單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)：第6章 定時(shí)計(jì)數(shù)器與中斷系統(tǒng)

1、第6章 定時(shí)/計(jì)數(shù)器與中斷系統(tǒng)6.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制6.2 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及管理6.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)綜合應(yīng)6.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及控制6.1.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)6.1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式6.1.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器6.1.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器常數(shù)的計(jì)算6.1.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)稱定時(shí)器，8031單片機(jī)有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：定時(shí)器0（T0）和定時(shí)器1（T1）。它們都有定時(shí)器或事件計(jì)數(shù)的功能，可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。T0由2個(gè)特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成，T1則由TH1和TL1構(gòu)成。作計(jì)數(shù)器時(shí)，通過(guò)引腳T0（P

2、3.4）和T1（P3.5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)從1到0的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器就自動(dòng)加1。計(jì)數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的1/24。6.1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器還有4種工作模式，也就是每個(gè)定時(shí)器可構(gòu)成4種電路結(jié)構(gòu)模式。在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同，在模式3，兩個(gè)定時(shí)器的模式不同。下面以T1為例，分述各種工作模式的特點(diǎn)和用法。1模式0圖6-1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1（T0）工作模式0 2模式1圖6-2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1（T0）工作模式13模式2圖6-3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1（T0）工作模式2 4模式3圖6-4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1（T0）工作模式36.1.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)

3、器控制寄存器定時(shí)器共有2個(gè)控制寄存器TMOD和TCON，由軟件寫(xiě)入TMOD和TCON 兩個(gè)8位寄存器，設(shè)置各個(gè)定時(shí)器的操作模式和控制功能。1工作模式控制寄存器TMOD（89H）圖6-5 定時(shí)器工作模式寄存器TMOD2定時(shí)器控制寄存器TCON（88H） 圖6-6 定時(shí)器工作模式寄存器TCON 6.1.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器常數(shù)的計(jì)算1計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算把計(jì)數(shù)器計(jì)滿為零所需要的計(jì)數(shù)值設(shè)定為C，計(jì)數(shù)初值設(shè)定為T(mén)C，由此可得到公式：TC=M-C式中，M為計(jì)數(shù)器模值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式0時(shí)M為213；在方式1時(shí)M為216；在方式2和方式3時(shí)M為28。2定時(shí)器初值的計(jì)算在定時(shí)器模式下，計(jì)數(shù)器由單片機(jī)

4、主脈沖經(jīng)12分頻后計(jì)數(shù)。因此，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間T的公式：T=（M-TC）T計(jì)數(shù) 上式也可寫(xiě)成：TC=M-T/ T計(jì)數(shù)式中，M為模值，和定時(shí)器的工作方式有關(guān)；T計(jì)數(shù)是單片機(jī)振蕩周期TCLK的12倍；TC為定時(shí)器的定時(shí)初值。 6.2 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及管理6.2.1 中斷請(qǐng)求與控制6.2.2 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)6.2.3 中斷控制6.2.4 中斷響應(yīng)過(guò)程6.2.1 中斷請(qǐng)求與控制圖6-7 中斷流程6.2.2 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1外部中斷源由P3.2端口線引入，低電平或下降沿引起。由P3.3端口線引入，低電平或下降沿引起。2內(nèi)部中斷源（如圖6-8所示）T0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷，由T0回零溢出引起。T1：定時(shí)/計(jì)數(shù)

5、器1中斷，由T1回零溢出引起。TI/RI：串行I/O中斷，完成一幀字符發(fā)送/接收引起。6.2.3 中斷控制1中斷允許寄存器IE（A8H）IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址A8H，位地址分別是A8HAFH。IE控制CPU對(duì)中斷源總的開(kāi)放或禁止以及每個(gè)中斷源是否允許中斷。其格式如圖6-9所示。2中斷優(yōu)先寄存器IP（B8H）IP在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址分別是B8HBFH，IP用來(lái)鎖存各中斷源優(yōu)先級(jí)的控制位，其格式如圖6-10所示。 圖6-9 中斷允許寄存器IE圖6-10 中斷優(yōu)先寄存器IP6.2.4 中斷響應(yīng)過(guò)程單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)

6、機(jī)器周期S6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷標(biāo)志，如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，將在再下一個(gè)機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。中斷得到響應(yīng)后自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，由硬件將程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)，然后將對(duì)應(yīng)的中斷矢量裝入程序計(jì)數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向中斷矢量地址單元中去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。 下列任何一種情況存在中斷申請(qǐng)將被封鎖：（1）CPU正在執(zhí)行一個(gè)同級(jí)或高一級(jí)的中斷服務(wù)程序。（2）當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令還未執(zhí)行完。（3）當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是RETI或?qū)E，IP寄存器進(jìn)行讀/寫(xiě)指令，執(zhí)行這些指令后至少再執(zhí)行一條指令才會(huì)響應(yīng)中斷。6.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)綜合應(yīng)用【例6.2】設(shè)MCS-51單片

7、機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率CLK為6MHZ，請(qǐng)編出利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0在P1.0引腳上產(chǎn)生周期為2秒，占空比為50%的方波信號(hào)的程序（1）主程序 任務(wù)： 1）T0工作方式的設(shè)定： 選擇方式1（16位方式） （最大定時(shí)131ms） 2）定時(shí)常數(shù)的設(shè)定： TC=216-100ms/2s =15536=3CB0H 即：TH0應(yīng)裝3CH，TL0應(yīng)裝B0H。3）中斷管理： 允許T0中斷，開(kāi)放總中斷 即：IE應(yīng)裝10000010B。 4）啟動(dòng)定時(shí)器T0： SETBTR0 5）設(shè)置軟件計(jì)數(shù)器初值：（如使用R7） 即R7應(yīng)裝0AH 6）動(dòng)態(tài)停機(jī)：SJMP$主程序如下：MAIN：MOVTMOD，#01H；設(shè)定T0為方式1M

8、OVTH0，#3CH；裝入定時(shí)常數(shù)高8位MOVTL0，#0B0H；裝入定時(shí)常數(shù)低8位MOVIE，#82H；開(kāi)放T0中斷SETBTR0；啟動(dòng)T0MOVR7，#0AH；設(shè)置軟件計(jì)數(shù)器SJMP$（2）中斷服務(wù)程序 任務(wù)：1）恢復(fù)T0常數(shù)； 2）軟件計(jì)數(shù)器減1； 3）判斷軟件計(jì)數(shù)器是否為0。為0時(shí)，改變P1.0狀態(tài)，并恢復(fù)軟件計(jì)數(shù)器初值；不為0時(shí)中斷返回。程序如下：TOINT：MOVTL0，#0B0H；恢復(fù)定時(shí)常數(shù)MOVTH0，#3CH；DJNZR7，NEXTCPLP1.0 MOVR7，#0AHNEXT：RETI完整程序如下：ORG0000H AJMP MAINORG 000BH AJMPTOINTORG 0030H MAIN：MOVTMOD，#01H