第七章機(jī)電傳動(dòng)課件

第七章定時(shí)、中斷和串行通信7-1

定時(shí)/計(jì)數(shù)器7-2

中斷技術(shù)7-3

串行通信7-1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器一．定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用1．計(jì)數(shù)功能：生產(chǎn)線上產(chǎn)品計(jì)數(shù)。每個(gè)產(chǎn)品通過得到一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器記錄脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值與設(shè)定值相等，啟動(dòng)包裝機(jī)器。檢測(cè)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈發(fā)出一個(gè)脈沖，計(jì)數(shù)器記錄一秒時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)，顯示轉(zhuǎn)速。二．定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理定時(shí)/計(jì)數(shù)器中的核心部件為可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器。預(yù)置初值后開始計(jì)數(shù)，直至計(jì)數(shù)值歸0或產(chǎn)生溢出，可申請(qǐng)中斷。計(jì)數(shù)器有加1計(jì)數(shù)或減1計(jì)數(shù)兩種形式。K1K2可預(yù)置初值計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求功能選擇啟動(dòng)控制內(nèi)部時(shí)鐘脈沖（定時(shí)）外部輸入脈沖（計(jì)數(shù)）溢出信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)初值例：設(shè)CTC中為8位加1計(jì)數(shù)器。按要求選擇功能和初值。1.要求檢測(cè)到100個(gè)脈沖，發(fā)中斷請(qǐng)求，通知CPU。選計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)初值為156。2.要求定時(shí)每隔100s時(shí)間，發(fā)一次中斷請(qǐng)求。設(shè)內(nèi)部時(shí)鐘周期1s選定時(shí)功能，計(jì)數(shù)初值為156。2．定時(shí)功能：用于實(shí)時(shí)控制，定時(shí)采樣、定時(shí)啟動(dòng)等。當(dāng)定時(shí)時(shí)間與設(shè)定值相等，執(zhí)行規(guī)定操作。7-1-1MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化編程步驟：1.功能選擇（定時(shí)/計(jì)數(shù)）； 2.位數(shù)選擇（8/13/16位）；3.啟動(dòng)方式選擇（內(nèi)部啟動(dòng)/外部啟動(dòng)）；4.啟動(dòng)控制（啟動(dòng)/停止）；5.恢復(fù)初值方式（自動(dòng)重裝/軟件重裝）；2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：T0、T1和四種工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3。用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的專用功能寄存器有兩個(gè)：TMOD和TCON。每個(gè)16位定時(shí)器由兩個(gè)專用功能寄存器組成：TH1、TL1和TH0、TL0。當(dāng)用做定時(shí)器時(shí)，它們的特點(diǎn)是每隔一個(gè)機(jī)器周期自動(dòng)加1操作；當(dāng)用做計(jì)數(shù)器時(shí)，外部輸入信號(hào)負(fù)跳變一次，自動(dòng)加1.一.定時(shí)器方式、控制專用寄存器1.TMOD定時(shí)器方式控制寄存器（89H）T1T01）功能選擇位C/T：=0，定時(shí)功能，計(jì)數(shù)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖；=1，計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)引腳T0(T1)輸入的負(fù)脈沖。2）方式選擇位M1、M0：4種工作方式：13/16/8位3）門控方式選擇位GATE：=0，非門控方式(內(nèi)部啟動(dòng))：

TRx=1，啟動(dòng)定時(shí)器工作；

TRx=0，停止定時(shí)器工作。=1，門控方式(外部啟動(dòng))：TRx=1且引腳INTx=1才啟動(dòng)。確定定時(shí)器工作方式指令：MOVTMOD，#方式字例：設(shè)T0用方式2非門控定時(shí)，T1用方式1門控計(jì)數(shù)。 MOV TMOD，#11010010B2.TCON定時(shí)器控制/狀態(tài)寄存器低四位與外部中斷有關(guān)系，我們?cè)诤竺娼榻B。1）啟動(dòng)控制位TR0、TR1=0，停止定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作=1，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作例：?jiǎn)?dòng)T0：SETB TR02）溢出中斷標(biāo)志位TF0、TF1定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出使TFx=1，引起中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)Tx中斷后，自動(dòng)清0TFx。3.可預(yù)置初值的16位加1計(jì)數(shù)器TH0、TL0、TH1、TL1預(yù)置T0初值指令： MOV TH0，#XH

MOV TL0，#XL7-1-2定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式1.方式013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。THx8位和TLx低5位組成13位加1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)外部脈沖個(gè)數(shù)：1～8192(213)如果定時(shí)時(shí)間(T=1s)：1s～8.19ms

定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式0的等效電路2.方式116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。THx8位和TLx8位組成16位加1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)外部脈沖個(gè)數(shù)：1～65536(216)定時(shí)時(shí)間(T=1s)：1s～65536×T=65.54ms

定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式1的等效電路8783.

方式2自動(dòng)恢復(fù)初值8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。TLx為8位加1計(jì)數(shù)器，THx為8位初值暫存器。用于需要重復(fù)定時(shí)和計(jì)數(shù)的場(chǎng)合。最大計(jì)數(shù)值：256(28)最大定時(shí)時(shí)間(T=1s)：256s8

定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式2的等效電路4.方式3T0分成2個(gè)8位定時(shí)器：TL0定時(shí)/計(jì)數(shù)器TH0只能作為定時(shí)器其中TL0占用T0控制位：C/T，TR0，GATE；TH0占用T1控制位：TR1和TF1,同時(shí)占用T1的中斷源。T1不能使用方式3工作

定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式3的等效電路7-1-3定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用計(jì)算時(shí)間常數(shù)X(計(jì)算初值)計(jì)數(shù)功能：X=2n-計(jì)數(shù)值 n：8/13/16定時(shí)功能：X=2n-t/T t：定時(shí)時(shí)間、T：機(jī)器周期定時(shí)器初始化編程：使用定時(shí)器工作之前，先寫入控制寄存器，確定好定時(shí)器工作方式，一般初始化編程格式：MOVTMOD，#方式字；選擇方式MOVTHx，#XH ；裝入Tx時(shí)間常數(shù)MOVTLx，#XL(SETBEA ) ；開Tx中斷(SETBETx)SETBTRx ；啟動(dòng)Tx定時(shí)器1.按實(shí)際需要選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)功能2.按時(shí)間或計(jì)數(shù)長(zhǎng)度選擇方式3.計(jì)算時(shí)間常數(shù)例1：由P1.0輸出方波信號(hào)，周期為2ms，設(shè)fosc=12MHz。2ms解：每隔1ms改變一次P1.0的輸出狀態(tài)。用T0的非門控定時(shí)方式1。計(jì)算時(shí)間常數(shù)：X=216-t/T=216-1000/1=0FC18H

START： MOV TMOD，#01H MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH SETB TR0 LOOP： JBC TF0，PTF0 SJMP LOOP PTF0： CPL P1.0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0FCH SJMP LOOP例2:P1.7驅(qū)動(dòng)LED亮1秒滅1秒地閃爍，設(shè)時(shí)鐘頻率為6MHz。長(zhǎng)定時(shí)方法：增加一個(gè)軟件計(jì)數(shù)器或一個(gè)硬件計(jì)數(shù)器。硬件方式：T0定時(shí)，T1計(jì)數(shù)。當(dāng)T0定時(shí)100ms后P1.0負(fù)跳變一次，T1計(jì)數(shù)滿5個(gè)跳變?yōu)?秒。START： MOVTMOD，#61H MOVTL1，#0FBH MOVTH1，#0FBH CLRP1.0 SETBTR1LOOP1： CPLP1.7LOOP2： MOVTL0，#3CH MOVTH0，#0B0H SETB TR0LOOP3: JBC TF0，LOOP4 SJMP LOOP3LOOP4： CPL P1.0 JBC TF1，LOOP1 SJMP LOOP2中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的重要指標(biāo)之一。

6-2-1中斷概念某人看書 執(zhí)行主程序 日常事務(wù)電話鈴響 中斷信號(hào)INT=0 中斷請(qǐng)求暫?？磿?/p>

暫停執(zhí)行主程序中斷響應(yīng)書中作記號(hào)當(dāng)前PC入棧 保護(hù)斷點(diǎn)電話談話 執(zhí)行I/O程序 中斷服務(wù)繼續(xù)看書 返回主程序 中斷返回日常事務(wù)程序中斷服務(wù)程序7-2

中斷技術(shù)一．兩種中斷1．可屏蔽中斷可編程控制“開中斷/關(guān)中斷”。軟件設(shè)置允許/禁止CPU響應(yīng)中斷。2．非屏蔽中斷不可編程控制“關(guān)中斷”。有中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU必須響應(yīng)。二．中斷優(yōu)先權(quán)1.當(dāng)同時(shí)有多個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別高的中斷請(qǐng)求。2.高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求信號(hào)可中斷低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)。三．中斷源能發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)的各種事件。如I/O設(shè)備、定時(shí)時(shí)鐘、系統(tǒng)故障、軟件設(shè)定等。

INTNMI微型機(jī)日常事務(wù)程序中斷服務(wù)程序1中斷服務(wù)程序27-2-2中斷處理過程一.中斷響應(yīng)條件1．有中斷請(qǐng)求信號(hào)2.系統(tǒng)處于開中斷狀態(tài)二．中斷響應(yīng)過程1．關(guān)中斷：屏蔽其它中斷請(qǐng)求信號(hào)。2．保護(hù)斷點(diǎn)：將斷點(diǎn)地址壓入堆棧保存，即當(dāng)前PC值入棧。3．尋找中斷源：中斷服務(wù)程序入口?PC，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)。4．保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：將中斷服務(wù)程序使用的所有寄存器內(nèi)容入棧。5．中斷處理：執(zhí)行中斷源所要求的程序段。6．恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)：恢復(fù)被使用寄存器的原有內(nèi)容。7．開中斷：允許接受其它中斷請(qǐng)求信號(hào)。8．中斷返回：執(zhí)行RETI指令，棧頂內(nèi)容?PC，程序跳轉(zhuǎn)回?cái)帱c(diǎn)處。7-2-3MCS-51中斷系統(tǒng)7-2-3 MCS-51中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)一．中斷源信號(hào)二.中斷允許控制2個(gè)外部中斷源信號(hào)：INT0、INT12個(gè)定時(shí)器T0、T1溢出中斷請(qǐng)求：TF0、TF11個(gè)串行口數(shù)據(jù)發(fā)送、接收結(jié)束中斷請(qǐng)求：TI、RI。三.2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)控制優(yōu)先級(jí)選擇開關(guān)：PS、PT1、PX1、PT0、PX0總允許開關(guān)：EA源允許開關(guān)：ES、ET1、EX1、ET0、EX07-2-4 中斷系統(tǒng)控制

一.中斷控制寄存器 1.中斷標(biāo)志位：

TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI登記各中斷源請(qǐng)求信號(hào)：=1，有中斷請(qǐng)求；=0，無中斷請(qǐng)求。CPU響應(yīng)中斷后，該中斷標(biāo)志自動(dòng)清零。TI，RI標(biāo)志必須軟件清零。 2.外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1=1：負(fù)邊沿觸發(fā)中斷請(qǐng)求；=0：低電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求。 3.中斷允許控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0=1開中斷；=0關(guān)中斷。 例：允許CPU響應(yīng)INT0的中斷請(qǐng)求

SETBEX0 SETBEA

4．中斷優(yōu)先級(jí)控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX02級(jí)優(yōu)先級(jí)：=1為高優(yōu)先級(jí)，=0為低優(yōu)先級(jí)。 同一優(yōu)先級(jí)別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級(jí)：

高INT0、T0、INT1、T1、SIO低。MCS-51中斷響應(yīng)的特點(diǎn)：一.中斷響應(yīng)周期時(shí)序每個(gè)機(jī)器周期采樣中斷標(biāo)志位，若有中斷請(qǐng)求，將在下一個(gè)機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行中斷查詢。 二.各中斷源中斷服務(wù)程序的入口地址 三.中斷響應(yīng)阻斷．1.當(dāng)CPU未執(zhí)行完一條指令。2．當(dāng)有同級(jí)或高級(jí)中斷服務(wù)。3．執(zhí)行RETI指令或訪問IE、IP的指令后，不能立即響應(yīng)中斷。 四.中斷返回中斷返回指令：

RETI=RET指令+通知CPU中斷服務(wù)已結(jié)束。中斷響應(yīng)時(shí)間正常中斷響應(yīng)時(shí)間至少為3～8個(gè)機(jī)器周期，如果有同級(jí)或高級(jí)中斷服務(wù)，將延長(zhǎng)中斷響應(yīng)時(shí)間。

7-2-5多中斷源系統(tǒng)當(dāng)外部中斷源多于中斷輸入引腳時(shí)，可采取以下措施：1.用定時(shí)器計(jì)數(shù)輸入信號(hào)端T0、T1作外部中斷入口引腳2.用串行口接收端RXD作外部中斷入口引腳3.用一個(gè)中斷入口接受多個(gè)外部中斷源，并加入中斷查詢電路。

7-2-6處理外部中斷舉例要求每次按動(dòng)按鍵，使外接發(fā)光二極管LED改變一次亮滅狀態(tài)。解：INT0輸入按鍵信號(hào)，P1.0輸出改變LED狀態(tài)。1．跳變觸發(fā)：每次跳變引起一次中斷請(qǐng)求。

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

SETB IT0 ；負(fù)跳變觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LED

RETI ；返回主程序單片機(jī)INT0P1.01+5V1．軟件等待按鍵釋放。2．硬件清除中斷信號(hào)。2.電平觸發(fā)：避免一次按鍵引起多次中斷響應(yīng)。單片機(jī)INT0P1.01+5V

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

CLR IT0 ；低電平觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LEDWAIT：JNB P3.2，WAIT；等按鍵釋放

RETI ；返回主程序7-3串行I/O接口SIO一.串行通訊的基本方式1.異步通訊以字符為傳送單位用起始位和停止位標(biāo)識(shí)每個(gè)字符的開始和結(jié)束字符間隔不固定，只需字符傳送時(shí)同步。異步通訊常用格式：一個(gè)字符幀異步通訊的雙方需要兩項(xiàng)約定：1.字符格式一幀字符位數(shù)的規(guī)定：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，起始位和停止位。2.波特率(位/秒)對(duì)傳送速率的規(guī)定例：要求每秒傳送120個(gè)字符，每幀為10位。解：B=120×10=1200波特 每位0.83ms數(shù)據(jù)位傳輸率=120×8=960位/秒2.同步通訊以一串字符為一個(gè)傳送單位，字符間不加標(biāo)識(shí)位，在一串字符開始用同步字符標(biāo)識(shí)，硬件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。D0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位二.串行接口功能1.發(fā)送器：并串?dāng)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，添加標(biāo)識(shí)位和校驗(yàn)位，一幀發(fā)送結(jié)束，設(shè)置結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。2.接收器：串并數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，檢查錯(cuò)誤，去掉標(biāo)識(shí)位，保存有效數(shù)據(jù)，設(shè)置接收結(jié)束標(biāo)志，申請(qǐng)中斷。3.控制器：接收編程命令和控制參數(shù)，設(shè)置工作方式：同步/異步、字符格式、波特率、校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位與同步時(shí)鐘比例等。三.串行數(shù)據(jù)傳送方向單工通訊：數(shù)據(jù)單向傳送。半雙工通訊：數(shù)據(jù)可分時(shí)雙向傳送。全雙工通訊：可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。發(fā)送器接收器發(fā)送器接收器7-3-1MCS-51串行接口

1個(gè)全雙工串行接口，可同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。串行接口輸入/輸出引腳：TXD(P3.1)、RXD(P3.0)數(shù)據(jù)格式(P.237圖)：按不同方式，一幀位數(shù)8/10/11發(fā)送/接收時(shí)，數(shù)據(jù)皆低位在前。一幀字符發(fā)送/接收結(jié)束，置位標(biāo)志位(TI/RI)并申請(qǐng)SIO中斷。中斷控制：中斷允許位ES中斷入口：0023HD0D1D2D3D4D5D6D7停止位起始位D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D8停止位起始位D7一.串行接口控制1.數(shù)據(jù)緩沖器SBUF發(fā)送SBUF和接收SBUF共用一個(gè)地址99H 。 1）發(fā)送SBUF存放待發(fā)送的8位數(shù)據(jù)，寫入SBUF將同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送。 發(fā)送指令： MOV SBUF，A2）接收SBUF存放已接收成功的8位數(shù)據(jù)，供CPU讀取。 讀取串行口接收數(shù)據(jù)指令：

MOVA，SBUF2.串行口控制/狀態(tài)寄存器SCON(98H)SM0，SM1：選擇串行口4種工作方式。SM2：方式2、方式3的多機(jī)通訊控制位，在這兩種方式中，如果SM2為1,則接收到的第9位（RB8）為0時(shí)不激活RI。REN：允許接收控制位，REN=1，允許接收；REN=0，禁止接收,由軟件控制。3.節(jié)電控制寄存器PCONSMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍，SMOD=0，則不加倍。TB8發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，可用作校驗(yàn)位和地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位RB8：接收的第9位數(shù)據(jù)位或停止位TI：發(fā)送中斷標(biāo)志，發(fā)送一幀結(jié)束，TI=1，必須軟件清零RI：接收中斷標(biāo)志，接收一幀結(jié)束，RI=1，必須軟件清零二.串行接口的工作方式

SM0，SM1選擇四種工作方式。(1)方式0：同步移位寄存器方式。用于擴(kuò)展并行I/O接口。1.一幀8位，無起始位和停止位。2.RXD：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。

TXD：同步脈沖輸出端，每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)位。3.波特率B=fosc/12

如：fosc=12MHz， B=1MHz，每位數(shù)據(jù)占1s。4.發(fā)送過程：寫入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收過程：REN=1且RI=0，啟動(dòng)接收，一幀接收完畢，RI=1。

發(fā)送時(shí)序?qū)懭隨BUFRXD輸出TXDTID0D1D2D3D4D5D6D7寫REN=1RI=0RXD輸入RI接收時(shí)序(a)(b)(2)方式1

8位數(shù)據(jù)異步通訊方式。1.一幀10位：8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)起始位(0)，1個(gè)停止位(1)。2.RXD：接收數(shù)據(jù)端。TXD：發(fā)送數(shù)據(jù)端。3.波特率：用T1作為波特率發(fā)生器，B=(2SMOD/32)×T1溢出率。4.發(fā)送：寫入SBUF，同時(shí)啟動(dòng)發(fā)送，一幀發(fā)送結(jié)束，TI=1。

接收：REN=1，允許接收。接收完一幀，若RI=0且停止位為1(或SM2=0)，將接收數(shù)據(jù)裝入SBUF，停止位裝入RB8，并使RI=1；否則丟棄接收數(shù)據(jù)，不置位RI。當(dāng)REN=1，CPU開始采樣RXD引腳負(fù)跳變信號(hào)，若出現(xiàn)負(fù)跳變，才進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，先檢測(cè)起始位，若第一位為0，繼續(xù)接收其余位；否則，停止接收，重新采樣負(fù)跳變。數(shù)據(jù)采樣速率為波特率16倍頻，在數(shù)據(jù)位中間，用第7、8、9個(gè)脈沖采樣3次數(shù)據(jù)位，并3中取2保留采樣值。寫入SBUF采