第四章MCS-51系列单片机的中断系统及计数定时器ppt课件.ppt

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1、在此输入您的封面副标题第四章第四章MCS-51系列单片机的中断系统系列单片机的中断系统及计数定时器及计数定时器MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4.1 项目引入：项目引入：LED点阵屏的动态显示点阵屏的动态显示项目说明项目说明 利用MCS-51系列单片机的P1口和P2口连接88 LED点阵屏，其中，P2口通过限流电阻器再接到点阵屏。P1口输出显示信号，P2口输出扫描信号，参考电路如图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断

2、系统及计数定时器的中断系统及计数定时器-; 程序定义部分;-SJJS EQU 30HHJS EQU 31HPYL EQU 32H;-; 程序开始及主程序跳转;-ORG 0000H LJMP START;-; 中断及中断服务程序T0跳转;-ORG 000BH LJMP TIME_INT;-; 程序初始化部分;- ORG 0100H START: MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60H SETB ET0 CLR PT0 SETB EA SETB TR0 ;-; 主程序循环体部分;- SJMP $ 参考源程序参考源程序MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片

3、机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器;-; T0中断服务程序;- ORG 0200H TIME_INT:MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#60HMOV DPTR,#TAB1 MOV A,HJSMOVCA,A+DPTR MOV P2,A MOV A,PYL MOV B,#8MULABADD A,HJS MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P1, AINC HJSMOV A,HJS CJNE A,#8,NEXT MOV HJS,#00HNEXT: INC SJJSMOV A,SJJSCJNE A

4、,#250,LPMOV SJJS,#00HINC PYLMOV A, PYLCJNE A,#16,LPMOV PYL,#00H LP: RETI MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器ORG 0300H TAB1: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH; TAB: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,18H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,18H,3CH DB 00H,00H,00H,00H,00H

5、,18H,3CH,7EH DB 00H,00H,00H,00H,18H,3CH,7EH,0DBH DB 00H,00H,00H,18H,3CH,7EH,0DBH,99H DB 00H,00H,18H,3CH,7EH,0DBH,99H,18H DB 00H,18H,3CH,7EH,0DBH,99H,18H,18H DB 18H,3CH,7EH,0DBH,99H,18H,18H,18H DB 3CH,7EH,0DBH,99H,18H,18H,18H,00H DB 7EH,0DBH,99H,18H,18H,18H,00H,00H DB 0DBH,99H,18H,18H,18H,00H,00H,00H

6、 DB 99H,18H,18H,18H,00H,00H,00H,00H DB 18H,18H,18H,00H,00H,00H,00H,00H DB 18H,18H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 18H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00HMCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4.2 单片机中断系统的相关知识单片机中断系统的相关知识4.2.1 中断系统中断系统1中断中断 当单片机正在顺

7、序执行程序时，外部发生的某一异常请求单片机迅速去处理，于是，单片机暂时中断现行的程序，转去处理异常事件。处理完该事件以后，再回到被中断的地方继续执行原来的程序。这一处理过程称为中断。中断过程如图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器2MCS-51系列单片机中断系统结构系列单片机中断系统结构 MCS-51系列单片机中断系统有5个中断源，2级中断优先级，可实现2级中断服务嵌套。整个中断系统由定时器/计数器控制寄存器（TCON）、中断允许控制寄存器（IE）、中断优先级控制寄存器（IP）及内部硬

8、件查询电路组成，如图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器3MCS-51系列单片机中断源系列单片机中断源 引起单片机中断的根源（事件），称为中断源。8051单片机共有5个中断源，2个外部中断源 、 ，2个片内定时器/计数器T0、T1，溢出中断TF0、TF1，一个串行口发送与接收中断TI（RI）。 外部中断0请求信号输入引脚，即P3.2引脚。可由IT0选择其为低电平有效还是下降沿有效。当单片机检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号时，中断标志位IE0置1，表示有一个中断请求，向单片机申请中

9、断。 外部中断1请求信号输入引脚，即P3.3引脚。可由IT1选择其为低电平有效还是下降沿有效。当单片机检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号时，中断标志位IE1置1，表示有一个中断请求，向单片机申请中断。 TF0定时器/计数器T0溢出中断请求标志。当定时器/计数器T0发生溢出时，置位TF0，并向单片机申请中断。 TF1定时器/计数器T1溢出中断请求标志。当定时器/计数器T1发生溢出时，置位TF1，并向单片机申请中断。 TI（RI）串行口中断请求标志。当串行口发送完或接收完一帧数据时，则置位TI（RI），并向单片机申请中断。INT0INT1INT1INT0MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片

10、机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4MCS-51系列单片机中断控制系列单片机中断控制（1）定时器）定时器/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCON位76543210TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IEIT0（2）串行口控制寄存器）串行口控制寄存器SCON位76543210SCONTIRI 在中断系统中，允许哪些中断源产生中断，采用哪种触发方式，中断优先级如何确定等，主要由几个与中断有关的SFR规定。它们包括：定时器/计数器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中断允许控制寄存器IE、中断优先级控制寄存器IP。

11、MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器（3）中断允许控制寄存器）中断允许控制寄存器IE位76543210IEEAESET1EX1ET0EX0（4）中断优先级控制寄存器）中断优先级控制寄存器IP位76543210IPPSPT1PX1PT0PX0MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 系统复位后，IP=00H，即所有的中断源设置都为低优先级中断。 由于MCS-51系列单片机具有2级中断优先级，因此

12、它具备2级中断服务嵌套的功能。其中断优先级的控制规则如下： 低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，但高优先级中断请求可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。 如果一个中断请求已被响应，则同级的其他中断服务将被禁止，即同级中断不能嵌套。 如果同一优先级的多个中断请求同时出现，则有中断优先权排队问题，单片机将按自然优先级顺序确定响应哪个中断。其自然优先级排列顺序见表。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器5 5中断处理过程中断处理过程（1）中断响应 中断响应条件。单片机响应中断的条件如

13、下：a有中断源发出中断请求；bEA=1，即CPU开中断； c此中断源的中断允许控制位为1。 同时满足上述3个条件，单片机才会响应中断。 中断响应过程。在响应条件满足的情况下，单片机首先置位优先级状态触发器，以阻断同级和低级的中断，接着再执行由硬件产生的长调用指令LCALL。该指令将程序计数器PC的内容压入堆栈保护起来，然后将对应的中断入口地址装入程序计数器PC，使单片机转去执行从该中断入口地址开始的中断服务程序。与中断源相对应的中断入口地址。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器（2）中断服务

14、 CPU响应中断后，即转至中断服务程序的入口，从中断服务程序的第一条指令开始到中断返回指令为止，这个过程称为中断处理程序或中断服务。中断服务主要对中断源的具体要求进行处理，执行用户编制的中断服务程序。用户在编制中断服务程序时应注意以下几点： 各个中断源的中断入口地址之间，只相隔8字节单元，难以容纳中断服务程序，通常是在中断入口地址单元存放一条长跳转指令LJMP，这样可以将中断服务程序灵活地安排在其他程序存储空间。 若要执行当前中断服务程序时禁止更高优先级中断（避免中断嵌套），则需要通过软件关闭CPU中断，屏蔽更高级中断源的中断请求，在中断返回之前再开放中断。 在中断服务程序中，首先要用软件保护

15、现场。在中断服务之后、中断返回之前恢复现场，以防止中断返回后丢失原寄存器的内容。保护现场的功能主要是通过入栈操作与工作寄存器组切换来实现。（3）中断返回 中断服务程序的最后一条指令必须是中断返回指令RETI。这条指令的功能是：将对应中断的优先级触发器清0，结束中断服务程序执行，返回到曾经被中断过的断点处继续执行主程序。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 6中断系统应用的初始化 当单片机系统复位后，与中断控制有关寄存器的值基本上均为零。因此，在利用中断系统之前，必须通过软件编程对中断有关的寄

16、存器进行初始化。中断系统初始化编程主要包括如下几个方面： 确定允许哪些中断源产生中断（给IE赋初值）； 确定中断优先级（给IP赋初值）； 若允许外部中断，须确定外部中断触发方式（给IT0、IT1赋初值）； 开启总中断运行控制位（EA=1）。下面通过一个例子来说明中断系统应用的初始化编程方法。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 例4-1 要求外部中断 中断允许，中断优先级为高，下降沿触发方式，外部中断 禁止中断，试编写中断初始化程序。解： 中断初始化编程思路如下： 确定允许哪些中断源产生中断

17、。由题意，外部中断 中断允许，则EX0=1；外部中断 中断禁止，则EX1=0。由于中断允许控制寄存器IE可以位寻址，既可以用字节寻址方式给IE赋值，也可以通过位寻址方式给相应中断运行控制位赋值。一般来说，用位寻址方式更为有效。 确定中断优先级。外部中断 中断优先级为高，故PX0=1。 确定外部中断触发方式。外部中断 为下降沿触发方式，故IT0=1。 开启总中断允许控制位。开启总中断允许控制位，EA=1。完成上述功能的中断初始化程序如下：INT_INIT：SETB EX0 ; 中断允许，EX0=1CLR EX1 ; 禁止中断，EX1=0SETB PX0 ;INT0中断优先级为高，PX0=lSET

18、B IT0 ;INT0下降沿触发，IT0=1SETB EA ;EA=1，CPU开放中断MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4.2.2 中断控制应用举例中断控制应用举例例4-2 在正常情况下，LED灯灭；当按下按钮K时，LED灯亮并保持2 s，然后LED灯灭。 从图中可知，当按下按钮K时， 引脚与地接通，则 引脚上电平将会发生变化，即由高电平变为低电平（引脚悬空时为高电平），产生下降沿。如果 中断允许，下降沿触发，且已开放中断，则单片机会立即响应中断。 为了实现按下按钮K时LED灯亮2 s，我

19、们可以用中断响应的方式来实现，也就是说按下按钮K时，立即产生中断；在中断服务程序中实现LED灯亮2 s。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器程序流程图如图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器任务程序;-; 程序开始及主程序跳转;- ORG 0000H LJMP START;-; 外部中断 入口;-ORG 0003H;-; 中断服务程序T0跳转;-LJMP INT_CHEN;-; 程序

20、初始化部分;-ORG 0100H START: MOV SP,#60HSETB EX0 SETB IT0 SETB EA INT0;-; 主程序循环体部分;-LOOP: SETB P1.0 P1.0=1，LEDLJMP LOOP ;-; 中断服务程序T0;-ORG 0400H INT_CHEN: CLR P1.0 LCALL DELAY_2S SETB P1.0 RETI ;- 延时2ms 子程序-;输入：无；输出：无；中间变量：R5、R6、R7;-ORG 0500HDELAY_2S: MOV R5,#40LOOP1: MOV R6,#100LOOP2: MOV R7,#250LOOP3: D

21、JNZ R7,LOOP3 DJNZ R6,LOOP2DJNZ R5,LOOP1 RET ENDMCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4.2.3 MCS-51系列单片机定时器系列单片机定时器/计数器计数器1定时器定时器/计数器结构计数器结构（2）各端口说明图4-8 定时器/计数器的结构图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 定时器/计数器本质上是16位加1计数器。其计数脉冲有两个来源：一个是机

22、器周期信号（机器周期=12晶振周期），另一个是由T0（P3.3引脚）或T1（P3.4引脚）输入的外部脉冲源。 当工作于定时器模式时，计数脉冲源来自机器周期信号。每来一个机器周期信号，计数器就加1，直到溢出为止。定时时间=机器周期计数值。例如：若系统时钟频率为12 MHz时，机器周期为1 s，当计数值为1 000时，则定时时间为1 ms。 当工作于计数器模式时，计数脉冲源来自T0（P3.3引脚）或T1（P3.4引脚）输入的外部脉冲信号。每输入一个外部脉冲信号，计数器就加1，直到溢出为止。2定时器定时器/计数器工作原理计数器工作原理3定时器定时器/计数器的控制计数器的控制（1）工作方式寄存器）工作

23、方式寄存器TMOD位76543210TMODGATEC/ M1M0GATEC/ M1M0T TMCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器（2）定时器控制寄存器）定时器控制寄存器TCON位76543210TCONTF1TR1TF0TR04定时器定时器/计数器的工作方式计数器的工作方式（1）工作方式0当M1M0=00时，定时器/计数器工作于工作方式0。这种工作方式已很少使用，因此，在这里不进行具体介绍。M1、M0工作方式选择位。定时器/计数器有4种工作方式，由M1、M0来定义，见表。MCS-51系列单

24、片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 （2）工作方式1 当M1M0=01时，定时器/计数器工作于工作方式l，构成16位定时器/计数器。图是定时器/计数器T0工作于工作方式1时的逻辑结构图。oscToscT 当T0为定时模式时（C/ =0），假设需定时时间为t，Tcy为机器周期，N为计数次数，则 N=t/Tcy而计数次数N为定时器/计数器从某个初值开始加1计数直至溢出时为止所需要的计数次数。设计数初值为X，则计算初值公式为 X=216-NMCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-5

25、1系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器定时时间与计数初值有关，二者关系为 X=216-N=216-t/Tcy 当T0处于计数方式时，计数脉冲来自T0（P3.3引脚）。每来一个脉冲就对16位计数器进行加1计数，当计数溢出时，则置位溢出标志TF0向CPU发出中断请求。其中计数次数N与计数初值X的关系为 N=216-XoscToscT（3）工作方式2工作方式2的逻辑结构图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器 当T0为定时模式时（C/ =0），定时时间与计数初值的关系为

26、X=28-N=28-t/Tcy（4）工作方式3oscToscT 工作方式3的逻辑结构图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器5定时器定时器/计数器应用的初始化计数器应用的初始化 确定T0、T1的工作方式，给TMOD赋值。 计算计数初值，并将初值写入计数寄存器TH0、TL0或TH1、TL1。 如允许T0、T1中断，则须对定时器/计数器有关的中断控制位（包括ET0、ET1、PT0、PT1、EA等）进行初始化。 启动定时器/计数器，即使TR0或TR1置位。oscToscT4.2.4 定时器定时器/计

27、数器应用举例计数器应用举例例4-5 LED单灯闪烁（见图）利用定时器控制1个发光二极管LED灯的定时闪烁，闪烁周期为0.2 s，即1个闪烁周期内LED灯亮0.1 s，灭0.1 s。编程思路：让T0产生100 ms定时，每当定时时间到，则产生中断，在T0中断服务程序中让LED的显示状态翻转（原来为“亮”则变为“灭”，原来为“灭”则变为“亮”），即P1.0输出状态翻转。主程序中，首先完成对T0的初始化，然后用一条跳转指令循环等待，无须对LED灯做任何处理，真正让LED灯闪烁的程序在T0中断服务程序中。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的

28、中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器oscToscT图 LED单灯闪烁电路图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器oscToscTLED单灯闪烁程序流程图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器4.2.5 中断、定时器中断、定时器/计数器综合应用举例计数器综合应用举例LED点阵广告屏点阵广告屏 1LED点阵原理 oscToscTLED点阵广告屏内部结构图88LED点阵内部结构如图所示；由6

29、4个发光二极管组成，且每个发光二极管是放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一列置高电平，某一行置低电平，则相应的二极管就亮；如要将第1个点点亮，则列7引脚接高电平行7引脚接低电平，则第1个点就亮了；如果要将第1行点亮，则行7引脚要接低电平，而列0至列7这些引脚接高电平，那么第1行就会点亮；如要将第1列点亮，则列7引脚接低电平，而行0至行7引脚接低电平，那么第1列就会点亮。 MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器例4-6 编程实现LED点阵静态显示箭头形状，如图所示。解：编程思路：单片机与88

30、点阵LED连接一般采用阵列方式，即将88点阵LED内部与发光二极管阴极相连的8个引脚（称为行阵）与单片机的一个口连接，另外与发光二极管阳极相连的8个引脚（称为列阵）与单片机的另一个口连接。LED显示箭头形状的内部状态如图4-17所示，与单片机的连接如图4-18所示。oscToscTLED点阵显示箭头图形LED内部状态图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器oscToscTLED点阵广告屏与单片机的连接MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片

31、机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器2LED阵列显示阵列显示 LED阵列显示是采用扫描的方式，首先将所要显示的文字按每行拆解成多组显示信号。对于一个88 LED阵列而言，若要显示图所示“箭头”，则可将各行显示数据按显示数据编码的顺序，一行一行地显示。以高电平扫描为例，若要显示第8行，则先将第8行的显示数据（0001 1000）送至LED阵列的列引脚，再将“0111 1111”扫描信号送至LED阵列的行引脚，即可显示第8行，此时其他行并不显示。同样地，若要显示第7行，则先将第7行的显示数据（0011 1100）送至LED阵列的列引脚，再将“1011 1111”扫描信号送至LED阵列的行

32、引脚，即可显示第7行，此时其他行并不显示，如图所示，其它依次类推。oscToscT第8条扫描线扫描信号：P2=0111 1111=7FH显示信号：P1=0001 1000=18H第7条扫描线扫描信号：P2=1011 1111=BFH显示信号：P1=0011 1100=3CHMCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器oscToscTLED点阵程序流程图MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定时器的中断系统及计数定时器oscTo

33、scT程序清单如下：;-; 程序定义部分; -HJS EQU 31H ; -; 程序开始及主程序跳转; -ORG 0000HLJMP START; -; 中断T0入口及中断服务程序跳转; -ORG 000BH LJMP TIME_INT; -; 程序初始化部分; -ORG 0100HSTART:MOV TMOD,#01H MOV TH0,#0F8H MOV TL0,#30HSETB ET0 CLR PT0SETB EA SETB TR0 ; -; 主程序循环体部分; -SJMP $MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第四章第四章MCS-51系列单片机系列单片机的中断系统及计数定

34、时器的中断系统及计数定时器oscToscT; -; 中断服务程序; -ORG 0200HTIME_INT:MOV TH0, #0F8HMOV TL0, #30HMOV DPTR, #TAB1MOV A,HJSMOVC A,A+DPTR MOV P2,A MOV DPTR,#TAB MOV A,HJSMOVC A,A+DPTR MOV P1, A INC HJSMOV A,HJSCJNE A,#8, NEXTMOV HJS,#00HNEXT: RETI ; -; 表格; -ORG 0300HTAB1:DB:0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,07FH TAB: DB 18H,18H,18H,99H,ODBH,7EH,3CH,18H END