80C51中断系统

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.1 80C51的中断系统,5.2 80C51的中断处理过程,5.3 80C51的定时/计数器,第5章 80C51的中断系统及定时/计数器,本章内容：,1,5.1 80C51的中断系统,5.1.1 80C51的中断系统结构,中断的概念,看电视,中断处理,中断请求,实际生活,中断返回,电话铃响,接听电话,看电视,主程序,计算机,事件发生,事件处理,主程序,2,中断解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送，还具有如下优点：,分时操作,。,CPU,可以分时为多个,I/O,设备服务，提高了计算机的利用率；,实时响应,。,CPU,能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强；,可靠性高,。,CPU,具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。,3,80C51,中断系统的结构,IE0,EX0,TF0,IE1,TF1,TI,ES,ET1,EX1,ET0,RI,IP,硬件查询,高级,低级,中断入口,中断源,INT0,INT1,中断入口,中断源,1,0,IE,PX0,PS,PT1,PX1,PT0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,EA,1,1,SCON,1,1,T0,T1,RX,TX,IT0,IT1,0,0,TCON,4,5.1.2 80C51的中断源,INT1,由,IT1,选择为低电平有效还是下降沿有效。,此,引脚上出现有效的中断信号时，中断标志,IE1,置,1,申请中断。,INT0,由,IT0,选择为低电平有效还是下降沿有效。,此,引脚上出现有效的中断信号时，中断标志,IE0,置,1,，申请中断。,中断源,5,TF0,，,T0,溢出中断请求标志。当,T0,发生溢出时，置位,TF0,，并向,CPU,申请中断。,TF1,，,T1,溢出中断请求标志。当,T1,发生溢出时，置位,TF1,，并向,CPU,申请中断。,RI,、,TI,，串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧数据时置位,RI,或当串行口发送完一帧数据时置位,TI,，向,CPU,申请中断。,6,中断请求标志,IT0,，外中断,0,触发方式控制位。,=0,，电平触发方式。,=1,，边沿触发方式（下降沿有效）。,IE0,，外中断,0,中断请求标志位。,TF0,，,T0,溢出中断请求标志位。,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,TCON,(88H),IT1 、IE1、 TF1类同,TCON,的中断标志,7,SCON,的中断标志,RI,，接收中断标志位。,TI,，发送中断标志位。,TI RI,SCON,(98H),注意：,RI和TI由硬件置位、,由软件清除。,8,中断允许控制,5.1.3 80C51中断的控制,EX0，外中断0允许位；,ET0，T0中断允许位；,EX1，外中断0允许位；,ET1，T1中断允许位；,ES ，串口中断允许位；,EA ， CPU中断允许（总允许）位。,EA ES ET1 EX1 ET0 EX0,IE,(A8H),9,中断优先级控制,PX0，外中断0优先级设定位；,PT0，T0优先级设定位；,PX1，外中断0优先级设定位；,PT1，T1优先级设定位；,PS ，串口优先级设定位。,PS PT1 PX1 PT0 PX0,IP,(B8H),10,同一优先级的优先权排队如下表,：,11,中断优先级三条原则：,同时收到,几个中断时，,响应,优先级别,最高,的,中断过程,不能被同级、低优先级所中断,低优先级,中断服务，,能被高优先级中断,有2个优先级状态触发器:,高,优先级状态触发器,低,优先级状态触发器,12,5.2,80C51单片机中断处理过程,中断响应条件,有中断请求；,对应中断允许位为,1,；,开中断（即,EA=1,）。,同时满足时，才可能响应中断,。,5.2.1 中断响应条件和时间,13,中断服务的进入,：,每个周期的,S5P2,，采样,各中断源。采样值在,下一个周期,按优先级和内部顺序,查询,。,某中断在,上一个周期的,S5P2,被置,1,，它将于,查询周期被发现,。,CPU,便执行一条硬件,LCALL,指令，转向中断向量的特定地址单元，,进入相应的中断程序,。,14,硬件受阻，不产生LCALL的几种情况,：,正在处理,同级,或,高优先级,中断；,当前查询的机器周期,不是,所执行指令的,最后一个机器周期,。,正执行的指令为,RET,、,RETI,或任何,访问,IE,或,IP,的指令（只有在这些指令后面,至少再执行一条指令时,才能接受中断请求）。,受阻未得到响应的中断，若条件消失时该中断标志已不再有效，该中断将不被响应。,15,中断响应时间,中断响应（从标志置1到进入相应的中断服务），至少要,3个,完整的机器周期。,16,相应优先级,状态触发器置,1,执行硬件,LCALL,指令,把,PC,的内容入栈,相应中断服务程序的,入口送,PC,执行,中断服务程序,。,5.2.2 中断响应过程,中断响应过程的前两步是由中断系统内部自动完成的，而中断服务程序则要由用户编写程序来完成。,17,5.2.3 中断返回,RETI,的功能：,将压入堆栈的,断点地址从栈顶弹回,PC,将优先级,状态触发器清,0,注意：,不能用,RET,指令代替,RETI,指令。,中断服务程序中,PUSH,与,POP,须成对使用,18,电平触发方式：,中断标志随中断引脚电平而变化,，中断请求的响应速度快。,但,有效电平必须保持到响应,时，避免漏掉；,在中断服务程序结束之前，必须撤消该有效电平，,避免中断返回后再次产生中断,。,此方式适于外中断输入,低电平,，且中断服务程序,能清除外中断请求源,的情况。（,如，8255的中断请求线在读或写后即被复位，以其去请求电平触发方式的中断比较方便,）。,19,边沿触发方式：,采到有效边沿后，则在,IE0,或,IE1,中将锁存一个,1,。即便是,CPU,暂时不能响应，,该标志也不会丢失,，直到响应此中断时才清零。,负脉冲宽度至少要保持一个机器周期。,此方式适于以,负脉冲,形式输入的外部中断请求（,如ADC0809的EOC为正脉冲，经反相后就可以作为80C51的中断输入,）。,20,5.2.4 中断程序举例,P1,P3.0,Q,D,CLK,CLR,选通信号,+5V,INT0,数据,80C51,Vcc,例:单外中断源,21,ORG 0000H,START：LJMP MAIN ；跳转到主程序,ORG 0003H,LJMP INTO ；转中断服务程序,ORG 0030H ；主程序,MAIN：CLR IT0 ；设为电平触发方式,SETB EA ；CPU开放中断,SETB EX0 ；允许中断,MOV DPTR，#1000H ；设置数据区指针, ,主程序：,22,ORG 0200H,INT0：PUSH PSW ；保护现场,PUSH ACC,CLR P3.0 ；由P3.0输出0,NOP,NOP,SETB P3.0 ；由P3.0输出1，撤除,MOV A，P1 ；输入数据,MOVX DPTR，A ；存入数据存储器,INC DPTR ；修改指针，指向下一单元, ,POP ACC ；恢复现场,POP PSW,RETI ；中断返回,中断服务程序：,23,例 5个外部中断源系统,P1.3,XI0,80C51,1,1,1,1,1,P1.0,INT0,INT1,XI1,XI2,XI3,XI4,+5V,24,ORG 0003H,LJMP INSE0 ；转外部中断0服务程序入口,ORG 0013H,LJMP INSE1 ；转外部中断1服务程序入口, , ,INSE0： PUSH PSW ；XI0中断服务程序,PUSH ACC, , ,POP ACC,POP PSW,RETI,25,INSE1：PUSH PSW ；中断服务程序,PUSH ACC,JB P1.0，DV1 ；P1.0为1，转XI1中断服务程序,JB P1.1，DV2 ；P1.1为1，转XI2中断服务程序,JB P1.2，DV3 ；P1.2为1，转XI3中断服务程序,JB P1.3，DV4 ；P1.3为1，转XI4中断服务程序,INRET：POP ACC,POP PSW,RETI,DV1： ；XI1中断服务程序,AJMP INRET,DV2： ；XI2中断服务程序,AJMP INRET,DV3： ；XI3中断服务程序,AJMP INRET,DV4： ；XI4中断服务程序,AJMP INRET,26,5.3,80C51的定时/计数器,实现定时常用的三种方法：,软件定时：占用,CPU,时间，效率低。,用,555,电路：不可编程。,可编程芯片：功能强，需要另外扩展。,单片机内部有2个16位的定时/计数器：使用灵活，编程方便,。优先选用,27,5.3.1,定时/计数器的结构和工作原理,加,1,计数器（高,8,位、低,8,位）,TMOD,，工作方式设置；,TCON,，启动、停止及设置溢出标志,。,定时,/,计数器的结构,28,定时,/,计数器的工作原理,计数器脉冲来源：,振荡器,脉冲经过,12,分频,T0,或,T1,引脚的,外部脉冲,计数值,：溢出时计数器值计数初值。,计数器,全,1,时，再输入,1,个脉冲就,回零,，并发生,溢出,（,TCON,中,TF0,或,TF1,置,1,），,发中断请求,。,29,定时,模式，对内部机器周期计数,定时时间,t,计数值,N x Tcy,计数,模式，对外部事件脉冲计数,计数脉冲周期要,大于,2,Tcy,30,5.3.2 定时/计数器的控制,TMOD：工作方式；TCON控制启动和中断申请。,工作方式寄存器,TMOD,GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,TMOD,(89H),T0,T1,M1,、,M0,：,工作方式设置位,0 0：13位计数器,0 1：16位计数器,1 0：可自动重装的8位计数器,1 1：T0分为2个8位计数器；T1此时停止工作,31,C/T,：,计数器,/,定时器选择位,= 0,， 片内时钟定时器,= 1,， 外部事件计数器,GATE,：,门控位,= 0,，启动,/,停止仅由软件对,TRx,位写“,1”/“0”,控制,= 1，启动/停止由软件对TRx位写“1”/“0” 和在外中断INTx引脚出现信号的高/低共同控制,32,控制寄存器,TCON,TCON,(88H),TF1 TR1 TF0 TR0,IE1 IT1 IE0 IT0,TFx:,溢出标志位,= 0,， 计数未满,= 1,，,计数溢出,在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。,TRx:,运行控制位,=0,，停止计数,=1,，启动计数；,33,5.3.3 定时/计数器的工作方式,方式,0,13,位计数。由,TL0,的低,5,位和,TH0,的,8,位组成。,TH0,溢出时，置位,TF0,标志，向,CPU,发出中断请求。,34,计数个数：,N,t / Tcy,初值：,X,2,13,N,GATE=0,时，仅由,TR0,控制与门的开启；,GATE=1,时，与门开启由,INTx,引脚信号和,TR0,共同控制。,TR0=1,时，,INTx,引脚的高电平启动计数，低电平停止计数,。,门控位,GATE,具有特殊的作用（测量外中断引脚上正脉冲的宽度）,35,方式,1,16,位计数，由,TL0,作为低,8,位、,TH0,作为高,8,位 。,初值：X2,16,N,36,方式,2,自动重装初值的,8,位计数方式,，适合于用作较精确的脉冲信号发生器。,初值：X2,8,N,37,方式,3,T0,分成为两个独立的,8,位计数器,TL0,和,TH0,，,T1,处于方式,3,时停止计数。,38,5.3.4 定时/计数器用于外部中断扩展,例：用T0扩展外部中断源,MOV TMOD，#06H,MOV TL0，#0FFH,MOV TH0，#0FFH,SETB TR0,SETB EA,SETB ET0,在计数方式下，初值设为满程，外部中断源接计数引脚。输入一下降沿信号，计数器加1后便产溢出中断。,；置T0为计数器方式2,；置计数初值,；,；启动T0工作,；CPU开中断,；允许T0中断,39,5.3.5 定时/计数器应用举例,初始化程序应完成如下工作：,确定,工作方式,（对,TMOD,赋值）,计算,初值,（写入,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL1,）,开中断,（对,IE,赋值）,启动,定时,/,计数器（,TR0,或,TR1,置位）,例： 用T0的方式1产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。采用中断方式，设系统时钟频率为12 MHz。,40,解：,1、计算计数初值X：,晶振为12 MHz，所以Tcy为1,s。,Nt/ Tcy 1010,-3,/,110,-6,=,10000,X655361000055536,D8F0,H,即应将D8H送入TH0中，F0H送入TL0中,2、求T0的方式控制字TMOD：,M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字为01H；,41,ORG 0000H,LJMP MAIN ；跳转到主程序,ORG 000BH ；T0的中断入口地址,LJMP DVT0 ；转向中断服务程序,ORG 0100H,MAIN：MOV TMOD，#01H ；置T0工作于方式1,MOV TH0，#0D8H ；装入计数初值,MOV TL0，#0F0H,SETB ET0 ；T0开中断,SETB EA ；CPU开中断,SETB TR0 ；启动T0,SJMP $ ；等待中断,DVT0：CPL P1.0 ；P1.0取反输出,MOV TH0，#0D8H ；重新装入计数值,MOV TL0，#0F0H,RETI ；中断返回,END,42,思考题及习题,1、80C51有几个中断源？各中断标志是如何产生的？又是如何复位的？CPU响应各中断时，其中断入口地址是多少？,2、某系统有三个外部中断源1、2、3，当某一中断源变低电平时便要求CPU处理，它们的优先处理次序由高到低为3、2、1，处理程序的入口地址分别为2000H、2100H、2200H。试编写主程序及中断服务程序（转至相应的入口即可）。,3、外部中断源有电平触发和边沿触发两种触发方式，这两种触发方式所产生的中断过程有何不同？怎样设定？,4、定时/计数器工作于定时和计数方式时有何异同点？,5、定时/计数器的4种工作方式各有何特点？,6、要求定时/计数器的运行控制完全由TR1、TR0确定和完全由、高低电平控制时，其初始化编程应作何处理？,7、当定时/计数器T0用作方式3时，定时/计数器T1可以工作在何种方式下？如何控制T1的开启和关闭？,43,8、利用定时/计数器T0从P1.0输出周期为1s，脉宽为20ms的正脉冲信号，晶振频率为12MHz。试设计程序。,9、要求从P1.1引脚输出1000Hz方波，晶振频率为12MHz。试设计程序。,10、试用定时/计数器T1对外部事件计数。要求每计数100，就将T1改成定时方式，控制P1.7输出一个脉宽为10ms的正脉冲，然后又转为计数方式，如此反复循环。设晶振频率为12MHz。,11、利用定时/计数器T0产生定时时钟,由P1口控制8个指示灯。编一个程序,使8个指示灯依次一个一个闪动，闪动频率为20次/秒(8个灯依次亮一遍为一个周期)。,12、若晶振频率为12MHz，如何用T0来测量201s之间的方波周期？又如何测量频率为0.5MHz左右的脉冲频率？,44,