时器和串行口时再讲。
2．中断响应
有了中断请求，CPU也不一定会响应该中断，要响应中断还必须满足一定的条件。
中断响应的条件如下：
（1）该中断已“开中断”。
（2）此时CPU没有响应同级或更高级中断。
（3）当前正处在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或是访问IE、IP的指令。
满足上述条件CPU就会响应该中断，响应中断，在执行中断服务程序前还要执行以下几项操作：
（1）保护断点（Breakpoint）地址，将断点地址压入堆栈。
（2）撤消（Cancel）该中断源的中断请求标志（串行口除外）。
（3）关闭（Close）同级中断。
（4）将该中断源的入口地址送入PC。
执行以上几项操作后就进入执行中断服务程序。
3．中断服务
（1）保护现场（把断点地址信息压入堆栈保护）
（2）中断服务程序主体
（3）恢复现场
4．中断返回
中断服务内容完成，现场恢复，就可以回到原来被打断的地方继续运行。
这个过程通过执行RETI指令自动完成，主要做下面两项工作。
（1）恢复断点地址。
将响应中断时压入堆栈的断点地址弹出，送入PC。
（2）开放同级中断
定时/计数器概述
〖课前复习：
〗
1、键盘的作用、分类、扫描方式
2、外部中断源
〖新课内容：
〗
一、定时/计数器概述
1．80C51有两个16位的定时/计数器，T0和T1。
2．本质上讲都是计数器。
对外部事件脉冲计数就作为计数器使用
对内部的机器周期计数就作为定时器使用。
（对外部脉冲计数时，信号脉冲应加到相应的外引脚上T0（P3.4）,T1（P3.5））
3．他们都是加法计数器，计满后就会溢出（Overflow），溢出时产生中断标志。
二、与定时/计数器有关的SFR
1．定时/计数器工作方式控制寄存器TMOD（T:
Timer,M:
Mode）（89H）
GATE
C/T
M1
M0
GATE
C/T
M1
M0
高4位控制T1低4位控制T0
TMOD不可位寻址，高4位和低4位分别控制T1和T0。
（1）M1M0——工作方式选择位。
M1M0方式功能
00方式013位的计数器
01方式116位的计数器
10方式28位的计数器，初值自动重装
11方式3两个8位的计数器，仅适用T0
（2）C/T——计数/定时方式选择位。
C/T=1，为计数工作方式，对外部事件脉冲计数，作为计数器用（负跳变有效）。
C/T=0，为定时工作方式，对内部机器脉冲计数，作定时器用。
（3）GATE——门控位。
一般取GATE=0，在后面的定时器工作方式结构中分析原因。
2．TCON：
定时/计数器控制寄存器（88H）
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
8FH
8EH
8DH
8CH
8BH
8AH
89H
88H
TCON可位寻址。
低4位我们在中断部分已讲过，不再重复。
高4位的功能与定时器有关，含义如下：
TF0：
定时/计数器T0溢出标志。
（T:
Timer,F:
Flag）
TR0：
定时/计数器T0运行控制位。
（T:
Timer,R:
Run）
TR0=1，T0运行
TR0=0，T0停
TF1：
功能与TF0相同。
TR1：
功能与TR0相同。
3．计数寄存器
TH0、TL0是T0的两个8位计数器，TH1、TL1是T1的两个8位计数器，并且高8位数存放在TH中，低8位数存放在TL中。
三、定时/计数器的工作方式
1．方式0（自学）
2．方式1
当M1M0=01时，定时/计数器工作在方式1，逻辑结构如上图所示。
内部为16位计数器，有TL0作低8位和TH0作8位，16位计满溢出，溢出置位TF0。
最大计数值为216=65536。
原理分析总结：
GATE=0，TR0=1，控制开关闭合，开始计数。
GATE=1，同时TR=1
INT0=1时，才开始运行。
总上分析，得出取GATE=0
3．方式2
当M1M0=10时，定时/计数器工作在方式2，逻辑结构如上图所示。
定时/计数器工作为8位，能自动恢复定时/计数器初值。
即用TL0计数，计满溢出时自动将TH0中的值送入TL0，自动恢复初值。
计数的最大值为256。
初值的计算方法
例用定时器T0产生1ms的定时，系统的fosc=12MHZ
分析：
机器周期=1us
要产生1ms的定时，要数1ms/1us=1000个机器周期的脉冲，那么数机器周期
的方法有两种方法
10001000
065536
初值
（1）从0开始计数，计到1000即可，但是总要去看什么时候到1000？
（2）从某个平台（初值）开始计数，计满刚好溢出，产生中断标志，请求中断
具体计算：
65536-1ms/1us=65536-1000=64536
转换后存到计数寄存器中即可。
四、定时/计数器的应用步骤
1、初始化
选择工作模式MOVTMOD,……..
计数器付初值MOVTH0,……..
MOVTL0,………..
启动计数器SETBTR0
开中断SETBET0
SETBEA
2、提供中断入口地址
3、编写中断服务程序。
（1）保护现场、恢复现场
（2）重新赋初值（方式2除外）
例：
设计一程序，在P1.0引脚上输出周期为2ms方波。
fOSC=6MHz.
分析：
要在P1.0引脚上输出方波，只要在P1.0引脚上交替输出高电平和低电平即可，用定时/计数器产生1ms定时，定时到改变输出信号。
计算1ms定时的计数初值，1ms需要数500机器周期。
初值=65536-500=65036
65036/256得整数部分为254，余数为12。
程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
②LJMPINET0P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#01
MOVTH0，#254
①MOVTL0，#12
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
MAIN：
SJMP$
INET0P：
CLRTR0
MOVTH0，#254
MOVTL0，#12
③SETBTR0
CPLP1.0
RETI
END
从方式0和方式1的应用看，方式1比方式0有优点，计数范围大，初值计算不须换算，使用方便，建议采用。
例：
设计一程序，在P1.0引脚上输出400us方波。
fOSC=6MHz.用方式2实现
分析：
由于400us需要计数200个机器脉冲数，而8位计数器就能计数256，因此用方式2可以实现。
初值=256-200=56
程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#02
MOVTH0，#56
MOVTL0，#56
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
MAIN：
SJMPMAIN
INET0P：
CPLP1.0
RETI
END
4．方式3（略）定时/计数器的应用
定时/计数器工作方式总结：
1．根据实际需要选择合适的定时器及其工作方式。
2．根据工作方式计算计数器的初值。
3．编制程序注意以下几点。
以T0为例
（1）对其初始化
选择工作模式MOVTMOD,……..
计数器付初值MOVTH0,……..
MOVTL0,………..
启动计数器SETBTR0
开中断SETBET0
SETBEA
（2）提供中断入口地址
（3）编写中断服务程序。
在中断服务程序里如需保护现场应保护，将有关的量压入堆栈，在中断返回之前还需恢复现场。
如果不是方式2工作状态，还需重新赋初值。
小结：
重点掌握定时/计数器的应用步骤
定时/计数器的应用
〖课前复习：
〗
1、定时/计数器的基础知识
2、定时/计数器应用的步骤
〖新课内容：
〗
一、产生方波
二、产生任意矩形波
例：
设计一程序，在P1.0引脚上输出如下方波。
fOSC=6MHz.
P1.0
3ms7ms
方法一：
采用两个定时器实现T0、T1
T0定时3msT1定时7ms
分析：
T0先启动定时3ms，3ms计满产生中断，在T0的中断程序中启动T1，同时关闭T0，同时把P1.0引脚取反，接着T1定时7ms，计满产生T1中断，在T1的中断程序中启动T0，同时关闭T1，同时把P1.0引脚取反,这样即产生了一个周期的波形。
方法二：
采用两个定时器实现T0、T1
T0定时3msT1定时10ms
分析：
T0、T1同时启动分别定时3ms和10ms，T0定时的3ms先计满，然后产生中断，在T0的中断程序中关闭T0，同时把P1.0引脚取反，而T1继续定时，直到定时10ms，计满产生T1中断，在T1的中断程序中启动T0，同时把P1.0引脚取反,这样即产生了一个周期的波形。
方法三：
采用一个定时器实现T0或T1
分析：
产生波形的高电平都是3ms，低电平都是7ms，所以用一个位信息来控制高、低电平这两种状态，用一个定时器就可以实现
方法一程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG001BH
LJMPINET1P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#11
MOVTH0，#
MOVTL0，#；3ms的初值
MOVTH1，#
MOVTL0，#；7ms的初值
SETBTR0
SETBET0
SETBET1
SETBEA
SETBP1.0
MAIN：
SJMP$
INET0P：
CPLP1.0
SETBTR1
CLRTR0
MOVTH0，#；3ms的初值
MOVTL0，#
RETI
INET1P：
CPLP1.0
SETBTR0
CLRTR1
MOVTH1，#
MOVTL1，#；7ms的初值
RETI
END
方法二程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG001BH
LJMPINET1P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#11
MOVTH0，#
MOVTL0，#；3ms的初值
MOVTH1，#
MOVTL0，#；10ms的初值
SETBTR0
SETBTR1
SETBET0
SETBET1
SETBEA
SETBP1.0
MAIN：
SJMP$
INET0P：
CPLP1.0
CLRTR0
MOVTH0，#；3ms的初值
MOVTL0，#
RETI
INET1P：
CPLP1.0
SETBTR0
MOVTH1，#
MOVTL1，#；10ms的初值
RETI
END
方法三程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#01
MOVTH0，#
MOVTL0，#
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
SETBP1.0
SETB50H
MAIN：
SJMPMAIN
INET0P：
CPLP1.0
CPL50H
JB50H,J3ms
MOVTH0，#
MOVTL0，#；7ms的初值
RETI
J3ms：
MOVTH0，#
MOVTL0，#；3ms的初值
RETI
END
三、用定时器T0设计一个时钟
思路：
本次实验是在动态扫描电路基础上完成的，用数码管显示时钟，低两位显示秒，高两位显示分。
时钟计数的信号就是1秒信号，那么主要是如何产生1s的信号呢？
先用定时器T0定时0.1s，然后数10次即为1s
73H72H71H70H
分秒
程序如下：
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG0030H
SETUP：
MOV70H，#0
MOV71H，#0
MOV72H，#0
MOV73H，#0
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#60
MOVTL0,#176
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
MAIN：
LCALLDIS
LJMPMAIN
DIS：
………….
RET
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH
DELAY：
MOVR2，#80H
DEL：
DJNZR2，DEL
RET
INET0P:
MOVTH0,#60
MOVTL0,#176
INCR5
CJNER5,#10,N1S
MOVR5,#0
INC70H
MOVR4,70H
CJNER4,#10,N1S
MOV70H,#0
INC71H
MOVR4,70H
CJNER4,#6,N1S
MOV71H,#0
INC72H
MOVR4,72H
CJNER4,#10,N1S
MOV72H,#0
INC73H
MOVR4,73H
CJNER4,#6,N1S
MOV73H,#0
N1S:
RETI
END
四、测量脉冲信号的频率
1s
思路：
采用T1计数，T0定时主要产生1s定时信号，然后测有多少个1s即可测出频率。
产生1s的信号（0.1s数脉冲的个数）ⅹ10=1s测得的频率
ORG0000H
LJMPSETUP
ORG000BH
LJMPINET0P
ORG001BH
LJMPINET1P
ORG0030H
SETUP：
MOVTMOD，#11
MOVTH0，#60
MOVTL0，#176；0.1ms的初值
MOVTH1，#0
MOVTL1，#0；计数的初值
SETBTR0
SETBTR1
SETBET0
SETBEA
MAIN：
SJMP$
INET0P：
CLRTR1；T1停止计数
CLRTR0；T0停止定时
MOVR2，TH1
MOVR3，TL1；把数的脉冲频率数取出
MOVTH1，#0
MOVTL1，#0
MOVTH0，#60；重新赋初值，为下一次测量做准备
MOVTL0，#176
SETBTR0
SETBTR1
RETI
END
升级会员 