《《中断定时串口》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《中断定时串口》PPT课件.ppt（47页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第5章中断系统、定时器/计数器与串行口,5.1 MCS-51单片机中断系统 中断是指计算机暂时停止原程序执行转而为外部设备服务(执行中断服务程序)，并在服务完后自动返回原程序执行的过程。5.1.1 中断系统结构及中断控制 89C51单片机有5个中断源（89C52有6个），可实现二级中断服务程序嵌套。,图5-1 中断系统结构示意图,1.中断源,2.中断控制定时器控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中断允许寄存器IE和中断优先级寄存器IP,(1)定时器控制寄存器(TCON),TCON(88H),D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,（2）串行口控制寄存器（SCON）98H,TI
2、串行口发送中断请求标志位。当发送完一帧串行数据后，由 硬件置1；在转向中断服务程序后，用软件清0。RI串行口接收中断请求标志位。当接收完一帧串行数据后，由硬件置；在转向中断服务程序后，用软件清0。,（3）中断允许控制寄存器（IE）0A8H,(5)中断优先级控制 A.中断优先级控制寄存器（IP）0B8H,B.中断查询顺序 当同时接收到几个同一优先级的中断请求时，响应哪个中断源则取决于内部硬件查询顺序。中断源 同级自然优先级 INT0 最高 T0 INT1 T1 串行口 最低C.中断嵌套（2个中断优先级）由IP设定高、低两级优先级原则：允许高中断低，禁止低中断高和同级中断,5.1.2 中断响应及中
3、断处理过程 89C51单片机中断过程分为中断采样、中断查询、中断响应、中断处理和中断返回等几个阶段。1.中断采样（外部中断采样）在每个机器周期的S5P2时刻对芯片引脚INT0（P3.2）和INT1（P3.3）进行采样。（1）电平触发方式 中断标志直接反映外部中断引脚的状态，无记忆功能，低电平时间至少需保持一个机器周期，才能保证中断请求能被采样到。（2）负跳变触发方式 在两个相邻机器周期采样到的是先高电平后低电平，则中断请求有效，由硬件将IE0或IE1置1，具有记忆功能，负脉冲的宽度也应至少为一个机器周期。,2.中断查询 由CPU测试TCON和SCON中各标志位的状态，中断查询在指令执行的每个机
4、器周期中不停地重复进行。3.中断响应（1）产生硬件调用，将断点地址压入堆栈。（2）中断封锁 A、CPU正处在为一个同级或高级的中断服务中。因为当一个中断被响应时，要把对应的优先级触发器置位，封锁了低级和同级中断。B、查询中断请求的机器周期不是当前指令的最后一个机器周期。目的在于确保当前指令的完整执行。C、当前指令是返回指令（RET，RETI）或访问IE、IP的指令。在执行完这些指令之后，还应再继续执行一条指令，然后才能响应中断。89C51对中断查询的结果不作记忆，当有新的查询结果出现时，因为以上原因而被拖延的查询结果将不复存在，其中断请求也就不能再被响应了。,（3）中断响应时间 响应时间为38
5、个机器周期，如果遇到中断受阻的情况，则中断响应时间会更长一些。4.中断处理（中断服务）5.中断返回 CPU执行RETI指令时，把响应中断位置的优先级触发器复位，再从堆栈中弹出断点地址送入程序计数器PC，以便从断点处重新执行被中断的主程序。,5.1.3 中断请求的撤销1.定时中断请求的撤销 定时中断响应后，硬件自动把标志位（TF0或TF1）清0，因此定时中断的中断请求是自动撤销的。2.脉冲方式外部中断的撤销 中断响应时自动撤销，在中断服务过程中有新的下跳变会重新置位中断标志位。3.电平方式外部中断请求的撤销 中断响应时自动撤销，在中断返回后仍然为低电平将会再次响应中断。4.串行中断请求撤销 由软
6、件（程序）清除标志位。,5.1.4 外部中断源的扩展,1.用定时器作外部中断源,MCS-51单片机有两个定时器，具有两个内中断标志和外计数引脚，如在某些应用中不被使用，则它们定时器中断可作为外部中断请求使用。此时，可将定时器设置成计数方式，计数初值可设为满量程，则它们的计数输入端T0（P3.4）或T1（P3.5）引脚上发生负跳变时，计数器加1产生溢出中断。利用此特性，可把T0脚或T1脚作为外部中断请求输入线，而计数器的溢出中断作为外部中断请求标志。【例5.1】将定时器0扩展为外部中断源n解：将定时器0设定为方式2（自动恢复计数初值），TH0和TL0的初值均设置为FFH，允许定时器0中断，CPU
7、开放中断。源程序如下：,MOVTMOD,#06H MOVTH0,#0FFH MOVTL0,#0FFH SETBTR0 SETBET0 SETBEA 当连接在T0（P3.4）引脚上的外部中断请求输入线发生负跳变时，TL0加1溢出，TF0置1，向CPU发出中断申请，同时，TH0的内容自动送至TL0使TL0恢复初值。这样，T0引脚每输入一个负跳变，TF0都会置1，向CPU请求中断。此时，T0脚相当于边沿触发的外部中断源输入线。同样，也可将定时器1扩展为外部中断源。,2.中断和查询相结合,一个外中断扩展成多个外中断的原理图,由图可知，4个外部扩展中断源通过 4个OC门电路组成线或取非后再与/INT0（
8、P3.2）相连；4个外部扩展中断源EXINT0EXINT3中有一个或几个出现高电平则输出为0，使/INT0脚为低电平，从而发出中断请求。因此，这些扩充的外部中断源都是电平触发方式（高电平有效）。CPU执行中断服务程序时，先依次查询P1口的中断源输入状态，然后，转入到相应的中断服务程序，4个扩展中断源的优先级顺序由软件查询顺序决定，即最先查询的优先级最高，最后查询的优先级最低。,中断服务程序如下：ORG0003H;外部中断0入口AJMPINT0;转向中断服务程序入口INT0:PUSHPSW;保护现场 PUSHACC JBP1.0,EXT0;中断源查询并转相应中断服务程序 JBP1.1,EXT1
9、JBP1.2,EXT2 JBP1.3,EXT3EXIT:POPACC;恢复现场 POPPSW RETIEXT0:;EXINT0中断服务程序AJMPEXITEXT1:;EXINT1中断服务程序AJMPEXITEXT2:;EXINT2中断服务程序AJMPEXITEXT3:;EXINT3中断服务程序AJMPEXIT同样，外部中断1也可作相应的扩展。,5.1.5 处理外部中断举例,要求每次按动按键，使外接发光二极管LED改变一次亮灭状态。解：INT0输入按键信号，P1.0输出改变LED状态。1跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。,ORG 0000H；复位入口 AJMP MAINORG0003H；中断入
10、口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOV SP，#40H；设栈底SETBIT0；开总允许开关SETBEX0；开INT0中断SETBEA；负跳变触发中断H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPL P1.0；改变LEDRETI；返回主程序,1软件等待按键释放。2硬件清除中断信号。,2.电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。,ORG 0000H；复位入口 AJMP MAINORG0003H；中断入口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOV SP，#40H；设栈底 CLRIT0；低电平触发中断SETBEX0；开INT0中断SET
11、BEA；开总允许开关H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPL P1.0；改变LEDWAIT：JNBP3.2，WAIT；等按键释放RETI；返回主程序,5.2 定时/计数器,5.2.1 定时器/计数器的组成,5.2.2 定时/计数器的定时和计数功能,1.计数功能 所谓计数是指对外部事件进行计数。外部事件以脉冲的形式通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）输入到定时/计数器。下降沿时，计数器的值加1。89C51在每个机器周期的S5P2期间采样T0和T1引脚的输入电平，计数脉冲的频率不能高于振荡脉冲频率的1/24。2.定时功能 定时功能也是通过计数器的计数功能来
12、实现的，计数脉冲来自单片机的内部，每个机器周期产生一个计数脉冲，计数器加1。根据定时时间的要求计算出计数器的预置值（定时常数）。,5.2.3 定时器/计数器的控制寄存器1.定时器控制寄存器（TCON）,2.工作方式控制寄存器（TMOD）,5.2.4 定时/计数器工作方式1.方式0(13位定时/计数器方式),最大计数值：213=8192,定时时间(T)=（213-计数初值）机器周期例:设单片机晶振频率为12MHz，使用定时器1以方式0产生周期为 500s的等宽正方波连续脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。计算计数初值(213-X)110-6=25010-6 1111 1000 0000 01
13、10B F 8 0 6 H TH1 TL1 TMOD寄存器初始化(确定工作方式)TMOD=0000 0000B 启动T1(TCON中的TR1位控制定时的启动和停止),MOV TMOD，#00H；设置T1为工作方式0 MOV TH1，#0F8H；设置计数初值 MOV TL1，#06H MOV IE，#00H；禁止中断LOOP：SETB TR1；启动定时LOOP1：JBC TF1，LOOP2；查询计数溢出 AJMP LOOP1LOOP2：MOV TH1，#0F8H；重新设计数初值 MOV TL1，#06H CLR TF1；计数溢出标志位清“0”CPL P1.0；输出取反 AJMP LOOP；重复循
14、环,2.方式1(16位定时/计数器方式),8,最大计数值：216=65536,3.方式2(8位自动重装定时/计数器方式),最大计数值：28=256,3.方式(3定时/计数器方式)（1）工作方式3下的定时计数器T0,（2）工作方式3下的定时器计数器1 T1设置为方式3，停止工作。如果T0已工作在方式3，则T1只能工作在方式0方式1或方式2下，通常工作于方式2为串行口提供波特率时钟，只需设置好工作方式和计数初值，便可自动运行。,应用举例：设89C51单片机的时钟频率为6MHz，试编写利用T0产生1s 定时的程序。ORG 0000H LJMP MAIN；上电，转向主程序 ORG 000BH；T0的中
15、断入口地址 AJMP SERVE；转向中断服务程序 ORG 0030H；主程序MAIN：MOV SP，#60H；设堆栈指针 MOV B，#0AH；设循环次数 MOV TMOD，#01H；设置T0工作于模式1 MOV TL0，#0B0H；装入计数值低8位 MOV TH0，#3CH；装入计数值高8位 SETB TR0；启动定时器T0 SETB ET0；允许T0中断 SETB EA；允许CPU中断 SJMP；等待中断中断服务程序：SERVE：MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH；重新赋计数值 DJNZ B，LOOP CLR TR0；1s定时到，停止T0工作LOOP：RETI；中断返回
16、 END,5.3 串行接口,5.3.1 串行接口的功能与结构1.串行接口的功能 89C51单片机中的串行接口是一个全双工串行通信接口，能同时发送、接收数据，也能用作同步移位寄存器。,2.串行接口结构,5.3.2 串行接口控制,1.数据缓冲器SBUF发送SBUF和接收SBUF共用一个地址99H。1）发送SBUF存放待发送的8位数据，写入SBUF将同时启动发送。发送指令：MOVSBUF，A2）接收SBUF存放已接收成功的8位数据，供CPU读取。读取串行口接收数据指令：MOV A，SBUF,3.节电控制寄存器PCON（87H）SMOD(PCON.7)：波特率加倍控制位。SMOD=1，波特率加倍，SM
17、OD=0，则不加倍。,2.串行口控制/状态寄存器SCON(98H),SM0，SM1：选择串行口4种工作方式。SM2：多机控制位，用于多机通讯。REN：允许接收控制位，REN=1，允许接收；REN=0，禁止接收。TB8：发送的第9位数据位，可用作校验位和地址/数据标识位RB8：接收的第9位数据位或停止位TI：发送中断标志，发送一帧结束，TI=1，必须软件清零RI：接收中断标志，接收一帧结束，RI=1，必须软件清零,5.3.3 串行接口的工作方式,1.方式0：同步移位寄存器方式。用于扩展并行I/O接口。A.一帧8位，无起始位和停止位。B.RXD：数据输入/输出端。TXD：同步脉冲输出端，每个脉冲对
18、应一个数据位。C.波特率Baud=fosc/12如：fosc=12MHz，Baud=1MHz，每位数据占1s。D.发送过程：写入SBUF，启动发送，一帧发送结束，TI=1。接收过程：REN=1且RI=0，启动接收，一帧接收完毕，RI=1,例：使用74HC164的并行输出端接8支发光二极管，利用它的串入并出功能，将发光二极管从左向右依次点亮。,MOV SCON，#00H；串行口方式0工作 CLR ES；禁止串行中断 MOV A，#80H；发光管从左边亮起DELR：CLR P1.0；关闭并行输出 MOV SBUF，A；串行输出 JNB TI，；状态维持 SETB P1.0；开启并行输出 ACALL
19、 DELAY；状态维持 CLR TI；清发送中断标志 RR A；发光组合中断标志 AJMP DELR；继续,2.方式1：8位数据异步通讯方式,A.一帧10位：8位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。B.RXD：接收数据端。TXD：发送数据端。C.波特率：用T1作为波特率发生器，Baud=(2SMOD/32)T1溢出率。D.发送：写入SBUF，同时启动发送，一帧发送结束，TI=1。接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且停止位为1(或SM2=0)，将接收数据装入SBUF，停止位装入RB8，并使RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。当REN=1，CPU开始采样RXD引脚负跳变
20、信号，若出现负跳变，才进入数据接收状态，先检测起始位，若第一位为0，继续接收其余位；否则，停止接收，重新采样负跳变。数据采样速率为波特率16倍频，在数据位中间，用第7、8、9个脉冲采样3次数据位，并3中取2保留采样值。,3.方式2和方式3：9位数据异步通讯方式,A.一帧为11位：9位数据位，1个起始位(0)，1个停止位(1)。第9位数据位在TB8/RB8中，常用作校验位和多机通讯标识位。B.RXD：接收数据端，TXD：发送数据端。C.波特率：方式2：Baud=(2SMOD/64)fosc。方式3：Baud=(2SMOD/32)T1溢出率。D.发送：先装入TB8，写入SBUF并启动发送，发送结束
21、，TI=1 接收：REN=1，允许接收。接收完一帧，若RI=0且第9位为1(或SM2=0)，将接收数据装入接收SBUF，第9位装入RB8，使RI=1；否则丢弃接收数据，不置位RI。,4.计算波特率,方式0为固定波特率：Baud=fosc/12方式2可选两种波特率：Baud=(2SMOD/64)fosc 方式1、3为可变波特率，用T1作波特率发生器。Baud=(2SMOD/32)T1溢出率T1为方式2的时间常数：X=28-t/T溢出时间：t=(28-X)T=(28-X)12/foscT1溢出率=1/t=fosc/12(28-X)波特率Baud=(2SMOD/32)fosc/12(28-X)串行口
22、方式1、3，根据波特率选择T1工作方式，计算时间常数T1选方式2：TL1=TH1=X=28-fosc/122SMOD/(32B)T1选方式1用于低波特率，需考虑T1重装时间常数时间。,5.3.4串行口的应用,串行口初始化编程格式：SIO：MOV SCON，#控制状态字；写方式字且TI=RI=0(MOV PCON，#80H)；波特率加倍(MOV TMOD，#20H)；T1作波特率发生器(MOV TH1，#X)；选定波特率(MOV TL1，#X)(SETB TR1)(SETB EA)；开串行口中断(SETB ES),发送程序：先发送一个字符，等待TI=1后再发送下一个字符。,1.查询方式：TRAM
23、：MOV A，R0；取数据 MOVSBUF，A；发送一个字符WAIT：JBCTI，NEXT；等待发送结束SJMPWAITNEXT：INCR0；准备下一次发送SJMPTRAM,2.中断方式：ORG 0023H；串行口中断入口 AJMP SINTMAIN：；初始化编程TRAM：MOV A，R0；取数据MOV SBUF，A；发送第一个字符 H：SJMP H；其它工作 SINT：CLR TI；中断服务程序INC R0MOV A，R0；取数据MOV SBUF，A；发送下一个字符RETI,接收程序：REN=1、RI=0等待接收，当RI=1，从SBUF读取数据。,1.查询方式：WAIT：JBCRI，NEXT
24、；查询等待SJMPWAITNEXT：MOVA，SBUF；读取接收数据MOVR0，A；保存数据INCR0；准备下一次接收SJMPWAIT,2.中断方式：ORG0023HAJMPRINTMAIN：；初始化编程 H：SJMPH；其它任务 RINT：CLRRI；清中断标志MOVA，SBUF；读取接收数据MOVR0，A；保存数据INCR0RETI,例：由串行接口发送带偶校验位的ASCII码数据块。设拟发送的是位于片内RAM30H3FH单元的ASCII码数据。单片机采用12MHz晶振，串行接口工作于方式1，定时器/计数器1用作波特率发生器，电源控制专用寄存器PCON中的SMOD位为0，发送的波特率要求为1
25、200。相应的发送程序为TSTART：MOV TMOD，#20H；置定时器/计数器1工作于方式2的定时器方式 MOV TL1，#0E6H；定时器/计数器1预置数 MOV TH1，#0E6H；定时器/计数器1置重装载数 MOV SCON，#40H；置串行接口工作于方式1 MOV R0，#30H；R0作地址指针，指向数据块首址 MOV R7，#10H；R7用作计数器，置拟发送字节数 SETB TR1；启动定时器/计数器1 LOOP：MOV A，R0；取待发送的一个字节 MOV C，P；取奇偶标志，若奇为1，若偶为0 MOV ACC.7，C；加偶校验位 MOV SBUF，A；启动串行接口发送 WAIT：JNB TI，WAIT；等发送完毕 CLR TI；清TI标志，为下一字节发送做准备 INC R0；指向数据块下一待发送字节的地址 DJNZ R7，LOOP；若拟发送数据未发送完，则继续发送 RET,
