《定时与中断系统》PPT课件.ppt
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1、 本章内容本章内容p中断系统中断系统p定时定时/计数器计数器pC语言的函数语言的函数第第4 4章章 定时与中断系统定时与中断系统44.3 3中断系统中断系统 CPU在处理某一事件在处理某一事件A时,发生了另一事时,发生了另一事件件B请求请求CPU迅速去处理(迅速去处理(中断发生中断发生););CPU暂时暂时中断当前的工作,转去处理事件中断当前的工作,转去处理事件B(中断响应和中断服务中断响应和中断服务););待待CPU将事件将事件B处理完毕后,再回到原来处理完毕后,再回到原来事件事件A被中断的地方继续处理事件被中断的地方继续处理事件A(中中断返回断返回),这一过程称为),这一过程称为中断中断。
2、4.3.1 什么是中断什么是中断MCS-51MCS-51单片机的中断系统结构单片机的中断系统结构执行主程序主程序主程序继续执行主程序断点断点中断请求中断响应执行中断处理程序中断返回 引起引起CPU中断的根源,称为中断的根源,称为中断源中断源。中断源向。中断源向CPU提出的中断请求。提出的中断请求。CPU暂时中断原来的事务暂时中断原来的事务A,转去处理事件转去处理事件B。对事件。对事件B处理完毕后,再回到原来被处理完毕后,再回到原来被中断的地方(即中断的地方(即断点断点),称为中断返回。实现上述中),称为中断返回。实现上述中断功能的部件称为断功能的部件称为中断系统中断系统(中断机构)。(中断机构
3、)。随着计算机技术的应用,人们发现中断技术随着计算机技术的应用,人们发现中断技术不仅解决了快速主机与慢速不仅解决了快速主机与慢速I/O设备的数据传送设备的数据传送问题,而且还具有如下优点:问题,而且还具有如下优点:分时操作分时操作。CPU可以分时为多个可以分时为多个I/O设备服设备服务,提高了计算机的利用率;务,提高了计算机的利用率;实时响应实时响应。CPU能够及时处理应用系统的随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;机事件,系统的实时性大大增强;可靠性高可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电等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。突发性事件能力,从而使
4、系统可靠性提高。4.3.2 MCS-51中断系统的结构中断系统的结构 80C51的的中中断断系系统统有有5个个中中断断源源(8052有有 6个),个),2个优先级,可实现个优先级,可实现二级中断嵌套二级中断嵌套。一、中断源一、中断源 1、INT0()可可由由IT0()选选择择其其为为低低电电平平有有效效还还是是下下降降沿沿有有效效。当当CPU检检测测到到引引脚脚上上出出现现有有效效的的中中断断信信号号时,中断标志时,中断标志IE0()置()置1,向,向CPU申请中断。申请中断。4.3.3 中断有关寄存器中断有关寄存器一、中断源一、中断源2、INT1()可可由由IT1()选选择择其其为为低低电电
5、平平有有效效还还是是下下降降沿沿有有效效。当当CPU检检测测到到引引脚脚上上出出现现有有效效的的中中断断信信号号时时,中断标志中断标志IE1()置()置1,向,向CPU申请中断。申请中断。3、T0(),片片内内定定时时/计计数数器器T0溢溢出出中中断断请请求求标标志志。当当定定时时/计计数数器器T0发发生生溢溢出出时时,置置位位TF0,并并向向CPU申申请中断。请中断。返回4、T1(),片片内内定定时时/计计数数器器T1溢溢出出中中断断请请求求标标志志。当当定定时时/计计数数器器T1发发生生溢溢出出时时,置置位位TF1,并并向向CPU申申请请中中断。断。5、RX()或或TX(),串串行行口口中
6、中断断请请求求标标志志。当当串串行行口口接接收收完完一一帧帧串串行行数数据据时时置置位位RI或或当当串串行行口口发发送送完完一一帧串行数据时置位帧串行数据时置位TI,向,向CPU申请中断。申请中断。二、中断请求标志二、中断请求标志1、TCON的中断标志的中断标志IT0():外部中断():外部中断0触发方式控制位。触发方式控制位。当当IT0=0时,为电平触发方式。时,为电平触发方式。当当IT0=1时,为边沿触发方式(下降沿有效)。时,为边沿触发方式(下降沿有效)。IE0():外部中断():外部中断0中断请求标志位。中断请求标志位。IT1():外部中断():外部中断1触发方式控制位。触发方式控制位
7、。IE1():外部中断():外部中断1中断请求标志位。中断请求标志位。TF0():定时():定时/计数器计数器T0溢出中断请求标志位。溢出中断请求标志位。TF1():定时():定时/计数器计数器T1溢出中断请求标志位。溢出中断请求标志位。2、SCON的中断标志的中断标志RI():串串行行口口接接收收中中断断标标志志位位。当当允允许许串串行行口口接接收收数数据据时时,每每接接收收完完一一个个串串行行帧帧,由由硬硬件件置置位位RI。注意,注意,RI必须由软件清除。必须由软件清除。TI():串串行行口口发发送送中中断断标标志志位位。当当CPU将将一一个个发发送送数数据据写写入入串串行行口口发发送送缓
8、缓冲冲器器时时,就就启启动动了了发发送送过过程程。每每发发送送完完一一个个串串行行帧帧,由由硬硬件件置置位位TI。CPU响响应中断时,不能自动清除应中断时,不能自动清除TI,TI必须由软件清除。必须由软件清除。当当中中断断源源需需要要向向CPU请请求求中中断断时时,相相应应中中断断标标志志位位由硬件自动置由硬件自动置1。三、中断的开放和禁止三、中断的开放和禁止 CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的。控制的。EX0(),外部中断(),外部中断0允许位;允许位;ET0(),定时(),定时/计数器
9、计数器T0中断允许位;中断允许位;EX1(),外部中断(),外部中断0允许位;允许位;ET1(),定时(),定时/计数器计数器T1中断允许位;中断允许位;ES(),串行口中断允许位;(),串行口中断允许位;EA(),(),CPU中断允许(总允许)位。中断允许(总允许)位。80C5180C51单片机有两个中断优先级,即可实现二级单片机有两个中断优先级,即可实现二级中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄存器由中断优先级寄存器IPIP中的相应位的状态来规中的相应位的状态来规定的定的。PX0(),外部中断(),外部中断0优先级设定位;优先级设定位
10、;PT0(),定时(),定时/计数器计数器T0优先级设定位;优先级设定位;PX1(),外部中断(),外部中断0优先级设定位;优先级设定位;PT1(),定时(),定时/计数器计数器T1优先级设定位;优先级设定位;PS (),串行口优先级设定位;(),串行口优先级设定位;PT2(),定时(),定时/计数器计数器T2优先级设定位。优先级设定位。同一优先级中的中断申请不止一个时,则有中断同一优先级中的中断申请不止一个时,则有中断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队,由优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队,由中断系统硬件确定的自然优先级形成,其排列如所示:中断系统硬件确定的自然优先级形成,其
11、排列如所示:80C51单片机的中断优先级有三条原则:单片机的中断优先级有三条原则:CPU同时接收到几个中断时,同时接收到几个中断时,首先响应优先级别最首先响应优先级别最高的中断请求高的中断请求。正在进行的中断过程正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断中断请求所中断。正在进行的低优先级中断服务,正在进行的低优先级中断服务,能被高优先级中断能被高优先级中断请求所中断请求所中断。为了实现上述后两条原则,为了实现上述后两条原则,中断系统内部设有两中断系统内部设有两个用户不能寻址的优先级状态触发器个用户不能寻址的优先级状态触发器。其中一个置其中一个置1,表示
12、正在响应高优先级的中断,它将阻断后来所,表示正在响应高优先级的中断,它将阻断后来所有的中断请求;另一个置有的中断请求;另一个置1,表示正在响应低优先级,表示正在响应低优先级中断,它将阻断后来所有的低优先级中断请求。中断,它将阻断后来所有的低优先级中断请求。4 4.3 3.4 4 中断处理过程中断处理过程 中断响应条件:中断响应条件:l 中断源发出中断请求;中断源发出中断请求;l 此中断源的中断允许位为此中断源的中断允许位为1;l CPU开中断(即开中断(即EA=1)。)。以上三条同时满足时,以上三条同时满足时,CPU才有可能响应中断。才有可能响应中断。中断函数的完整语法:返回值 函数名(【参数
13、】)interrupt n using n中断处理程序中断编程:中断编程:利用利用INT1作为外部中断输入线,每按一次开关作为外部中断输入线,每按一次开关K使使P1口处的口处的8个个LED轮流点亮一次。轮流点亮一次。#include#includevoid main()EA=1;EX1=1;IT1=1;P1=0 xfe;while(1);void int1()interrupt 2 using 1 P1=_crol_(P1,1);任务任务9:可控霓虹灯控制:可控霓虹灯控制正正常常情情况况下下8个个霓霓虹虹灯灯依依次次顺顺序序点点亮亮,循循环环显显示示,时时间间间间隔隔为为1S。当当按按下下控控
14、制制按按钮钮后后,8个个霓霓虹虹灯灯同同时时亮亮灭一次,时间间隔为。灭一次,时间间隔为。主程序:主程序:8个霓虹灯依次循环点亮,个霓虹灯依次循环点亮,时间间隔为时间间隔为1S中断处理程序:中断处理程序:8个霓虹灯同时亮灭个霓虹灯同时亮灭一次,时间间隔为一次,时间间隔为延时子函数延时子函数1、主程序:、主程序:T0初始化,开中断。初始化,开中断。8个霓虹灯依次循环点亮,时间间隔为个霓虹灯依次循环点亮,时间间隔为1S。2、外部中断、外部中断INT0中断处理程序:中断处理程序:8个霓虹灯同时亮灭一次,时间间隔个霓虹灯同时亮灭一次,时间间隔为为3、定时、定时/计数器计数器T0中断处理程序:中断处理程序
15、:50ms定时时间到,定时时间到,num+;#define uchar unsigned charuchar num;void main()uchar num1,w;TMOD=0 x01;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;ET0=1;EX0=1;IT0=1;PT0=1;TR0=1;while(1)w=0 x01;for(num1=0;num18;num1+)P1=w;w=1;while(num!=20);num=0;void int0()interrupt 0 using 1uchar tempt1,tempt2;tempt1=n
16、um;tempt2=P1;num=0;P1=0 x00;while(num!=10);P1=0 xff;while(num!=20);num=tempt1;P1=tempt2;void timer0()interrupt 1 using 0num+;TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;定时器定时器/计数器计数器 实现定时功能,实现定时功能,比较方便的办法是利用单片比较方便的办法是利用单片机内部的定时机内部的定时/计数器计数器。也可以采用下面三种。也可以采用下面三种方法:方法:v软件定时软件定时:软件定时不占用硬件资源,但占用了:软件定时不占用
17、硬件资源,但占用了CPU时间,降低了时间,降低了CPU的利用率。的利用率。v采用时基电路定时采用时基电路定时:例如采用:例如采用555电路,外接必要电路,外接必要的元器件(电阻和电容),即可构成硬件定时电路。的元器件(电阻和电容),即可构成硬件定时电路。但在硬件连接好以后,定时值与定时范围不能由软但在硬件连接好以后,定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改,即不可编程。件进行控制和修改,即不可编程。v采用可编程芯片定时采用可编程芯片定时:这种定时芯片的定时值及:这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定和修改,此种芯片定定时范围很容易用软件来确定和修改,此种芯片定时功能强,使用灵活。在单
18、片机的定时时功能强,使用灵活。在单片机的定时/计数器不够计数器不够用时,可以考虑进行扩展。用时,可以考虑进行扩展。4.1.1 4.1.1 定时定时/计数器的结构和工作原理计数器的结构和工作原理 一、定时一、定时/计数器的结构计数器的结构 定时定时/计数器的实质是加计数器的实质是加1计数器(计数器(16位),由高位),由高8位和低位和低8位两个寄存器组成。位两个寄存器组成。TMOD是定时是定时/计数器的工作方式寄存计数器的工作方式寄存器,确定工作方式和功能;器,确定工作方式和功能;TCON是控制寄存器,控制是控制寄存器,控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。的启动和停止及设置溢出标志。二、定
19、时二、定时/计数器的工作原理计数器的工作原理 加加1计数器计数器输入的计数脉冲有两个来源输入的计数脉冲有两个来源,一个是由一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来;一个分频后送来;一个是是T0或或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加数器加1,当加到计数器为全,当加到计数器为全1时,再输入一个脉冲时,再输入一个脉冲就使计数器回零,且计数器的溢出使就使计数器回零,且计数器的溢出使TCON中中TF0或或TF1置置1,向,向CPU发出中断请求(定时发出中断请求(定时/计数器中计数器中断允许时)。如果定时断允许时)。如果定时
20、/计数器工作于定时模式,则计数器工作于定时模式,则表示定时时间已到;如果工作于计数模式,则表示表示定时时间已到;如果工作于计数模式,则表示计数值已满。计数值已满。可见,由溢出时计数器的值减去计数初值才是加可见,由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值计数器的计数值。设置为定时器模式时设置为定时器模式时,加,加1计数器是对内部机器周期计数器是对内部机器周期计数(计数(1个机器周期等于个机器周期等于12个振荡周期,即计数频率个振荡周期,即计数频率为晶振频率的为晶振频率的1/12)。)。计数值计数值N乘以机器周期乘以机器周期Tcy就就是定时时间是定时时间t。设置为设置为计数器模式时计数器
21、模式时,外部事件计数脉冲由,外部事件计数脉冲由T0或或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采期间采样样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入,引脚电平。当某周期采样到一高电平输入,而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加而下一周期又采样到一低电平时,则计数器加1,更,更新的计数值在下一个机器周期的新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数期间装入计数器。由于检测一个从器。由于检测一个从1到到0的下降沿需要的下降沿需要2个机器周期,个机器周期,因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当
22、晶振频率为晶振频率为12MHz时时,最高计数频率不超过,最高计数频率不超过1/2MHz,即计数脉冲的周期要大于,即计数脉冲的周期要大于2 s。定时定时/计数器的控制计数器的控制 80C51单片机定时单片机定时/计数器的工作由两个特殊功计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式;用于设置其工作方式;TCON用于控制其启动和中断申请。用于控制其启动和中断申请。一、工作方式寄存器一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器工作方式寄存器TMOD用于设置定时用于设置定时/计数器的计数器的工作方式,低四位用于工作方式,低四位用于T0,高四位用于,高四位用于T1。其格式。
23、其格式如下:如下:GATE:门控位。:门控位。GATE0时,只要用软件使时,只要用软件使TCON中的中的TR0或或TR1为为1,就可以启动定时,就可以启动定时/计数器工作;计数器工作;GATA1时,时,要用软件使要用软件使TR0或或TR1为为1,同时外部中断引脚或也为高电,同时外部中断引脚或也为高电平时,才能启动定时平时,才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条计数器工作。即此时定时器的启动条件,加上了或引脚为高电平这一条件。件,加上了或引脚为高电平这一条件。:定时定时/计数模式选择位。计数模式选择位。0为定时模式;为定时模式;=1为计数模式。为计数模式。M1M0:工作方式设置位。定时:
24、工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式,由计数器有四种工作方式,由M1M0进行设置。进行设置。二、控制寄存器二、控制寄存器TCON TCON的低的低4位用于控制外部中断位用于控制外部中断,已在前面介绍。已在前面介绍。TCON的高的高4位用于控位用于控制定时制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下:计数器的启动和中断申请。其格式如下:TF1():):T1溢出中断请求标志位。溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置计数溢出时由硬件自动置TF1为为1。CPU响应中断后响应中断后TF1由硬件自动清由硬件自动清0。T1工作时,工作时,CPU可随时查可随时查询询TF1的状态。所以,的状态。所以
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