數(shù)碼管靜態(tài)顯示及定時器和中斷應用15321PPT學習教案

1、會計學1數(shù)碼管靜態(tài)顯示及定時器和中斷應用數(shù)碼管靜態(tài)顯示及定時器和中斷應用15321第1頁/共43頁 使用LED顯示器時，要注意區(qū)分這兩種不同的接法。為了顯示數(shù)字或字符，必須對數(shù)字或字符進行編碼。七段數(shù)碼管加上一個小數(shù)點，共計8段。因此為LED顯示器提供的編碼正好是一個字節(jié)。TX實驗板用共陰LED顯示器，根據(jù)電路連接圖顯示16進制數(shù)的編碼已列在下表。 abcdegGNDfdpGNDabcefgddpabcdefgdpdpgfedcba5V（a）（b）共陰極共陽極第2頁/共43頁第3頁/共43頁第4頁/共43頁第5頁/共43頁ALEWRRDRXDTXDINT0EA/VP31X119X218RESE

2、T9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189C52PSENP10P11P12P13P14P15P16P17T0T1INT1P00P01P02P03P04P05P06P07P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27P20P21P22P

3、23abfcgdeDPY117421105ab cd e fg3dpdpabfcgdedpabfcgdedpabfcgdedpC06C28C39C412LEDDPY 4-LED12345678161514131211109R1KP00P01P02P03P04P05P06P075V第6頁/共43頁K99K10AK15FP10P11P12P13P14P15P16P17EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P

4、0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10VCC40GND20U189C52P10P11P12P13P14P15P16P17K00K11K22K33K55K66K77K88K44K11BK12CK13DK14E第7頁/共43頁第8頁/共43頁一、中斷的概念一、中斷的概念 CPUCPU在處理某一事件在處理某一事件A A時，發(fā)生了另一事時，發(fā)生了另一事件件B B請求請求CPUCPU迅速去處理（迅速去處理（中斷發(fā)生中斷發(fā)生）；）； CPUCPU暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B

5、 B（中斷響應和中斷服務中斷響應和中斷服務）；）； 待待CPUCPU將事件將事件B B處理完畢后，再回到原來事處理完畢后，再回到原來事件件A A被中斷的地方繼續(xù)處理事件被中斷的地方繼續(xù)處理事件A A（中斷返回中斷返回），這一過程稱為），這一過程稱為中斷中斷 。第9頁/共43頁MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點中斷請求中斷響應執(zhí)行中斷處理程序中斷返回第10頁/共43頁第11頁/共43頁 分時操作分時操作。CPU可以分時為多個可以分時為多個I/O設(shè)備設(shè)備服務，提高了計算機的利用率；服務，提高了計算機的利用率；實時響應實時響應。CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的能夠及時處理

6、應用系統(tǒng)的隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強；隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強；可靠性高可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。第12頁/共43頁第13頁/共43頁 1 1、（、（P3.2P3.2）可由）可由IT0(TCON.0)IT0(TCON.0)選擇其為低電平選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當有效還是下降沿有效。當CPUCPU檢測到檢測到P3.2P3.2引腳上引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE0(TCON.1)IE0(TCON.1)置置1 1，向，向CPUCP

7、U申請中斷。申請中斷。第14頁/共43頁 2 2、(P3.3(P3.3）可由）可由IT1(TCON.2)IT1(TCON.2)選擇其為低電平選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當有效還是下降沿有效。當CPUCPU檢測到檢測到P3.3P3.3引腳上引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)IE1(TCON.3)置置1,1,向向CPUCPU申請中斷。申請中斷。第15頁/共43頁 3 3、TF0TF0（TCON.5TCON.5），片內(nèi)定時），片內(nèi)定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T0T0溢出中斷請求標志。當定時溢出中斷請求標志。當定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T0T0發(fā)生發(fā)生

8、溢出時，置位溢出時，置位TF0TF0，并向，并向CPUCPU申請中斷。申請中斷。第16頁/共43頁 4 4、TF1TF1（TCON.7TCON.7），片內(nèi)定時），片內(nèi)定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T1T1溢出中斷請求標志。當定時溢出中斷請求標志。當定時/ /計數(shù)器計數(shù)器T1T1發(fā)生發(fā)生溢出時，置位溢出時，置位TF1TF1，并向，并向CPUCPU申請中斷。申請中斷。第17頁/共43頁 5 5、RIRI（SCON.0SCON.0）或）或TITI（SCON.1SCON.1），串行口），串行口中斷請求標志。當串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位據(jù)時置位RIRI或當串行口發(fā)或當串

9、行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位時置位TITI，向，向CPUCPU申請中斷。申請中斷。 第18頁/共43頁IT0（TCON.0），外部中斷），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。當當IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。時，為電平觸發(fā)方式。當當IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷），外部中斷0中斷請求標志位。中斷請求標志位。IT1（TCON.2），外部中斷），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷），外部中斷1中斷請求標志位。中斷請求標志位。TF0（TCON.5），定時），定

10、時/計數(shù)器計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。溢出中斷請求標志位。TF1（TCON.7），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。溢出中斷請求標志位。 第19頁/共43頁RI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位硬件置位RI。注意，。注意，RI必須由軟件清除。必須由軟件清除。TI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標志位。當），串行口發(fā)送中斷標志位。當CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀

11、，由硬就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位件置位TI。CPU響應中斷時，不能自動清除響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。必須由軟件清除。 第20頁/共43頁3.1.3 80C513.1.3 80C51中斷的控制中斷的控制 EX0(IE.0)，外部中斷，外部中斷0允許位；允許位；ET0(IE.1)，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T0中斷允許位；中斷允許位； EX1(IE.2)，外部中斷，外部中斷0允許位；允許位；ET1(IE.3)，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T1中斷允許位；中斷允許位；ES（IE.4)，串行口中斷允許位；，串行口中斷允許位；EA (IE.7)， CPU中斷允許（

12、總允許）位。中斷允許（總允許）位。第21頁/共43頁PX0（IP.0），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PT0（IP.1），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（IP.2），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（IP.3），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PS （IP.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；PT2 (IP.5) ，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。優(yōu)先級設(shè)定位。第22頁/共43頁PX0（IPH.0），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PT0（IPH.1

13、），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（IPH.2），外部中斷），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（IPH.3），定時），定時/計數(shù)器計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；優(yōu)先級設(shè)定位；PS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；PT2 (IPH.5) ，定時，定時/計數(shù)器計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。優(yōu)先級設(shè)定位。而而80C52單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級單片機有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器先級寄存器IP和和IPH中的相應位的狀態(tài)來規(guī)定的中的相

14、應位的狀態(tài)來規(guī)定的 。第23頁/共43頁第24頁/共43頁IPH = 0X08;PT1 = 1;IP = 0X40;PX1 = 1;第25頁/共43頁CPU同時接收到幾個中斷時，同時接收到幾個中斷時，首先響應優(yōu)先級別最首先響應優(yōu)先級別最高的中斷請求高的中斷請求。正在進行的中斷過程正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷中斷請求所中斷。正在進行的低優(yōu)先級中斷服務，正在進行的低優(yōu)先級中斷服務，能被高優(yōu)先級中斷能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷請求所中斷。 為了實現(xiàn)上述后兩條原則，為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀

15、態(tài)觸發(fā)器。個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置其中一個置1，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來，表示正在響應高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置所有的中斷請求；另一個置1，表示正在響應低優(yōu)，表示正在響應低優(yōu)先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求。第26頁/共43頁3.2.1 3.2.1 中斷響應條件和時間中斷響應條件和時間 第27頁/共43頁軟件定時軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了時間，降低了CPU的利用率。的利用率。采用時基電路定時采用時基電路定時：例

16、如采用：例如采用555電路，外接必電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時電要的元器件（電阻和電容），即可構(gòu)成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。由軟件進行控制和修改，即不可編程。采用可編程芯片定時采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強，使用靈活。在單片機的定時時功能強，使用靈活。在單片機的定時/計數(shù)器不計數(shù)器不夠用時，可以考慮進行擴展。夠用時，可以考慮進行擴展。

17、第28頁/共43頁一、定時一、定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)計數(shù)器的結(jié)構(gòu) 定時定時/計數(shù)器的實質(zhì)是加計數(shù)器的實質(zhì)是加1計數(shù)器（計數(shù)器（16位），由高位），由高8位和低位和低8位兩個寄存器組成。位兩個寄存器組成。TMOD是定時是定時/計數(shù)器的工作方式寄存計數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設(shè)置溢出標志的啟動和停止及設(shè)置溢出標志。 第29頁/共43頁二、定時二、定時/計數(shù)器的工作原理計數(shù)器的工作原理 加加1計數(shù)器計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源,一個是由一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)系

18、統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一分頻后送來；一個是個是T0或或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數(shù)器加沖計數(shù)器加1，當加到計數(shù)器為全，當加到計數(shù)器為全1時，再輸入一時，再輸入一個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使個脈沖就使計數(shù)器回零，且計數(shù)器的溢出使TCON中中TF0或或TF1置置1，向，向CPU發(fā)出中斷請求（定時發(fā)出中斷請求（定時/計計數(shù)器中斷允許時）。如果定時數(shù)器中斷允許時）。如果定時/計數(shù)器工作于定時計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。，則表示計數(shù)值已

19、滿。 可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是可見，由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值才是加加1計數(shù)器的計數(shù)值計數(shù)器的計數(shù)值。 第30頁/共43頁設(shè)置為定時器模式時設(shè)置為定時器模式時，加，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)（計數(shù)（1個機器周期等于個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的為晶振頻率的1/12）。）。計數(shù)值計數(shù)值N乘以機器周期乘以機器周期Tcy就就是定時時間是定時時間t 。設(shè)置為設(shè)置為計數(shù)器模式時計數(shù)器模式時，外部事件計數(shù)脈沖由，外部事件計數(shù)脈沖由T0或或T1引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的引腳輸入到計數(shù)器。在每個機器周期的S5P2

20、期間采期間采樣樣T0、T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數(shù)器加1，更新的計數(shù)值在下一個機器周期的更新的計數(shù)值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計期間裝入計數(shù)器。由于檢測一個從數(shù)器。由于檢測一個從1到到0的下降沿需要的下降沿需要2個機器周個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當晶振頻率為。當晶振頻率為12MHz時時，最高計數(shù)頻率不超過，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于，即計數(shù)脈沖的周期要大于2

21、 s。 第31頁/共43頁3.3.2 定時定時/計數(shù)器的控制計數(shù)器的控制 80C51單片機定時單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請。用于控制其啟動和中斷申請。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用于設(shè)置定時用于設(shè)置定時/計數(shù)器的計數(shù)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。其格式如下：式如下：第32頁/共43頁GATE：門控位。：門控位。GATE0時，只要用軟件使時，只要用軟件

22、使TCON中的中的TR0或或TR1為為1，就可以啟動定時，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；計數(shù)器工作；GATA1時，要用軟件使時，要用軟件使TR0或或TR1為為1，同時外部中斷引腳或也為，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。即此時定時器的啟計數(shù)器工作。即此時定時器的啟動多了一條件。動多了一條件。 :定時定時/計數(shù)模式選擇位。計數(shù)模式選擇位。 0為定時模式；為定時模式； =1為計數(shù)模式。為計數(shù)模式。M1M0：工作方式設(shè)置位。定時：工作方式設(shè)置位。定時/計數(shù)器有四種工作方式，計數(shù)器有四種工作方式，由由M1M0進行設(shè)置。進行設(shè)置。C/TC/TC/T第33頁/共

23、43頁二、控制寄存器二、控制寄存器TCON TCON的低的低4位用于控制外部中斷位用于控制外部中斷,已在前面介紹。已在前面介紹。TCON的高的高4位用于位用于控制定時控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：計數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下：TF1（TCON.7）：）：T1溢出中斷請求標志位。溢出中斷請求標志位。T1計數(shù)溢出時由硬件自計數(shù)溢出時由硬件自動置動置TF1為為1。CPU響應中斷后響應中斷后TF1由硬件自動清由硬件自動清0。T1工作時，工作時，CPU可隨時查詢可隨時查詢TF1的狀態(tài)。所以，的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志?？捎米鞑樵儨y試的標志。TF1也可也可以用軟件置以用

24、軟件置1或清或清0，同硬件置，同硬件置1或清或清0的效果一樣。的效果一樣。TR1（TCON.6）：）：T1運行控制位。運行控制位。TR1置置1時，時，T1開始工作；開始工作；TR1置置0時，時，T1停止工作。停止工作。TR1由軟件置由軟件置1或清或清0。所以，用軟件可控制定。所以，用軟件可控制定時時/計數(shù)器的啟動與停止。計數(shù)器的啟動與停止。TF0（TCON.5）：）：T0溢出中斷請求標志位，其功能與溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。類同。TR0（TCON.4）：）：T0運行控制位，其功能與運行控制位，其功能與TR1類同。類同。第34頁/共43頁3.3.3 定時定時/計數(shù)器的工作方式計數(shù)器

25、的工作方式 一、方式一、方式0 方式方式0為為13位計數(shù)位計數(shù)，由，由TL0的低的低5位（高位（高3位未用）和位未用）和TH0的的8位組成。位組成。TL0的低的低5位溢出時向位溢出時向TH0進位，進位，TH0溢出溢出時，置位時，置位TCON中的中的TF0標志，向標志，向CPU發(fā)出中斷請求。發(fā)出中斷請求。第35頁/共43頁定時器模式時定時器模式時有有:Nt/ Tcy 計數(shù)初值計算的公式為：計數(shù)初值計算的公式為：定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補法獲得定時器的初值還可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補法獲得。計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是計數(shù)模式時，計數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。引腳上的外部脈沖。13X=2 -

26、N門控位門控位GATE具有特殊的作用。當具有特殊的作用。當GATE=0時，經(jīng)反相后使時，經(jīng)反相后使或門輸出為或門輸出為1，此時僅由，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出控制與門的開啟，與門輸出1時，控制開關(guān)接通，計數(shù)開始；時，控制開關(guān)接通，計數(shù)開始；當當GATE=1時時，由外中斷，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控制引腳信號控制或門的輸出，此時控制與門的開啟由外中斷與門的開啟由外中斷引腳信號和引腳信號和TR0共同控制共同控制。當。當TR0=1時，外中斷引腳信號時，外中斷引腳信號引腳的引腳的高電平啟動計數(shù)高電平啟動計數(shù)，外中斷引腳信號引腳的，外中斷引腳信號引腳的低電平停低電平停止計數(shù)止計數(shù)。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。 第36頁/共43頁16X=2 -N二、方式二、方式1 方式方式1的計數(shù)位數(shù)是的計數(shù)位數(shù)是16位，由位，由TL0作為低作為低8位、位