单片机应用系统设计教学课件,第五讲：中断与定时,本讲重点： 中断概念,响应条件,处理原则,中断服务; 定时器/计数器工作方式1,2的用法;,单片机应用系统设计教学课件,单片机的中断系统,单片机应用系统设计教学课件,数据的输入/输出传送方式,查询传送方式(LOOK UP)： 传送前一方先查询另一方的状态，若已经准备好就传送，否则就继续查询/等待,中断传送方式(IRQ)： 一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传送,无条件传送方式： 一方对另一方来说总是准备好的,直接存储器存取方式(DMA)： 双方直接通过总线传送数据, 不经CPU中转,中断,单片机应用系统设计教学课件,CPU在执行一个程序时，对系统发生的更重要事件作出反应；CPU暂停执行的程序，保留断点后自动转去处理相应的程序，处理完该事件后，返回断点，继续完成被打断的程序。,中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志 提高CPU效率 解决速度矛盾 实现并行工作 应付突发事件,中断定义,单片机应用系统设计教学课件,单片机的中断源及中断矢量,51子系列允许5个(52子系列6个)中断源： 2个外部中断请求：INT0，INT1 2个片内定时器/计数器T0和T1中断请求： TF0，TF1，(TF252子系列有T2） 1个串行口中断请求：TI/RI,单片机应用系统设计教学课件,单片机的中断矢量与优先级,中断矢量： MCS-51单片机的 5 个中断源分别对应有各自的中断服务程序入口地址中断矢量,最高优先级 最低优先级,单片机应用系统设计教学课件,中断控制及相关的SFR,中断允许控制：IE,中断请求标志：TCON及SCON,中断优先控制：IP,单片机应用系统设计教学课件,EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0,IE,中断允许寄存器IE (0A8H),EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位： 分别是INT0/1，Timer0/1，串行口的中断允 许控制位: =0 时禁止中断； =1 时允许中断。 ET2：T2中断允许控制位（仅52子系列有） =0 时禁止中断； =1 时允许中断。 EA：总的中断允许控制位（总开关）： =0 时禁止全部中断；=1 时允许中断。,单片机应用系统设计教学课件,定时器控制寄存器TCON(88H)位地址（88H8FH）,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,TCON,TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位： =0：定时器未溢出； =1：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。,TR0/TR1：定时器运行启停控制位： =0：定时器停止运行； =1：定时器启动运行。,TCON：Timer控制寄存器，是管理定时器工作的SFR（其中低4位管外部中断）,单片机应用系统设计教学课件,定时器控制寄存器TCON (88H),TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,TCON,IE0/IE1：外部中断申请标志位： =0：没有外部中断申请； =1：有外部中断申请。,IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位： =0：在INT0/INT1端申请中断的信号低电平有效; =1：在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变有效.,TCON：Timer控制寄存器，低4位管理外部中断,单片机应用系统设计教学课件,外部中断及中断请求的撤除,低电平/负脉冲INT0/INT1引脚可触发中断,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,TCON (88H),IT0/IT1：INT0/1的触发方式选择位： IT0/IT1 =0 时，INT0/INT1是低电平有效； IT0/IT1 =1 时，INT0/INT1是负跳变有效。,低电平触发 引脚上的低电平须持续到中断发生。若中断返回前仍未及时撤除低电平,将再次中断。,负脉冲触发 CPU在前一机器周期采到INT0/INT1引脚为高,后一机器周期采到为低才认为是一次中断请求。CPU 可记忆申请、可自动撤除中断申请。,单片机应用系统设计教学课件, TI：串行口发送数据中断请求标志位 1 申请中断； 0 不申请中断 当发送完一帧数据后，由硬件置“1”； 在中断服务程序中，由软件清“0”。,SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI, 串行口中断请求由TI和RI的逻辑或控制,SCON, RI：串行口接收数据中断请求标志位 1 申请中断； 0 不申请中断 当接收完一帧数据后，由硬件置“1”； 在中断服务程序中，由软件清“0”。,单片机应用系统设计教学课件, PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0,IP,PX0/PX1：INT0/1优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。 PS1：串行口中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。,中断优先级控制寄存器IP (0B8H),单片机应用系统设计教学课件,对同时发生多个中断申请时： 不同优先级的中断同时申请 先高后低 相同优先级的中断同时申请 按序执行 正处理低优先级中断又接到高级别中断 高打断低 正处理高优先级中断又接到低级别中断 高不理低,中断优先级处理原则,中断优先级,单片机应用系统设计教学课件,中断系统硬件结构,注:各中断允许控制位=0,开关断开； =1,开关接通,IE0,EX0,TF0,IE1,TF1,TI,ES,ET1,EX1,ET0,外部中断 请求0,外部中断 请求1,内部 定时器0,内部 定时器1,内部 串行口,T,R,RI,IE寄存器,EA位,IP寄存器,各单路开关,总开关,中断源标志位查询机构,高中断级中断请求,低中断级中断请求,中断入口,中断源标志位,INT0,INT1,中断入口,中断源标志位,单片机应用系统设计教学课件,中断请求采样 中断查询 中断响应,中断响应过程（硬件自动）,单片机应用系统设计教学课件,单片机的中断查询,CPU 在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个中断申请标志位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。,CPU识别中断申请的依据：,Tc,Ts,Tm,Tm,Tc=1/fosc Ts=2Tc Tm=12Tc=6Ts,S5,S6,S4,S3,S2,S5,S6,S4,S3,S2,S1,单片机应用系统设计教学课件,中断响应的条件,没有同级的中断或更高级别的中断正在处理；,在中断源提出了中断申请且CPU此前已经允许中断的前提下，还须满足以下三个条件:,正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期；,若正在执行RETI，或正在访问IE或IP寄存器,须执行完上述指令和下一条指令以后方能响应中断。,单片机应用系统设计教学课件,中断应用前后程序要做的几项工作,主程序（中断前） 开中断允许：必须（IE） 选择优先级：根据需要选择，可有/可无（IP） 设置控制位：INT0 INT1 外部中断触发设定 T0 T1定时中断设定 RI/TI串行设定,中断子服务程序（中断后） 进入中断服务后：保护现场，关中断， 退出中断服务前：恢复现场,开中断,设T0、T1的初 值,清TI/RI, 中断服务程序的最后一条指令必是 RETI,单片机应用系统设计教学课件,关中断 保护现场 开中断 中断服务 关中断 恢复现场 开中断 中断返回（RETI）,中断服务子程序基本框架,单片机应用系统设计教学课件,在CPU已经开放了外部中断允许的前提下： 在INT0/INT1引脚输入一个负脉冲或低电平， TCON寄存器中的IE0/IE1标志位自动变“1”， 检测到IE0/IE1变“1”后,将产生指令： LCALL 0003H(/0013H)执行中断服务程序, 并将IE0/IE1标志位自动清“0”,以备下次申请。,外部中断(INT0,INT1)申请过程,SETB IT0（CLR IT0） SETB PX0（CLR PX0） SETB EX0 SETB EA,SETB IT1（CLR IT1） SETB PX1（CLR PX1） SETB EX1 SETB EA,0003H RETI,0013H RETI,单片机应用系统设计教学课件,中断应用程序举例：,例：通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的内容左环移一位。 已知: (B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。,此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。,P1.0 P1.7,INT1,300,单片机应用系统设计教学课件,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ;中断矢量 LJMP INT MAIN：SETB EA ;开总中断允许“开关” SETB EX1 ;开分中断允许“开关” CLR PX1 ;0 优先级（也可不要此句） SETB IT1 ;边沿触发 MOV B,#01H ;给 B 寄存器赋初值 HERE：SJMP HERE ;原地等待中断申请,INT：MOV A，B ;自B寄存器中取数 RL A ;左环移一次 MOV B，A ;存回B,备下次取用 MOV P1，A ;输出到P1口 RETI ;中断返回,中断服 务程序,单片机应用系统设计教学课件,单片机的定时/计数器,单片机应用系统设计教学课件,2个16位定时器/计数器 (52系列有3个16位Timer) 定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数 计数器:对Tx引脚输入的负脉冲进行计数,与Timer工作有关的特殊功能寄存器： TCON 和 TMOD,定 时,单片机应用系统设计教学课件,Timer的2个特殊功能寄存器(TCON,TMOD),TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,定时器控制寄存器TCON (88H),TFx: Timer0/1计数溢出标志位。 =1 计数溢出； =0 计数未满 TFx标志位可用于申请中断或供CPU查询。 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: Timer0/1运行控制位。 =1 启动计数； =0 停止计数,单片机应用系统设计教学课件,GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,定时器方式寄存器TMOD (89H),T1,T0,M1,M0：工作方式定义位 ( 定义4 种方式 ):,C/T ：计数器/定时器选择位 = 1 外部事件计数器。对Tx引脚的负脉冲计数； = 0 片内时钟定时器。对机器周期脉冲计数定时,0 0：13位 Timer