會計學(xué)1單片機(jī)定時器應(yīng)用舉例學(xué)習(xí)目的

1、了解80C51定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；

2、了解中斷的概念和中斷的功能；

3、掌握80C51定時/計數(shù)器工作方式的特點(diǎn)及應(yīng)用；

4、掌握80C51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、處理過程和使用方法。學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1、定時器/計數(shù)器的初始化；

2、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、處理過程和使用方法；

3、定時器/計數(shù)器與中斷的綜合應(yīng)用；

4、外部中斷源的擴(kuò)展方法。第1頁/共73頁4.180C51定時器/計數(shù)器

在測量控制系統(tǒng)中，經(jīng)常要求有一些實(shí)時時鐘，以實(shí)現(xiàn)定時控制、定時測量，同時有時也要求對外部事件進(jìn)行計數(shù)等，所以我們經(jīng)常要遇到定時/計數(shù)這樣一些問題。要實(shí)現(xiàn)定時/計數(shù)，有3種主要方法：軟件定時、硬件定時和可編程定時/計數(shù)器，本節(jié)介紹80C51可編程定時/計數(shù)器。4.1.1定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)

定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。

一、組成：80C51定時/計數(shù)器由定時器0、定時器1、定時器方式寄存器TMOD和定時器控制寄存器TCON四部分組成

二、各部分的功能：

1、定時器0（T0）和定時器1（T1）（1）80C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，稱為定時器0

（簡稱T0）和定時器1（簡稱T1），可編程選擇其作為定時器用或作為計數(shù)器用。第2頁/共73頁返回第3頁/共73頁

（2）定時器0或定時器1用作計數(shù)器時，對芯片引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）上輸入的脈沖計數(shù)，每輸入一個脈沖，加法計數(shù)器加1；其用作定時器時，對內(nèi)部機(jī)器周期脈沖計數(shù)，由于機(jī)器周期是定值，故計數(shù)值確定時，時間也隨之確定。（3）16位的定時/計數(shù)器分別由兩個8位寄存器組成，即：T0由TH0和TL0構(gòu)成，T1由TH1和TL1構(gòu)成，TL0、TL1、TH0、TH1的訪問地址依次為8AH8DH。每個寄存器均可單獨(dú)訪問，這些寄存器是用于存放定時初值或計數(shù)初值的。2、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCONTMOD、TCON與定時器0、定時器1間通過內(nèi)部總線及邏輯電路連接，TMOD用于設(shè)置定時器的工作方式，TCON用于控制定時器的啟動與停止，并保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。第4頁/共73頁4.1.280C51定時/計數(shù)器的原理

16位的定時/計數(shù)器實(shí)質(zhì)上是一個加1計數(shù)器，可實(shí)現(xiàn)定時和計數(shù)兩種功能，其功能由軟件設(shè)置和控制。

1、定時/計數(shù)器設(shè)置為定時功能時當(dāng)定時/計數(shù)器設(shè)置為定時工作方式時，計數(shù)器的加1信號由振蕩器的12分頻信號產(chǎn)生，即每過一個機(jī)器周期，計數(shù)器加1，直至計滿溢出。定時器的定時時間與系統(tǒng)的時鐘頻率有關(guān)。因一個機(jī)器周期等于12個時鐘周期，所以計數(shù)頻率fc應(yīng)為系統(tǒng)時鐘頻率fosc的十二分之一，即=fosc。如果單片機(jī)的晶振頻率為12MHz，則計數(shù)周期為1s（即：T==1s）。這是最短的定時周期，通過改變定時器的定時初值，并適當(dāng)選擇定時器的長度(8位、13位或16位)，可以調(diào)整定時時間。第5頁/共73頁2、定時/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)功能時

當(dāng)定時/計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)工作方式時，計數(shù)器對來自外部輸入引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）的信號進(jìn)行計數(shù)，外部脈沖的下降沿將觸發(fā)計數(shù)。在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部引腳輸入電平，若前一個機(jī)器周期采樣值為1，后一個機(jī)器周期采樣值為0，則計數(shù)器加1。新的計數(shù)值是在檢測到外部輸入引腳電平發(fā)生1到0的負(fù)跳變后，于下一個機(jī)器周期的S3P1期間裝入計數(shù)器中的，可見，檢測一個由1到0的負(fù)跳變需要兩個機(jī)器周期，所以，最高檢測頻率為振蕩頻率的1/24。如果晶振頻率為12MHz，則最高計數(shù)頻率為0.5MHz。雖然對外部輸入信號的占空比無特殊要求，但為了確保給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間均需在一個機(jī)器周期以上。第6頁/共73頁4.280C51定時/計數(shù)器的控制

在定時/計數(shù)器開始工作之前，CPU必須將一些命令(稱為控制字)寫入定時/計數(shù)器，這個過程叫定時/計數(shù)器的初始化。在初始化程序中，要將工作方式控制字寫入定時器方式寄存器(TMOD)，工作狀態(tài)控制字寫入定時器控制寄存器(TCON)，賦定時/計數(shù)初值給TH0(TH1)和TL0(TL1)。

4.2.1定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD

定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD的作用是設(shè)置T0、T1的工作方式。

TMOD的格式：第7頁/共73頁TMOD的低4位為定時器0的方式字段，高4位為定時器1的方式字段，它們的含義完全相同。各位的功能含義如下：

1、M1、M0：方式選擇位。定義如下：

2、C/T：功能選擇位。當(dāng)C/T=0時，以定時器方式工作;當(dāng)C/T=1時，以計數(shù)器方式工作。M1M0

工作方式

功能說明

00

方式0

13位計數(shù)器

01方式116位計數(shù)器

10方式2自動重裝入初值8位計數(shù)器

11方式3定時器0：分為兩個獨(dú)立的8位計數(shù)器定時器1：停止計數(shù)

第8頁/共73頁3、GATE：門控位當(dāng)GATE=0時，軟件啟動定時器，即用指令使TCON中的TR1(TR0)置1即可啟動定時器1(定時器0)。當(dāng)GATE=1時，軟件和硬件共同啟動定時器，即用指令使TCON中的TR1(TR0)置1時，同時還需要外部中斷（P3.2）或(P3.3)引腳輸入高電平時方可啟動定時器1(定時器0)。

TMOD不能位尋址，只能用字節(jié)指令設(shè)置高4位定義定時器1，低4位定義定時器0定時器工作方式。復(fù)位時TMOD=00H,即所有位均置0。第9頁/共73頁

4.2.2定時/計數(shù)器控制寄存器TCON

定時/計數(shù)器控制寄存器TCON的作用是控制定時器的啟動與停止，并保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。TCON中的高4位用于控制定時/計數(shù)器的啟停和中斷請求。各位的功能含義如下：

1、TF1(TCON.7位)：定時器1溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時器1計滿數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件自動置TF1=1。在中斷允許時，向CPU發(fā)出定時器1的中斷請求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動清0。在中斷屏蔽（以查詢方式工作）時，TF1可作溢出查詢測試用（判斷該位是否為1），此時只能由軟件清0。其TCON的格式如下:第10頁/共73頁2、TR1(TCON.6位)：定時器1啟?？刂莆?。當(dāng)GATE=0時，用指令使TR1置1即啟動定時器1工作，若用指令使TR1清0則停止定時器1工作。當(dāng)GATE=1時，用指令使TR1置1的同時外部中斷(P3.3)的引腳輸入高電平才能啟動定時器1工作。

3、TF0(TCON.5位)：定時器0溢出標(biāo)志位。其功能及操作情況同TF1。

4、TR0(TCON.4位)：定時器0啟?？刂莆?。其功能及操作情況同TR1。

TCON中的低4位用于控制外部中斷，與定時/計數(shù)器無關(guān)，將在中斷一節(jié)中詳細(xì)介紹。

5、IE1(TCON.3位)：外部中斷1（）請求標(biāo)志位。

6、IT1(TCON.2位)：外部中斷1（）觸發(fā)方式選擇位。

7、IE0(TCON.1位)：外部中斷0（）請求標(biāo)志位。

8、IT0(TCON.0位)：外部中斷0（）觸發(fā)方式選擇位。

當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，TCON的所有位均清0。TCON的字節(jié)地址為88H，可以位尋址，清溢出標(biāo)志位或啟動定時器都可以用位操作指令（如SETBTR1、JBCTF1，LOOP）。第11頁/共73頁4.2.3定時/計數(shù)器的初始化

1.定時/計數(shù)器的初始化步驟

由于定時/計數(shù)器的功能是由軟件編程確定的，所以，一般在使用定時器/計數(shù)前都要對其進(jìn)行初始化。初始化驟如下：

(1)確定定時/計數(shù)器的工作方式，確定方式控制字，并寫入TMOD。

(2)預(yù)置定時初值或計數(shù)初值，根據(jù)定時時間或計數(shù)次數(shù)，計算定時初值或計數(shù)初值，并寫入TH0、TL0或TH1、TL1。

(3)根據(jù)需要開啟定時/計數(shù)器的中斷，直接對IE寄存器中的相應(yīng)位（EA、EX0、EX1、ET0、ET1）賦值。

(4)啟動定時/計數(shù)器工作，將TCON中的TR1或TR0置1。

2.定時或計數(shù)初值的計算定時/計數(shù)器的初值因工作方式的不同而不同,其定時或計數(shù)初值的計算見表4-1。

第12頁/共73頁表4-1定時或計數(shù)初值的計算方法注：對表4-1作如下說明：表中T表示定時時間，T機(jī)表示機(jī)器周期；計數(shù)初值公式中的計數(shù)值為脈沖個數(shù)；在方式3中只討論T0。T0被分為兩個獨(dú)立的8位計數(shù)器TL0和TH0。而TL0可定時亦可計數(shù)；而TH0只能用作簡單的內(nèi)部定時，不能用作對外部脈沖進(jìn)行計數(shù)。第13頁/共73頁[例1]：定時器1采用方式1來定時，要求每50ms溢出一次，如采用12MHz晶振，則計數(shù)周期T=1s，求定時初值X。解：根據(jù)定時初值X的計算公式可得：[例2]：要求定時器1采用方式0、方式1和方式2來計100個脈沖的計數(shù)初值X。解：根據(jù)計數(shù)初值X的計算公式可得：第14頁/共73頁

3、定時或計數(shù)初值的裝入現(xiàn)以例2的計數(shù)初值X為例，來介紹定時/計數(shù)器在不同工作方式下初值的裝入方法。①方式0是13位定時/計數(shù)器，若采用定時/計數(shù)器T1，則計數(shù)初值X的高八位裝入TH1，而低五位裝入TL1的低五位（TL1的高三位無效，可填補(bǔ)0）。所以要裝入1F9CH初值，應(yīng)按照如下方法進(jìn)行。

1F9CH＝0001111110011100B

把13位中的高八位11111100B裝入TH1，而把13位中的低五位xxx11100B裝入TL1(xxx用“0”填入)。用指令來裝入計數(shù)初值為：

MOVTH1，#0FCH；#FCH→TH1MOVTL1，#1CH；#1CH→TL1②方式1是16位定時/計數(shù)器，若采用定時/計數(shù)器T1，則計數(shù)初值X的高八位裝入TH1，而低八位裝入TL1，用指令來裝入計數(shù)初值為：

MOVTH1，#0FFH；#0FFH→TH1MOVTL1，#9CH；#9CH→TL1③方式2是自動重裝入初值8位定時/計數(shù)器，只要裝入一次，以后就自動裝入初值。若采用定時/計數(shù)器T1，則計數(shù)初值X既要裝入TH1，也要裝入TL1，用指令來裝入計數(shù)初值為：

MOVTH1，#9CH；#9CH→TH1MOVTL1，#9CH；#9CH→TL1

第15頁/共73頁

4.380C51定時/計數(shù)器的工作方式及應(yīng)用

通過對方式寄存器TMOD中M0、M1位進(jìn)行設(shè)置，可選擇四種工作方式，即方式0、方式1、方式2和方式3，下面逐一進(jìn)行介紹。4.3.1方式0

方式0構(gòu)成一個13位定時/計數(shù)器，以定時器0為例。圖4-2是方式0的邏輯結(jié)構(gòu)，定時器1的結(jié)構(gòu)和操作與定時器0完全相同。

由圖4-2可知，定時/計數(shù)器是由TL0中的低5位和TH0中的高8位組成一個13位加1計數(shù)器(TL0中的高3位不用)；若TL0中的第5位有進(jìn)位，直接進(jìn)到TH0中的最低位。而TH0溢出時向中斷位TF0進(jìn)位（硬件自動置位），并申請中斷。圖4-2定時器0在方式0時的邏輯結(jié)構(gòu)圖第16頁/共73頁當(dāng)C/T=0時，多路開關(guān)連接12分頻器輸出，定時器0對機(jī)器周期計數(shù)，此時，定時器0為定時器。當(dāng)C/T=1時，多路開關(guān)與T0（P3.4）相連，外部計數(shù)脈沖由T0腳輸入，當(dāng)外部信號電平發(fā)生由0到1的負(fù)跳變時，計數(shù)器加1，此時，定時器0為計數(shù)器。當(dāng)門控位GATE=0時，或門輸出始終為1，與門被打開，與門的輸出電平始終與TR0的電平一致，實(shí)現(xiàn)由TR0控制定時/計數(shù)器的啟動和停止。若軟件使TR0置1，接通控制開關(guān)，啟動定時器0，13位加1計數(shù)器在定時初值或計數(shù)初值的基礎(chǔ)上進(jìn)行加1計數(shù)；溢出時，13位加1計數(shù)器為0，TF0由硬件自動置1，并申請中斷。如要循環(huán)計數(shù)，則定時器0需重置初值，且需用軟件將TF0復(fù)位，可采用重置初值語句和JBC命令。若軟件使TR0清0，關(guān)斷控制開關(guān)，停止定時器0，加1計數(shù)器停止計數(shù)。當(dāng)GATE=1時，與門的輸出由的輸入電平和TR0位的狀態(tài)來確定。若TR0=1則與門打開，外部信號電平通過引腳直接開啟或關(guān)斷定時器0，當(dāng)為高電平時，允許計數(shù)，否則停止計數(shù)；若TR0=0，則與門被封鎖，控制開關(guān)被關(guān)斷，停止計數(shù)。第17頁/共73頁圖4-3定時器0在方式1時的邏輯結(jié)構(gòu)圖4.3.2方式1

定時器工作于方式1時，其邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖4-3所示。在方式1下，以定時器0為例，定時/計數(shù)器是由TL0中的8位和TH0中的8位組成一個16位加1計數(shù)器。方式1其結(jié)構(gòu)與操作幾乎完全與方式0相同，最大的區(qū)別是方式1的加1計數(shù)器位數(shù)是16位。

第18頁/共73頁圖4-4定時器0在方式2時的邏輯結(jié)構(gòu)圖4.3.3方式2

定時/計數(shù)器工作于方式2時，其邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖4-4所示。

由圖4-4可知，在方式2下，以定時器0為例，定時/計數(shù)器是一個能自動裝入初值的8位加1計數(shù)器。TH0中的8位用于存放定時初值或計數(shù)初值，TL0中的8位用于加1計數(shù)器，加1計數(shù)器溢出后，硬件使TF0自動置1，同時自動將TH0中存放的定時初值或計數(shù)初值再裝入TL0，繼續(xù)計數(shù)。方式0和方式1用于循環(huán)計數(shù)，在每次計滿溢出后，計數(shù)器都復(fù)0，要進(jìn)行新一輪計數(shù)還須重置計數(shù)初值。這不僅導(dǎo)致編程麻煩，而且影響定時時間精度。而方式2具有初值自動裝入功能，避免了這些缺陷，適合用于較高精確的定時信號發(fā)生器。第19頁/共73頁圖4-5定時器0在方式3時的邏輯結(jié)構(gòu)圖4.3.4方式3

1.定時/計數(shù)器0工作于方式3時的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)定時/計數(shù)器0工作于方式3時，其邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖4-5所示。由圖可知，定時/計數(shù)器0工作于方式3時，定時器0分為兩個獨(dú)立的8位加1計數(shù)器TH0和TL0。其中TL0既可用于定時，也能用于計數(shù)；TH0只能用于定時。在方式3下，TL0占用原T0的各控制位、引腳和中斷源。即C／、GATE、TR0、TF0和T0(P3.4)引腳、(P3.2)引腳。而TH0占用原定時器1的控制位TF1和TR1，同時還占用了定時器1的中斷源，其啟動和關(guān)閉僅受TR1置1或清0控制。TH0只能對機(jī)器周期進(jìn)行計數(shù)，因此，TH0只能用作簡單的內(nèi)部定時，不能用作對外部脈沖進(jìn)行計數(shù)，是定時器0附加的一個8位定時器。第20頁/共73頁2.定時器0在方式3下T1的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

T1不能工作在方式3下，因?yàn)樵赥0工作在方式3下時，T1的控制位TR1、TF1和中斷源被T0的TH0占用。但是T1可工作在方式0、方式1、方式2下，此時，定時器1僅由控制位切換其定時或計數(shù)功能，當(dāng)計數(shù)器計滿溢出時，只能將輸出送往串行口。在這種情況下，定時器1一般用作串行口波特率發(fā)生器或不需要中斷的場合。設(shè)置好T1的工作方式，T1就自動開始計數(shù)；因此其啟動和關(guān)閉較為特殊，若要停止計數(shù)，只需送入一個設(shè)置定時器1為方式3的方式字即可。定時/計數(shù)器0在方式3下的T1邏輯結(jié)構(gòu)，如圖4-6所示。第21頁/共73頁圖4-6定時/計數(shù)器0在方式3下的T1邏輯結(jié)構(gòu)第22頁/共73頁[例3]如圖4-7所示，P1口中接有八個發(fā)光二極管，編程使八個管輪流點(diǎn)亮，每個管亮100ms，采用定時T0方式1，設(shè)晶振為6MHz。分析：利用T0完成100ms的定時，當(dāng)P1口線輸出高電平“1”時，發(fā)光二極管亮，每隔100ms“1”左移一次，采用定時方式1，先計算定時初值：

4.3.5定時/計數(shù)器的編程應(yīng)用定時/計數(shù)器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的重要部件，通過下面實(shí)例可以看出，靈活應(yīng)用定時/計數(shù)器可提高編程技巧，減輕CPU的負(fù)擔(dān)，簡化外圍電路。仿真鏈接第23頁/共73頁程序如下：

ORG0100HMOVA，#01H；置第一個LED亮

LOOP0：MOVP1，A

MOVTMOD，#01H；T0工作于方式1MOVTH0，#3CH；置定時器初值

MOVTL0，#0B0H；定時100msSETBTR0；啟動T0LOOP1:JBCTF0,LOOP2；100ms到轉(zhuǎn)L002,并清TF0SJMPLOOP1LOOP2：RLASJMPLOOP0

思考：若例3采用定時T1，以上程序怎樣修改。第24頁/共73頁[例4]：用定時器1，方式0實(shí)現(xiàn)1s的延時，fosc=12MHZ。解：因方式0采用13位計數(shù)器,其最大定時時間為：8192×1s=8.192ms，可選擇定時時間為5ms，再循環(huán)200次。則定時器1的初值為:因13位計數(shù)器中TL1的高3位未用，應(yīng)填寫0，TH1占高8位，所以，X的實(shí)際填寫值應(yīng)為:X=0110001100011000B=6318H

即：TH1=63H，TL1=18H，又因采用方式0定時，故TMOD=00H?？删幍?s延時子程序如下：

DELAY：MOVR3，#200 ；置5ms計數(shù)循環(huán)初值

MOVTMOD，#00H；設(shè)定時器1為方式0MOVTH1，#63H；置定時器初值

MOVTL1，#18H SETB TR1 ；啟動T1LP1：JBC TF1，LP2；查詢計數(shù)溢出

SJMP LP1 ；未到5ms繼續(xù)計數(shù)

LP2：MOV TH1，#63H；重新置定時器初值

MOV TL1，#18H DJNZ R3，LP1；未到1s繼續(xù)循環(huán)

RET ；返回主程序仿真鏈接第25頁/共73頁

[例5]：利用定時器1測量高電平脈沖的寬度，采用定時器1方式1設(shè)計程序，晶振頻率6MHz。

解：根據(jù)題意，用定時器1方式1時，被測高電平脈沖從外部中斷INT1(P3.3)引腳輸入，門控位GATE取1，即由軟件和硬件共同啟動定時器；被測脈沖為高電平時，啟動定時器1，開始計數(shù)；被測脈沖變?yōu)榈碗娖綍r，停止定時器1，停止計數(shù)，計數(shù)值分別存放到片內(nèi)RAM區(qū)40H、41H、42H單元中；計數(shù)值與機(jī)器周期的乘積就是所測脈沖的寬度。用定時器1方式1時，定時器/計數(shù)器方式寄存器TMOD高4位中的M1M0應(yīng)取01，GATE取1；因?yàn)橛枚〞r功能，C/T取0；定時器方式寄存器TMOD低4位取0，所以TMOD應(yīng)為90H。定時初值為00H。定時器以查詢方式工作。第26頁/共73頁參考程序：

ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:MOV40H,#00H；數(shù)據(jù)存儲單元清0MOV41H,#00HMOV42H,#00HMOVTMOD,#90H；置定時器1為工作方式1MOVTH1,#00H；定時初值清0MOVTL1,#00HJBP3.3,$；查詢低電平

SETBTR1；準(zhǔn)備啟動定時器1JNBP3.3,$；高電平到,啟動定時器1LP1:JBCTF1,LP2JBP3.3,LP1；低電平到,停止定時器1SJMPLP3LP2:INC40H；存儲區(qū)最高位加1SJMPLP1LP3:CLRTR1；停止定時器1MOV41H,TH1；計數(shù)值高8位放入存儲區(qū)

MOV42H,TL1；計數(shù)值低8位放入存儲區(qū)

LCALLDIS；調(diào)用顯示子程序

SJMPMAIN；重復(fù)循環(huán)

ORG0800HDIS:(略)；顯示子程序

END第27頁/共73頁[例6]：試用定時器0，方式2實(shí)現(xiàn)1s的延時，fosc=12MHZ。

解：因方式2是8位計數(shù)器，其最大定時時間為：256×1s=256s，為實(shí)現(xiàn)1s延時，可選擇定時時間為250s，再循環(huán)4000次。定時時間選定后，可確定計數(shù)值為250，則定時器0的初值為：X=M計數(shù)值=256250=6=6H。采用定時器0，方式2工作，因此，TMOD=02H?？删幍?s延時子程序如下：

DELAY：MOV R5，#28H ；置25ms計數(shù)循環(huán)初值

MOV R6，#64H；置250s計數(shù)循環(huán)初值

MOVTMOD，#02H；置定時器0為方式2MOVTH1，#06H；置定時器初值

MOVTL1，#06HSETB TR1 ；啟動定時器LOOP1：JBC TF1，LOOP2 ；查詢計數(shù)溢出

SJMP LP1 ；無溢出則繼續(xù)計數(shù)LOOP2：DJNZ R6，LP1 ；未到25ms繼續(xù)循環(huán)

MOV R6，#64H DJNZR5，LOOP1 ；未到1s繼續(xù)循環(huán)

RET仿真鏈接第28頁/共73頁[例7]：試用定時器0，方式3實(shí)現(xiàn)1s的延時，fosc=12MHZ。

解：根據(jù)題意，定時器0中的TH0只能為定時器，定時時間可設(shè)為250s；TL0設(shè)置為計數(shù)器，計數(shù)值可設(shè)為200。TH0計滿溢出后，用軟件復(fù)位的方法使T0（P3.4）引腳產(chǎn)生負(fù)跳變，TH0每溢出一次，T0引腳便產(chǎn)生一個負(fù)跳變，TL0便計數(shù)一次。TL0計滿溢出時，延時時間應(yīng)為50ms，循環(huán)20次便可得到1s的延時。由上述分析可知，TH0計數(shù)初值為

X=（256250）=6=06HTL0計數(shù)初值為

X=（256200）=56=38HTMOD=00000111B=07H仿真鏈接第29頁/共73頁可編得1s延時子程序如下：

DELAY：MOVR3，#14H；置100ms計數(shù)循環(huán)初值

MOVTMOD，#07H；置定時器0為方式3計數(shù)

MOVTH0，#06H；置TH0初值

MOV TL0，#38H ；置TL0初值

SETB TR0 ；啟動TL0 SETB TR1 ；啟動TH0LOOP1：JBCTF1，LOOP2；查詢TH0計數(shù)溢出

SJMPLP1 ；未到500s繼續(xù)計數(shù)

LOOP2：MOVTH0，#06H；重置TH0初值

CLRP3.4 ；T0引腳產(chǎn)生負(fù)跳變

NOP ；負(fù)跳變持續(xù)

NOPSETB P3.4；T0引腳恢復(fù)高電平

JBCTF0，LOOP3；查詢TH0計數(shù)溢出

SJMPLOOP1；100ms未到繼續(xù)計數(shù)

LOOP3:MOV TL0,#38H；重置TL0初值

DJNZR3，LOOP1 ；未到1s繼續(xù)循環(huán)

RET1第30頁/共73頁4.480C51的中斷系統(tǒng)

4.4.1中斷的概念中斷是通過硬件來改變CPU的運(yùn)行方向的。當(dāng)CPU在執(zhí)行程序時，由內(nèi)部或外部的原因引起的隨機(jī)事件要求CPU暫時停止正在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)向執(zhí)行一個用于處理該隨機(jī)事件的程序，處理完后又返回被中止的程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行，這一過程就稱為中斷。中斷之后所執(zhí)行的相應(yīng)的處理程序通常稱之為中斷服務(wù)或中斷處理子程序，原來正常運(yùn)行的程序稱為主程序。主程序被斷開的位置（或地址）稱為“斷點(diǎn)”。引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷申請的來源，稱為“中斷源”。中斷源要求服務(wù)的請求稱為“中斷請求”（或中斷申請）。第31頁/共73頁4.4.2中斷的特點(diǎn)及功能

1、中斷的特點(diǎn)

1)提高CPU的效率中斷可以解決高速的CPU與低速的外設(shè)之間的矛盾，使CPU和外設(shè)并行工作。CPU在啟動外設(shè)工作后繼續(xù)執(zhí)行主程序，同時外設(shè)也在工作。每當(dāng)外設(shè)做完一件事就發(fā)出中斷申請，請求CPU中斷它正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，中斷處理完之后，CPU恢復(fù)執(zhí)行主程序，外設(shè)也繼續(xù)工作。這樣，CPU可啟動多個外設(shè)同時工作，大大地提高了CPU的效率。

2)實(shí)時處理在實(shí)時控制系統(tǒng)中，工業(yè)現(xiàn)場的各種參數(shù)和信息都會隨時間而變化。這些外界變量可根據(jù)要求隨時向CPU發(fā)出中斷申請，請求CPU及時處理中斷請求。如果滿足中斷條件，CPU就立刻會響應(yīng)，轉(zhuǎn)入中斷處理，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時處理。

3)故障處理控制系統(tǒng)的故障和緊急情況難以預(yù)料的，如掉電、設(shè)備運(yùn)行出錯等，可通過中斷系統(tǒng)由故障源向CPU發(fā)出中斷請求，再由CPU轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理程序進(jìn)行處理。第32頁/共73頁2、中斷的功能（1）實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)和中斷返回當(dāng)CPU收到中斷請求后，CPU要根據(jù)相關(guān)條件(如中斷優(yōu)先級、是否允許中斷)進(jìn)行判斷，決定是否響應(yīng)這個中斷請求。若響應(yīng)，則在執(zhí)行完當(dāng)前指令后立刻響應(yīng)這一中斷請求。CPU中斷過程為：第一步將斷點(diǎn)處的PC值（即下一條應(yīng)執(zhí)行指令的地址）壓入堆棧保留下來（這稱為保護(hù)斷點(diǎn)，由硬件自動執(zhí)行）。第二步將有關(guān)的寄存器內(nèi)容和標(biāo)志PSW狀態(tài)壓入堆棧保留下來（這稱為保護(hù)現(xiàn)場，由用戶自己編程完成）。第三步執(zhí)行中斷服務(wù)程序。第四步中斷返回，CPU將繼續(xù)執(zhí)行原主程序。中斷返回過程為：首先恢復(fù)原保留寄存器的內(nèi)容和標(biāo)志位的狀態(tài)，這稱為恢復(fù)現(xiàn)場，由用戶編程完成。然后，再加返回指令RETI，RETI指令的功能是恢復(fù)PC值，使CPU返回斷點(diǎn)，這稱為恢復(fù)斷點(diǎn)。中斷流程圖如圖4-8所示。第33頁/共73頁圖4-8中斷流程第34頁/共73頁

(2)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊(duì)中斷優(yōu)先權(quán)也稱為中斷優(yōu)先級。中斷系統(tǒng)中存在著多個中斷源，同一時刻可能會有不止一個中斷源提出中斷請求，因此需要給所有中斷源安排不同的優(yōu)先級別。CPU可通過中斷優(yōu)先級排隊(duì)電路首先響應(yīng)中斷優(yōu)先級高的中斷請求，等到處理完優(yōu)先級高的中斷請求后，再來響應(yīng)優(yōu)先級低的中斷請求。

(3)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套當(dāng)CPU響應(yīng)某一中斷時，若有中斷優(yōu)先級更高的中斷源發(fā)出中斷請求，CPU會暫停正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序，并保留這個程序的斷點(diǎn)，轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷優(yōu)先級更高的中斷源的中斷服務(wù)程序，等處理完這個高優(yōu)先級的中斷請求后，再返回來繼續(xù)執(zhí)行被暫停的中斷服務(wù)程序。這個過程稱為中斷嵌套。中斷嵌套流程圖如圖4-9所示。

80C51中斷可實(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套。高優(yōu)先級中斷源可中斷正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序，除非執(zhí)行了低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序的CPU關(guān)中斷指令。同級或低優(yōu)先級的中斷不能中斷正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序。第35頁/共73頁圖4-9中斷嵌套流程圖返回第36頁/共73頁圖4-1080C51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.4.380C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷源

一、80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套，中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-10所示。由圖可知，與中斷有關(guān)的有：①4個寄存器，分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級控制寄存器IP；②5個中斷源，分別為外部中斷0請求（INT0）、外部中斷1請求(INT1)、定時器0溢出中斷請求TF0、定時器1溢出中斷請求TF1和串行中斷請求RI或TI。③中斷優(yōu)先級控制寄存器IP和順序查詢邏輯電路，共同決定5個中斷源的排列順序，5個中斷源分別對應(yīng)5個固定的中斷入口地址。

第37頁/共73頁二、80C51的中斷源

80C51有5個中斷源，它們是：1、外部中斷0請求，由80C51的P3.2腳輸入。可由IT0(TCON.0位)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1位)置1，向CPU申請中斷。中斷服務(wù)程序入口地址為0003H。2、外部中斷1請求，由80C51的P3.3腳輸入。可由IT1(TCON.2位)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3位)置1,向CPU申請中斷。中斷服務(wù)程序入口地址為0013H。3、TF0：定時器T0溢出中斷請求。當(dāng)定時器T0產(chǎn)生溢出時，定時器T0中斷請求標(biāo)志位（TCON.5位）置1（由硬件自動執(zhí)行），向CPU申請中斷。中斷服務(wù)程序入口地址為000BH。4、TF1：定時器T1溢出中斷請求。當(dāng)定時器T1產(chǎn)生溢出時，定時器T1中斷請求標(biāo)志位（TCON.7位）置1（由硬件自動執(zhí)行），向CPU申請中斷。中斷服務(wù)程序入口地址為001BH5、RI或TI：串行中斷請求。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI（SCON.0位）（由硬件自動執(zhí)行）或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI（SCON.1位），向CPU申請中斷。中斷服務(wù)程序入口地址為0023H。第38頁/共73頁其中TF1、TR1、TF0和TR0這四位是控制定時器的啟動與停止的，在定時/計數(shù)器一節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)討論過，下面只作簡單介紹。

1、TF1(TCON.7位)：定時器1溢出標(biāo)志位。定時器1被啟動計數(shù)后，從初值開始做加1計數(shù)，計滿溢出后由硬件自動使TF1置1，并申請中斷。此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動清0。也可用軟件查詢該標(biāo)志，并由軟件清0。

2、TR1(TCON.6位)：定時器1啟?？刂莆?。

3、TF0(TCON.5位)：定時器0溢出標(biāo)志位。其功能同TF1。

4、TR0(TCON.4位)：定時器0啟、?？刂莆?。其功能同TR1。

4.4.480C51中斷的控制

一.定時器控制寄存器TCON

定時器控制寄存器TCON的作用是控制定時器的啟動與停止，并保存T0、T1的溢出中斷標(biāo)志和外部中斷、的中斷標(biāo)志。TCON寄存器的格式和各位定義如下：第39頁/共73頁

以下這四位直接與中斷有關(guān)，需進(jìn)行詳細(xì)討論。

5、IT1(TCON.2位)：外部中斷1（INT1）觸發(fā)方式選擇位。

當(dāng)ITl=0時，外部中斷1為電平觸發(fā)方式。在這種方式下，CPU在每個機(jī)器周期的S5P2期間對INT1(P3.3)引腳采樣，若為低電平，則認(rèn)為有中斷申請，硬件自動使IEl標(biāo)志置1；若為高電平，則認(rèn)為無中斷申請或中斷申請已撤除，硬件自動使IEl標(biāo)志清0。在電平觸發(fā)方式中，CPU響應(yīng)中斷后不能由硬件自動使IEl清0，也不能由軟件使IEl清0，所以在中斷返回前必須撤消INT1引腳上的低電平，否則將再次中斷，導(dǎo)致出錯。

當(dāng)ITl=1時，外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式。CPU在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣INT1(P3.3)引腳。若在連續(xù)兩個機(jī)器周期采樣到先高電平后低電平，則認(rèn)為有中斷申請，硬件自動使IEl置1，此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷時，才由硬件自動清0。在邊沿觸發(fā)方式下，為保證CPU在兩個機(jī)器周期內(nèi)檢測到先高后低的負(fù)跳變，輸入高低電平的持續(xù)時間至少要保持12個時鐘周期。

6、IE1(TCON.3位)：外部中斷1（INT1）請求標(biāo)志位。IEl=1表示外部中斷1向CPU申請中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)外部中斷1的中斷請求時，由硬件自動使IE1清0(邊沿觸發(fā)方式)。

7、IE0(TCON.1位)：外部中斷0（INT0）請求標(biāo)志位。其功能同IE1。

8、IT0(TCON.0位)：外部中斷0觸發(fā)方式選擇位。其功能同IT1。

80C51系統(tǒng)復(fù)位后，TCON初值均清0，應(yīng)用時要注意各位的初始狀態(tài)。第40頁/共73頁1、TI(SCON.1位)：串行發(fā)送中斷請求標(biāo)志。CPU將一個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF后，就啟動發(fā)送，每發(fā)送完一個串行幀數(shù)據(jù)，硬件自動使TI置1。但CPU響應(yīng)中斷后，硬件并不能自動使TI清0，必須由軟件使TI清0。2、RI(SCON.0位)：串行接收中斷請求標(biāo)志。在串行口允許接收時，每接收完一個串行幀數(shù)據(jù)，硬件自動使RI置1。但CPU響應(yīng)中斷后，硬件并不能自動使RI清0，必須由軟件使RI清0。80C51系統(tǒng)復(fù)位后，SCON初值均清0，應(yīng)用時要注意各位的初始狀態(tài)。二.串行口控制寄存器SCON

串行口控制寄存器SCON的低2位TI和RI保存串行口的發(fā)送中斷和接收中斷標(biāo)志。SCON寄存器的格式和各位定義如下：第41頁/共73頁1、EA(IE.7位)：CPU中斷總允許控制位。EA=1，CPU開放所有中斷。各中斷源的允許還是禁止，分別由各中斷源的中斷允許位單獨(dú)加以控制；EA=0，CPU禁止所有的中斷，稱為關(guān)中斷。2、ES(IE.4位)：串行口中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。3、ET1(IE.3位)：定時器1中斷允許位。ET1=1，允許定時器1中斷；ETl=0，禁止定時器1中斷。

4、EX1(IE.2位)：外部中斷1（INT1）中斷允許位。EX1=1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。

5、ET0(IE.1位)：定時器0中斷允許位。ET0=1，允許定時器0中斷；ET0=0，禁止定時器0中斷。

6、EX0(IE.0位)：外部中斷0（INT0）中斷允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。

80C51單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位后，IE中各中斷允許位均被清0，即禁止所有中斷。

開中斷過程是：首先開總中斷：SETBEA，然后，開T1中斷：SETBET1，這2條位操作指令也可合并為1條字節(jié)指令：MOV IE，#88H。三.中斷允許寄存器IE80C51單片機(jī)有5個中斷源都是可屏蔽中斷，其中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有一個專用寄存器IE，用于控制CPU對各中斷源的開放或屏蔽。IE寄存器的格式和各位定義如下：第42頁/共73頁1、PS(IP.4位)：串行口中斷優(yōu)先級控制位。PS=1，串行口為高優(yōu)先級中斷；PS=0，串行口為低優(yōu)先級中斷。2、PT1(IP.3位)：定時器1中斷優(yōu)先級控制位。PT1=1，定時器1為高優(yōu)先級中斷；PTl=0，定時器1為低優(yōu)先級中斷。3、PX1(IP.2)：外部中斷1（INT1）中斷優(yōu)先級控制位。PX1=1，外部中斷1為高優(yōu)先級中斷；PXl=0，外部中斷1為低優(yōu)先級中斷。四.中斷優(yōu)先級寄存器IP80C51單片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級，每個中斷源都可以通過編程確定為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，因此，可實(shí)現(xiàn)二級嵌套。同一優(yōu)先級別中的中斷源可能不止一個，也有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)的問題。專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，鎖存各中斷源優(yōu)先級控制位，IP中的每一位均可由軟件來置1或清0，且1表示高優(yōu)先級，0表示低優(yōu)先級。IP寄存器的格式和各位定義如下：第43頁/共73頁

4、PT0(IP.1)：定時器0中斷優(yōu)先級控制位。PT0=1，定時器T0為高優(yōu)先級中斷PT0=0，定時器0為低優(yōu)先級中斷。

5、PX0(IP.0)：外部中斷0（INT0）中斷優(yōu)先級控制位。PX0=1，外部中斷0為高優(yōu)先級中斷；PX0=0，外部中斷0為低優(yōu)先級中斷。當(dāng)80C51系統(tǒng)復(fù)位后，IP低5位全部清0，所有中斷源均設(shè)定為低優(yōu)先級中斷。如果幾個同一優(yōu)先級的中斷源同時向CPU申請中斷，CPU通過內(nèi)部硬件查詢邏輯，按自然優(yōu)先級順序確定先響應(yīng)哪個中斷請求。自然優(yōu)先級由硬件形成，排列如下：第44頁/共73頁

4.580C51中斷處理過程

中斷處理過程可分為三個階段，即中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。不同的計算機(jī)因其中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)不同，因此，中斷響應(yīng)的方式也有所不同。這里，僅以80C51單片機(jī)為例進(jìn)行介紹。

4.5.1中斷響應(yīng)與中斷響應(yīng)時間

一、中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)是CPU對中斷源中斷請求的響應(yīng)，包括保護(hù)斷點(diǎn)和將程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址。CPU并不是任何時刻都響應(yīng)中斷請求，而是在中斷響應(yīng)條件滿足之后才會響應(yīng)。CPU響應(yīng)中斷必須首先滿足以下三個基本條件。

1、中斷源要有中斷請求。2、中斷總允許位EA=1。

3、中斷源的中斷允許位為1。在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，CPU一般會響應(yīng)中斷，但若有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷。

1、CPU正在響應(yīng)同級或高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序。

2、當(dāng)前執(zhí)行的指令尚未執(zhí)行完。

3、正在執(zhí)行指令RET、RETI或任何對專用寄存器IE、IP進(jìn)行讀/寫的指令。

CPU在執(zhí)行完上述指令之后，要再執(zhí)行一條指令，才能響應(yīng)中斷請求。若由于上述條件的阻礙中斷未能得到響應(yīng)，當(dāng)條件消失時該中斷標(biāo)志卻已不再有效，那么該中斷將不被響應(yīng)。

第45頁/共73頁二、中斷響應(yīng)時間在控制系統(tǒng)中，為了滿足控制精度和時間要求，我們需要弄清CPU響應(yīng)中斷所需的時間。響應(yīng)中斷的時間分為最短時間（需要三個機(jī)器周期）和最長時間（需要八個機(jī)器周期）。某中斷響應(yīng)的時序如圖4-11所示。1、響應(yīng)中斷的最短時間

80C51的中斷響應(yīng)時間，從標(biāo)志置1到進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)，至少需要三個完整的機(jī)器周期。這三個機(jī)器周期的分配是：第一個機(jī)器周期用于查詢中斷標(biāo)志狀態(tài)，即M1周期的S5P2前某中斷生效，在S5P2期間其中斷請求被鎖存到相應(yīng)的標(biāo)志位中去；M2恰逢指令的最后一個機(jī)器周期，且該指令不是RETI或訪問IE、IP的指令。第二、三個機(jī)器周期用于保護(hù)斷點(diǎn)、關(guān)CPU中斷和自動執(zhí)行硬件LCALL指令。即M3和M4便可以執(zhí)行硬件LCALL指令，M5周期將進(jìn)入了中斷服務(wù)程序。

圖4-11某中斷響應(yīng)的時序第46頁/共73頁

2、響應(yīng)中斷的最長時間若CPU在執(zhí)行RETI或訪問IE、IP指令的第一個機(jī)器周期中查詢到有某中斷源的中斷請求，若該中斷是開放的，則80C51需要執(zhí)行一條指令才會響應(yīng)這個中斷請求。這種情況下，CPU響應(yīng)中斷需要八個機(jī)器周期，為最長時間，這八個機(jī)器周期的分配是：執(zhí)行RETI或訪問IE、IP指令需要另加一個機(jī)器周期，因?yàn)镃PU需要在這類指令的第一個機(jī)器周期查詢該中斷請求的存在；執(zhí)行RETI或訪問IE、IP指令的下一條指令需要四個機(jī)器周期；響應(yīng)中斷到進(jìn)入該中斷入口地址需要三個機(jī)器周期。

需要說明一點(diǎn)：對于二級嵌套中斷，所需要的等待時間取決于正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序的長短，等待時間無法確定。所以，對于沒有嵌套的單級中斷，CPU響應(yīng)中斷的時間為三個～八個機(jī)器周期。4.5.2中斷響應(yīng)過程在滿足中斷響應(yīng)條件后，CPU響應(yīng)中斷，中斷響應(yīng)過程包括保護(hù)斷點(diǎn)和將程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址。首先，將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1，以屏蔽同級別中斷源的中斷請求。其次，硬件自動生成長調(diào)用指令(LCALL)，把斷點(diǎn)地址壓入堆棧保護(hù)(不保護(hù)狀態(tài)寄存器PSW及其它寄存器內(nèi)容)，然后將中斷源對應(yīng)的中斷入口地址裝入程序計數(shù)器PC中（由硬件自動執(zhí)行），使程序轉(zhuǎn)向該中斷入口地址，并執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷響應(yīng)過程的前兩步是由中斷系統(tǒng)內(nèi)部自動完成的，而中斷服務(wù)程序則要由用戶編寫程序來完成。

第47頁/共73頁80C51單片機(jī)各中斷源的入口地址(稱為中斷矢量)由硬件事先設(shè)定，分配如下：中斷源中斷入口地址外部中斷00003H定時器T0中斷000BH外部中斷10013H定時器T1中斷001BH串行口中斷0023H

使用時，通常在這些中斷入口地址處存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷服務(wù)程序的起始地址上去。例如采用定時器T1中斷，其中斷入口地址為001BH，中斷服務(wù)程序名為CTT1，因此，指令形式為：

ORG 001BH ；T1中斷入口

AJMPCTT1 ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序第48頁/共73頁4.5.3中斷處理中斷處理就是執(zhí)行中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序從中斷入口地址開始執(zhí)行，到返回指令RETI為止。此過程一般包括三部分內(nèi)容，一是保護(hù)現(xiàn)場，二是處理中斷源的請求，三是恢復(fù)現(xiàn)場。通常，主程序和中斷服務(wù)程序都會用到累加器A、狀態(tài)寄存器PSW及其它一些寄存器。在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，CPU若用到上述寄存器，就會破壞原先存在這些寄存器中的內(nèi)容，一旦中斷返回，將會造成主程序的混亂。因此，在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，一般要先保護(hù)現(xiàn)場，然后再執(zhí)行中斷處理程序，在中斷返回主程序之前，再恢復(fù)現(xiàn)場。在編寫中斷服務(wù)程序時要注意以下幾點(diǎn)：

1、各中斷源的中斷入口地址之間只相隔8個字節(jié)，安排不下中斷服務(wù)程序，因此，在中斷入口地址單元通常存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令LJMP，可將中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)至存儲器的任何空間。

2、若要求禁止更高優(yōu)先級中斷源的中斷請求，應(yīng)先用軟件關(guān)閉CPU中斷或屏蔽更高級中斷源的中斷，在中斷返回前再開放被關(guān)閉或被屏蔽的中斷。

3、在保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場時，為了不使現(xiàn)場數(shù)據(jù)受到破壞或造成混亂，一般規(guī)定此時CPU不再響應(yīng)新的中斷請求。因此，在編寫中斷服務(wù)程序時，在保護(hù)現(xiàn)場之前要關(guān)中斷，在保護(hù)現(xiàn)場之后再開中斷；在恢復(fù)現(xiàn)場之前關(guān)中斷，在恢復(fù)現(xiàn)場之后再開中斷。第49頁/共73頁4.5.4中斷返回一、中斷返回中斷返回是指中斷服務(wù)完成后，CPU返回到原程序斷開的位置(即斷點(diǎn))，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷返回通過執(zhí)行中斷返回指令RETI來實(shí)現(xiàn)，該指令的功能是首先將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置0，以開放同級別中斷源的中斷請求；其次，從堆棧區(qū)把斷點(diǎn)地址取出，送回到程序計數(shù)器PC中。因此，不能用RET指令代替RETI指令。綜上所述，中斷處理過程用流程圖表示如圖4-12所示。圖4-12中斷處理過程流程圖

第50頁/共73頁二、中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)中斷請求后即進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷返回前，應(yīng)撤除該中斷請求，否則會引起另一次中斷。不同中斷源中斷請求的撤除方法是不一樣的。

1、定時器中斷請求的撤除對于定時器0或定時器1溢出中斷，CPU在響應(yīng)中斷后即由硬件自動清除其中斷標(biāo)志位TF0或TF1，無需采取其它措施。

2、串行口中斷的撤除對于串行口中斷，在CPU響應(yīng)中斷后，硬件不能清除中斷請求標(biāo)志TI和RI，必須在中斷服務(wù)程序中由軟件來清除相應(yīng)的標(biāo)志。

3、外部中斷的撤除外部中斷分為邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)兩種方式。

1）對于邊沿觸發(fā)的外部中斷0（INT0）或1（INT1），CPU在響應(yīng)中斷后由硬件自動清除其中斷標(biāo)志位IE0或IE1，無需采取其它措施。

2）對于電平觸發(fā)的外部中斷0（INT0）或1（INT1），其中斷請求撤除方法較復(fù)雜。因?yàn)?，CPU響應(yīng)中斷后，硬件會自動清除中斷請求標(biāo)志IE0或IEl，但由于加到或引腳的外部中斷請求信號并未撤除，中斷請求標(biāo)志IE0或IEl會再次被置1，所以在CPU響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除或引腳上的低電平。一般采用加一個D觸發(fā)器和幾條指令的方法來解決這個問題。

第51頁/共73頁

第一條指令使P1.0為0，因P1.0與D觸發(fā)器的異步置1端相連，Q端輸出為1，從而撤除中斷請求。第二條指令使P1.0變?yōu)?(撤除對Q的置1)，因此，Q繼續(xù)受CP控制，即新的外部中斷請求信號再來也能向80C51申請中斷。第二條指令是必不可少的，否則，新的外部中斷將無法產(chǎn)生。

由圖4-12可知，外部中斷請求信號不直接加INT0或INT1引腳上，而是加在D觸發(fā)器的CP端。由于D端接地，當(dāng)外部中斷請求的正脈沖信號出現(xiàn)在CP端時，Q端輸出為0，INT0或INT1為低，外部中斷向80C51發(fā)出中斷請求。在中斷服務(wù)程序中開始的三條指令可先在P1.0輸出一個寬度為2個機(jī)器周期的負(fù)脈沖，使D觸發(fā)器的Q端置1，然后由軟件來清除中斷請求標(biāo)志IE0或IEl。第52頁/共73頁4.680C51外部中斷擴(kuò)展與中斷系統(tǒng)的應(yīng)用

80C51單片機(jī)只有兩個外部中斷請求輸入端和，在實(shí)際應(yīng)用中，若外部中斷源超過兩個，就不夠用了，因此需擴(kuò)充外部中斷源，這里介紹兩種簡單的方法，定時器擴(kuò)展法和中斷加查詢擴(kuò)展法。定時器擴(kuò)展法用于外部中斷源個數(shù)不太多并且定時器有空余的場合。中斷加查詢擴(kuò)展法用于外部中斷源個數(shù)較多的場合，但因查詢時間較長，在實(shí)時控制中要注意能否滿足實(shí)時控制要求。

4.6.1用定時器作外部中斷源

80C51單片機(jī)有兩個定時器，具有兩個內(nèi)中斷標(biāo)志和外計數(shù)引腳，如在某些應(yīng)用中不被使用，則它們的中斷可作為外部中斷請求使用。此時，可將定時器設(shè)置成計數(shù)方式，計數(shù)初值可設(shè)為滿量程，通過外部輸入端T0（P3.4）或T1（P3.5）上發(fā)生負(fù)跳變時，計數(shù)器加1便產(chǎn)生溢出，向CPU發(fā)出中斷請求。利用此特性，可把T0腳或T1腳作為外部中斷請求輸入線，而計數(shù)器的溢出中斷作為外部中斷請求標(biāo)志。

第53頁/共73頁[例8]將定時器T1擴(kuò)展為外部中斷源。

解：將定時器T1設(shè)定為方式2（自動恢復(fù)計數(shù)初值），TL1和TH1的初值均設(shè)置為FFH，允許T1中斷，CPU開放中斷，源程序如下：

MOVTMOD，#60H MOVTH1，#0FFH MOVTL1，#0FFH SETBTR1 SETBET1 SETBEA

當(dāng)T1（P3.5）引腳的外部中斷請求輸入線發(fā)生負(fù)跳變時，TL1加1溢出使TF1置1，向CPU發(fā)出中斷申請，同時，TH1的內(nèi)容又自動送給TL1使TL1恢復(fù)初值。這樣，T1引腳每輸入一個負(fù)跳變，TF1都會置1，向CPU請求中斷，此時，T1腳相當(dāng)于邊沿觸發(fā)的外部中斷源輸入線。同理，也可使定時器T0擴(kuò)展為外部中斷源。第54頁/共73頁圖4-14利用擴(kuò)展成多個中斷源的原理圖4.6.2中斷和查詢相結(jié)合對多個外部中斷源，可采用一個外中斷或，利用中斷和查詢相結(jié)合的方法來解決多個外部中斷源的響應(yīng)問題。電路原理圖如圖4-14所示。

由圖可知，4個外部擴(kuò)展中斷源通過4個OC非門電路組成或非后再與（P3.3）相連，4個外部擴(kuò)展中斷源1

中斷源4中有一個或幾個出現(xiàn)高電平時則輸出為0，使腳為低電平，從而發(fā)出中斷請求。在中斷服務(wù)程序中，依次查詢P1.0～P1.3口的中斷源輸入狀態(tài)，就可以確定究竟是哪個中斷源提出中斷請求。然后，轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，4個擴(kuò)展中斷源的優(yōu)先級順序由軟件查詢順序決定，即最先查詢的優(yōu)先級最高，最后查詢的優(yōu)先級最低。

第55頁/共73頁[例9]：設(shè)計一個利用擴(kuò)展4個外中斷的中斷服務(wù)。

解：根據(jù)圖4-14所示，編程如下：

ORG0013H ；外部中斷1入口

AJMPINT1 ；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序入口

INT1：PUSHPSW ；保護(hù)現(xiàn)場

PUSHACCJNBP1.0，EXT0 ；中斷源查詢并轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷服務(wù)程序

JNBP1.1，EXT1 JNBP1.2，EXT2 JNBP1.3，EXT3EXIT：POPACC ；恢復(fù)現(xiàn)場

POPPSW RETI EXT0：

;中斷源1中斷服務(wù)程序

AJMPEXITEXT2：

；中斷源2中斷服務(wù)程序

AJMPEXITEXT3：

；中斷源3中斷服務(wù)程序

AJMPEXIT思考題：設(shè)計一個利用外部中斷0（INT0）擴(kuò)展5個中斷源的電路原理圖和程序。

仿真鏈接第56頁/共73頁4.6.3中斷系統(tǒng)的應(yīng)用中斷系統(tǒng)的初始化實(shí)質(zhì)上是針對4個與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP進(jìn)行控制和管理，具體步驟如下：

1、開CPU中斷總開關(guān)（EA）；

2、設(shè)置中斷允許寄存器IE中相應(yīng)的位，確定各個中斷源是否允許中斷；

3、對多級中斷設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP中相應(yīng)的位，確定各中斷源的優(yōu)先級別；

4、設(shè)置定時器控制寄存器TCON中相應(yīng)的位，確定外部中斷是邊沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)的觸發(fā)方式。第57頁/共73頁

[例10]：用89S51單片機(jī)控制一個交通信號燈系統(tǒng)，晶振采用12MHz。設(shè)設(shè)A車道與B車道交叉組成十字路口，A是主道，B是支道。設(shè)計要求如下：

1、用發(fā)光二極管模擬交通信號燈，用按鍵開關(guān)模擬車輛檢測信號；

2、正常情況下，A、B兩車道輪流放行，A車道放行50s，其中5s用于警告；B車道放行30s，其中5s用于警告。

3、在交通繁忙時，交通信號燈控制系統(tǒng)應(yīng)有手控開關(guān)，可人為地改變信號燈的狀態(tài)，以緩解交通擁擠狀況。在B車道放行期間，若A車道有車而B車道無車，按下開關(guān)K1使A車道放行15s；在A車道放行期間，若B車道有車而A車道無車，按下開關(guān)K2使B車道放行15s。

4、有緊急車輛通過時，按下K3開關(guān)使A、B車道均為紅燈，禁行20s。解：設(shè)計步驟如下：

一、總體設(shè)計思想根據(jù)設(shè)計要求，制定總體設(shè)計思想如下：

1、正常情況下運(yùn)行主程序，采用0.5秒延時子程序的反復(fù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)各種定時時間；

2、一道有車而另一道無車時，采用外部中斷1執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為低優(yōu)先級中斷；

3、有緊急車輛通過時，采用外部中斷0執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并設(shè)置該中斷為高優(yōu)先級中斷，實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套。第58頁/共73頁控制狀態(tài)P1口控制碼P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0未用未用B道綠燈B道黃燈B道紅燈A道綠燈A道黃燈A道紅燈A道放行，B道禁止F3H11110011A道警告，B道禁止F5H11110101A道禁止，B道放行DEH11011110A道禁止，B道警告EEH11101110A道禁止，B道禁止F6H11110110表4-2交通信號燈與控制狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系

二、硬件設(shè)計用12只發(fā)光二極管模擬交通信號燈，以89S51單片機(jī)的P1口控制這12只發(fā)光二極管，由于單片機(jī)帶負(fù)載能力有限，因此，在P1口與發(fā)光二極管之間用74LS07作驅(qū)動電路，P1口輸出低電平時，信號燈亮；輸出高電平時，信號燈滅。在正常情況和交通繁忙時，A、B兩車道的六只信號燈的控制狀態(tài)有五種形式，即P1口控制功能及相應(yīng)控制碼如表4-2所示。第59頁/共73頁

分別以按鍵K1、K2模擬A、B道的車輛檢測信號，開關(guān)K1按下時，B車道放行；開關(guān)K2按下時，A車道放行；開關(guān)K1和K2的控制信號經(jīng)異或取反后，產(chǎn)生中斷請求信號(低電平有效)，通過外部中斷1向CPU發(fā)出中斷請求；因此產(chǎn)生外部中斷1中斷的條件應(yīng)是：，可用集成塊74LS266（如無74LS266，可用74LS86與74LS04組合）來實(shí)現(xiàn)。采用中斷加查詢擴(kuò)展法，可以判斷出要求放行的是A車道(按下開關(guān)K1)還是B車道(按下開關(guān)K2)。以按鍵K0模擬緊急車輛通過開關(guān)，當(dāng)K0為高電平時屬正常情況，當(dāng)K0為低電平時，屬緊急車輛通過的情況，直接將K0信號接至（P3.2）腳即可實(shí)現(xiàn)外部中斷0中斷。綜上所述，可設(shè)計出硬件電路如圖4-15。第60頁/共73頁圖4-15交通燈模擬控制電路圖仿真鏈接第61頁/共73頁

三、軟件設(shè)計

1、主程序采用查詢方式定時，由R2寄存器確定調(diào)用0.5秒延時子程序的次數(shù)，從而獲取交通燈的各種時間。子程序采用定時器1方式1查詢式定時，定時器定時50ms，R3寄存器確定50ms循環(huán)10次，從而獲取0.5秒的延時時間。有車車道放行中

2、有車車道放行的中斷服務(wù)程序首先要保護(hù)現(xiàn)場，因需用到延時子程序和P1口，故需保護(hù)的寄存器有R3、P1、TH1和TL1，保護(hù)現(xiàn)