定时器与中断PPT讲稿.ppt
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1、定时器与中断第1页,共50页,编辑于2022年,星期六 中断的基本概念中断的基本概念 80C5180C51中断源中断源 中断控制寄存器中断控制寄存器 中断处理过程中断处理过程 中断优先控制和中断嵌套中断优先控制和中断嵌套 中断系统的应用中断系统的应用 80C5180C51定时定时/计数器计数器 定时定时/计数器控制寄存器计数器控制寄存器 定时定时/计数器工作方式计数器工作方式 定时定时/计数器的应用计数器的应用第第5 5章章 中断系统和定时中断系统和定时/计数器计数器 本章要点:本章要点:第2页,共50页,编辑于2022年,星期六5-1 80C515-1 80C51中断系统中断系统CPUCPU
2、暂时暂时中止其正在中止其正在执执行的程序,行的程序,转转去去执执行行请请求中断的那个求中断的那个外外设设或事件的服或事件的服务务程序,等程序,等处处理完理完毕毕后再返回后再返回执执行原来中止行原来中止的程序的程序,叫做中断。叫做中断。为什么要设置中断?为什么要设置中断?提高提高CPUCPU工作效率工作效率 具有实时处理功能具有实时处理功能 具有故障处理功能具有故障处理功能 实现分时操作实现分时操作一一.中断概述中断概述 什么叫中断?什么叫中断?第3页,共50页,编辑于2022年,星期六 INT0INT0:外部中断外部中断0 0,中断请求信号由,中断请求信号由P3.2P3.2输入。输入。INT1
3、INT1:外部中断外部中断1 1,中断请求信号由,中断请求信号由P3.3P3.3输入。输入。T0T0:定时定时/计数器计数器0 0溢出中断溢出中断,对外部脉冲计数由,对外部脉冲计数由P3.4P3.4输入。输入。T1T1:定时定时/计数器计数器1 1溢出中断溢出中断,对外部脉冲计数由,对外部脉冲计数由P3.5P3.5输入。输入。串行中断串行中断:包括包括串行接收中断串行接收中断RIRI和和串行发送中断串行发送中断TITI。二二.中断源和中断控制寄存器中断源和中断控制寄存器 中断源中断源 中断源是指能发出中断请求,引起中断的装置或中断源是指能发出中断请求,引起中断的装置或事件。事件。80C5180
4、C51单片机的中断源共有单片机的中断源共有5 5个,其中个,其中2 2个为外部个为外部中断源,中断源,3 3个为内部中断源:个为内部中断源:第4页,共50页,编辑于2022年,星期六 中断请求:定时和外中断控制寄存器中断请求:定时和外中断控制寄存器TCONTCON;串行控制寄存器串行控制寄存器SCONSCON;中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IEIE;中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IPIP。中断控制寄存器中断控制寄存器 80C5180C51单片机中涉及中断控制的有单片机中涉及中断控制的有3 3个方面个方面4 4个特个特殊功能寄存器殊功能寄存器:第5页,共50页,编辑于2022年,
5、星期六INT0INT0、INT1INT1、T0T0、T1T1中断请求标志放在中断请求标志放在TCONTCON中中串行中断请求标志放在串行中断请求标志放在SCONSCON中。中。中断请求控制寄存器中断请求控制寄存器(88H)(88H)TCONTCOND7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位名称位名称TF1TF1TF0TF0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT0位地址位地址8FH8FH8EH8EH8DH8DH8CH8CH8BH8BH8AH8AH89H89H88H88H功能功能 T1T1 中断中断标志标志T0T0中断中断标志标志 中断中断标志标志 触发触发方式方式
6、 中断中断标志标志触发触发方式方式TCONTCON的结构、位名称、位地址和功能如下:的结构、位名称、位地址和功能如下:第6页,共50页,编辑于2022年,星期六 TCONTCON位功能位功能:TF1 TF1 T1T1溢出中断请求标志溢出中断请求标志 T1T1计数溢出后,计数溢出后,TF1=1TF1=1 TF0TF0 T0T0溢出中断请求标志溢出中断请求标志 T0T0计数溢出后,计数溢出后,TF0=1TF0=1 IE1IE1 外中断中断请求标志外中断中断请求标志 当当P3.3P3.3引脚信号有效时,引脚信号有效时,IE1=1IE1=1 IE0IE0 外中断中断请求标志外中断中断请求标志 当当P3
7、.2P3.2引脚信号有效时,引脚信号有效时,IE0=1IE0=1 IT1IT1 外中断触发方式控制位外中断触发方式控制位 IT1=1IT1=1,边沿触发方式;,边沿触发方式;IT1=0IT1=0,电平触发方式。,电平触发方式。IT0IT0 外中断触发方式控制位外中断触发方式控制位 其意义和功能与其意义和功能与IT1IT1相似。相似。第7页,共50页,编辑于2022年,星期六串行控制寄存器串行控制寄存器SCON(98H)SCON(98H)TCONTCOND7D7 D6D6 D5D5D4D4 D3D3 D2D2D1D1D0D0位名称位名称 TITIRIRI位地址位地址 99H99H98H98H功能
8、功能 串行发送串行发送中断标志中断标志串行接收串行接收中断标志中断标志 TITI 串行口发送中断请求标志串行口发送中断请求标志 RIRI 串行口接收中断请求标志串行口接收中断请求标志第8页,共50页,编辑于2022年,星期六 80C5180C51对中断源的开放或关闭由中断允许控制对中断源的开放或关闭由中断允许控制寄存器寄存器IEIE控制。控制。IE在特殊功能寄存器中,字节地在特殊功能寄存器中,字节地址址A8H,位地址分别是,位地址分别是A8HAFH。IE控制控制CPU对中断源总的开放或禁止以及每个中断源是否允对中断源总的开放或禁止以及每个中断源是否允许中断。许中断。中断允许控制寄存器中断允许控
9、制寄存器IEIE(A8H)A8H)IEIE的结构、位名称和位地址如下:的结构、位名称和位地址如下:IEIED7D7D6D6 D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位名称位名称EAEA ESESET1ET1EX1EX1ET0ET0EX0EX0位地址位地址AFHAFH ACHACHABHABHAAHAAHA9HA9HA8HA8H中断源中断源CPUCPU 串行口串行口T1T1T0T0第9页,共50页,编辑于2022年,星期六 EAEA CPUCPU中断允许控制位中断允许控制位 EA=1EA=1,CPUCPU开中;开中;EA=0EA=0,CPUCPU关中,且屏蔽所有关中,且屏蔽所有5 5个中
10、断源。个中断源。EX0EX0 外中断外中断INT0INT0中断允许控制位中断允许控制位 EX0=1EX0=1,INT0INT0开中;开中;EX0=0EX0=0,INT0INT0关中。关中。EX1EX1 外中断外中断INT1INT1中断允许控制位中断允许控制位 EX1=1EX1=1,INT1INT1开中;开中;EX1=0EX1=0,INT1INT1关中。关中。ET0ET0 定时定时/计数器计数器T0T0中断允许控制位中断允许控制位 ET0=1ET0=1,T0T0开中;开中;ET0=0ET0=0,T0T0关中。关中。ET1ET1 定时定时/计数器计数器T1T1中断允许控制位中断允许控制位 ET1=
11、1ET1=1,T1T1开中;开中;ET1=0ET1=0,T1T1关中。关中。ESES 串行口中断串行口中断(包括串发、串收包括串发、串收)允许控制位允许控制位 ES=1ES=1,串行口开中;,串行口开中;ES=0ES=0,串行口关中。,串行口关中。说明说明:80C51 80C51对中断实行两级控制,总控制位是对中断实行两级控制,总控制位是EAEA,每一中断,每一中断源还有各自的控制位。首先要源还有各自的控制位。首先要EA=1EA=1,其次还要自身的控制位,其次还要自身的控制位置置“1”1”。第10页,共50页,编辑于2022年,星期六(3)中断优先寄存器中断优先寄存器IP(B8H)IP在特殊功
12、能寄存器中,字节地址为在特殊功能寄存器中,字节地址为B8H,位地址,位地址分别是分别是B8HBFH,IP用来锁存各中断源优先级的控制用来锁存各中断源优先级的控制位,其格式如图所示。位,其格式如图所示。第11页,共50页,编辑于2022年,星期六三三.中断处理过程中断处理过程 中断处理过程大致可分为四步: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、中断返回中断请求、中断响应、中断服务、中断返回 中断请求中断请求 中断源发出中断请求信号,相应的中断请求标志位中断源发出中断请求信号,相应的中断请求标志位(在中断控制寄存在中断控制寄存器器TCONTCON和和SCONSCON中中)置置“1
13、”1”。中断响应中断响应 CPUCPU查询(检测)到某中断标志为查询(检测)到某中断标志为“1”1”,在满足中断响应条件下,在满足中断响应条件下,响应中断。响应中断。中断响应条件中断响应条件:该中断已经该中断已经“开中开中”;CPUCPU此时没有响应同级或更高级的中断;此时没有响应同级或更高级的中断;当前正处于所执行指令的最后一个机器周期;当前正处于所执行指令的最后一个机器周期;正在执行的指令不是正在执行的指令不是RETIRETI或者是访向或者是访向IEIE、IPIP的指令,的指令,否则必须再另外执行一条指令后才能响应。否则必须再另外执行一条指令后才能响应。第12页,共50页,编辑于2022年
14、,星期六 中断响应操作中断响应操作 CPUCPU响应中断后响应中断后,进行下列操作:进行下列操作:保护断点地址;保护断点地址;撤除该中断源的中断请求标志;撤除该中断源的中断请求标志;关闭同级中断;关闭同级中断;将相应中断的入口地址送入将相应中断的入口地址送入PCPC;80C5180C51五个中断入口地址五个中断入口地址:INT0INT0:0003H0003H;T0T0:000BH000BH;INT1INT1:0013H0013H T1 T1:001BH001BH;串行口:;串行口:0023H0023H 执行中断服务程序执行中断服务程序 中断服务程序应包含以下几部分:中断服务程序应包含以下几部分
15、:保护现场保护现场 执行中断服务程序主体,完成相应操作执行中断服务程序主体,完成相应操作 恢复现场恢复现场 中断返回中断返回 在中断服务程序最后,必须安排一条中断返回指令在中断服务程序最后,必须安排一条中断返回指令RETIRETI,当,当CPUCPU执行执行RETIRETI指令后,自动完成下列操作:指令后,自动完成下列操作:恢复断点地址。恢复断点地址。开放同级中断,以便允许同级中断源请求中断。开放同级中断,以便允许同级中断源请求中断。第13页,共50页,编辑于2022年,星期六 四四.中断响应等待时间中断响应等待时间 若排除若排除CPUCPU正在响应同级或更高级的中断情况,中断响应等待时正在响
16、应同级或更高级的中断情况,中断响应等待时间为间为:3 38 8个机器周期个机器周期五五.中断请求的撤除中断请求的撤除 中断源发出中断请求,相应中断请求标志置中断源发出中断请求,相应中断请求标志置“1”1”。CPUCPU响应中断后,响应中断后,必须清除中断请求必须清除中断请求“1”1”标志。否则中断响应返回后,将再次进入该中断,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。引起死循环出错。对定时对定时/计数器计数器T0T0、T1T1中断,外中断边沿触发方式,中断,外中断边沿触发方式,CPUCPU响应中断响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志。时就用硬件自动清除了相应的中断请
17、求标志。对外中断电平触发方式,需要采取软硬结合的方法消除后果。对外中断电平触发方式,需要采取软硬结合的方法消除后果。对串行口中断,用户应在串行中断服务程序中用软件清除对串行口中断,用户应在串行中断服务程序中用软件清除TITI或或RIRI。第14页,共50页,编辑于2022年,星期六六六.中断优先控制和中断嵌套中断优先控制和中断嵌套 中断优先控制中断优先控制 80C5180C51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。级之间的中断优先权。其从高到低的顺序其从高到低的顺序为:为:INT0INT0、T0T0、
18、INT1INT1、T1T1、串行口。、串行口。中断优先级是可编程的中断优先级是可编程的,而,而中断优先权是固定的中断优先权是固定的,不能设置,仅,不能设置,仅用于同级中断源同时请求中断时的优先次序。用于同级中断源同时请求中断时的优先次序。80C5180C51中断优先控制的基本原则:中断优先控制的基本原则: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。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。同优先级中断不能互相中断。同优先级中断不能互相中断。同一中断优先级中,若有多个中断源同时请求中断,同一中断优先级中,若有多个中断源同时请求中断,CPUCPU将先响将先响应优先权高的中
19、断,后响应优先权低的中断。应优先权高的中断,后响应优先权低的中断。第15页,共50页,编辑于2022年,星期六第16页,共50页,编辑于2022年,星期六 中断嵌套中断嵌套 当当CPUCPU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,请求中断,CPUCPU可以可以“中断中断”正在执行的低优先级中断正在执行的低优先级中断,转而响应更高转而响应更高一级的中断,这就是中断嵌套。一级的中断,这就是中断嵌套。中断嵌套只能高优先级中断嵌套只能高优先级“中断中断”低优先级,低优先级不能低优先级,低优先级不能“中断中断”高优先级,同一优先级
20、也不能相互高优先级,同一优先级也不能相互“中断中断”。中断嵌套结构类似与调中断嵌套结构类似与调用子程序嵌套,用子程序嵌套,不同的是不同的是:子程序嵌套是在程序中子程序嵌套是在程序中事先按排好的;中断嵌套事先按排好的;中断嵌套是随机发生的。是随机发生的。子程序嵌套无次序限制,子程序嵌套无次序限制,中断嵌套只允许高优先级中断嵌套只允许高优先级“中断中断”低优先级。低优先级。第17页,共50页,编辑于2022年,星期六七七.中断系统的应用中断系统的应用 中断初始化中断初始化 设置堆栈指针设置堆栈指针SPSP 定义中断优先级定义中断优先级 定义外中断触发方式定义外中断触发方式 开放中断开放中断 安排好
21、等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。中断服务主程序中断服务主程序 中断服务子程序内容要求:中断服务子程序内容要求: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。口处。根据需要保护现场。根据需要保护现场。中断源请求中断服务要求的操作。中断源请求中断服务要求的操作。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。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。中断返回,最后一条指令必须是中断返回,最后一条指令必须是RETIRETI。第
22、18页,共50页,编辑于2022年,星期六【例例】出租车计价器计程方法是车轮每运转一圈出租车计价器计程方法是车轮每运转一圈产生一个负脉冲,从外中断(产生一个负脉冲,从外中断(P3.2P3.2)引脚输入,)引脚输入,行驶里程为轮胎周长行驶里程为轮胎周长运转圈数,设轮胎周长为运转圈数,设轮胎周长为2m2m,试实时计算出租车行驶里程(单位米),数,试实时计算出租车行驶里程(单位米),数据存据存32H32H、31H31H、30H30H。中断系统应用举例中断系统应用举例解:编程如下:解:编程如下:ORGORG 0000H 0000H;复位地址复位地址 LJMPLJMP STAT STAT;转初始化转初始
23、化 ORGORG 0003H 0003H;中断入口地址中断入口地址 LJMPLJMP INT INT;转中断服务程序转中断服务程序第19页,共50页,编辑于2022年,星期六 ORG 0100HORG 0100H;初始化程序首地址初始化程序首地址STAT:MOV SP,#60HSTAT:MOV SP,#60H;置堆栈指针置堆栈指针 SETB ITOSETB ITO;置边沿触发方式置边沿触发方式 MOV IP,#01HMOV IP,#01H;置高优先级置高优先级 MOV IE,#81HMOV IE,#81H;开中开中 MOV 30H,#0MOV 30H,#0;里程计数器清里程计数器清0 0 MO
24、V 31H,#0 MOV 31H,#0;MOV 32H,#0 MOV 32H,#0;LJMP MAIN LJMP MAIN;转主程序转主程序,并等待中断并等待中断 ORG 0200HORG 0200H;中断服务子程序首地址中断服务子程序首地址INT:PUSH AccINT:PUSH Acc;保护现场保护现场 PUSH PSWPUSH PSW;MOV A,30H MOV A,30H;读低读低8 8位计数器位计数器 ADD A,#2ADD A,#2;低低8 8位计数器加位计数器加2m2m MOV 30H,A MOV 30H,A;回存回存 CLR ACLR A;ADDC A,31H ADDC A,3
25、1H;中中8 8位计数器加进位位计数器加进位 MOV 31H,AMOV 31H,A;回存回存 CLR ACLR A;ADDC A,32H ADDC A,32H;高高8 8位计数器加进位位计数器加进位 MOV 32H,AMOV 32H,A;回存回存 POP PSWPOP PSW;恢复现场恢复现场 POP Acc POP Acc;RETI RETI;中断返回中断返回第20页,共50页,编辑于2022年,星期六【例例】现有现有5 5个外中断源个外中断源EX1EX1、EX20EX20、EX21EX21、EX22EX22和和EX23EX23,高,高电平时表示请求中断,要求执行相应中断服务程序,试电平时表
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