• 单片微机原理P2:80C51外部中断与定时器系统


    0. 外部中断

      书上的废话当然是很多的了,对于中断我想大家应该早就有一个很直观的认识,就是“设置断点,执行外部外码,然后返回断点”这样的三个过程。中断给系统提供了一个良好的响应模式。当然了,响应中断的时候记得保护现场,这是写汇编的良好习惯。
      80C51一共是5个中断源,这五个中断源分别是外部中断0,1定时器中断0,1,串口中断。
     
    1. 我们现在先来看外部中断:
    一般开外部中断分为4个步骤(不用查询的方式的话):
    1. 设置触发方式(IT0/IT1)
    2. 开启外部中断(EX0/EX1)
    3. 设定优先级(IP寄存器)
    4. 开启总中断(EA)
    查询方式只是多了一步看IE的值而已
      代码(汇编代码)
    SETB IT1
    SETB EX1
    SETB PX1 ;设定外部中断1为高级中断
    SETB EA
      (C51代码)
    IT1 = 1;
    EX1 = 1;
    PX1 = 1;
    EA = 1;
       (如果不用AJMP $那种方式等待中断,通过查询IE0/IE1的状态,我们应该这样写)
    LOOP:
            JB IE0, EVENT_OCCUR:
            LJMP LOOP
            EVENT_OCCUR:
            ;这里相当于可以是中断处理程序
            CLR IE0     ;记得清掉IE0的状态
            LJMP LOOP
    2. 外部中断相关寄存器位:
      
    IE0/IE1和IT0/IT1在TCON寄存器(88H),而EX0/EX1,EA在IE寄存器(A8H)
      IT0/IT1是设定外部中断0,1的触发方式的。比如当IT0为0时,是低电平触发,当INT0引脚(P3.2)为低电平时,IE置1,撤销的办法只有将外部输入的低电平变为高电平。当是下降沿触发时(INT0 = 1),则由硬件自动清0。
      IE0/IE1是中断请求位,当有中断请求的时候,这个位就会被置1,可以通过查询的方式来确定是否有中断的响应(闲的蛋疼的时候可以尝试下,就是简单的论询方式而已,JB判断一下即可)。
      注意如果设定IT0/IT1为低电平触发的时候一定要注意中断在引脚维持的时间,设置不好将引发玄学。如果引脚低电平维持时间太短,那么中断可能不会被响应,如果太长,有可能让中断处理程序执行完了都还没变回高,使得中断被一直响应。(低电平触发软件/硬件修改IE0/IE1是无效的)
      (PS:当然这种情况可以引入锁存器来解决,只要锁住INT0的信号为低电平就可以了,比如书上采用了D触发器,把外部中断接入D触发器的时钟断,D触发器的输入口接地,Q端接INT0,然后随便拿一个P口置D触发器异步置位端,这样一旦有中断响应,D触发器的输出为0,然后中断处理程序给对应的异步置位端1的信号,这样就可以保证在整个中断处理程序之内INT0的引脚都是1(撤销IE),中断处理程序结束后再把异步置位端为0,以便接受其他中断)。
      但是如果IT0/IT1为下降沿触发的时候就不会这样,如果处理器在两个机器周期扫描到INT0引脚的电平先后为高电平和低电平,那么就会设置中断标志位为1,直到中断被响应之前都不会被撤销,一旦中断响应后,硬件将自动将IE0/IE1置0。
      
      
      外部中断优先级的优先位设置也是在IP位中的(Interrupt Priority),在普通的80C51中,只能设定两个中断优先级(当然前面我们已经说了新型的可以达到4个了),中断优先级的自然顺序是规定好了的,是按照外部中断0,定时器中断0,外部中断1,定时器中断1,串口中断的顺序来定的。(在C51里面这些interrupt分别是0-4)在80C51中,中断是可以嵌套的,也就是遵循高级中断可以打断低级中断,同级中断不可以重入这样的规则,在80C51中,中断嵌套最大层数为两层。)
     
      3. 关于中断响应时间:
      处理器收到中断请求后,下一个机器周期是否转去执行中断服务子程序,还受到以下影响:
      ① 若当前机器周期不是处理器正在执行的指令的最后一个机器周期,则需要等到指令执行完成。
      ② 若正在执行RETI指令或者是其他读写与中断有关的寄存器IE、IP的指令,则需要在执行完该指令后,再执行一条指令,然后再转入中断服务子程序。
      ③ 中断返回后至少执行一条指令后才能响应新的中断。
      中断申请到执行第一条中断服务程序的最短时间是3个机器周期(优先权扫描1机器周期,LCALL指令2个机器周期)。若遇到不是执行指令的最后一个机器周期和正在执行RET、RETI或任何访问IE或IP寄存器指令时,则需要最长的等待时间不超过8个机器周期(3个最短周期,和5个最长等待周期。)
     
    1. 定时器/计数器中断

      定时器和计数器中断也是掌握怎么开的步骤就可以了,中断处理程序打的写法除了地址不一样其他没什么不一样。
     
      开定时器和计数器要有6个步骤:
    1. 设定TMOD(确定计数还是计时,确定什么方式)
    2. 设定定时or计数时间
    3. 打开ET0/ET1
    4. 打开TR0/TR1
    5. 设定优先级(IP寄存器)
    6. 开启总中断(EA)
     
      定时器/计数器中断在但单片机上的中断的引脚是P3.4(T0),P3.5(T1),当选定内部时钟时,对应的机器周期脉冲为f0sc/12(即对应晶振的12分频)。
      当定时器/计数器作为计数器时,其最大频率是晶振的24分频(Fosc / 24)。(因为采集一个下降沿需要两个机器周期)。
      当定时器/计数器作为定时器时,其最大频率是晶振的12分频(Fosc / 12)。周期T = 12*(1/f)
     
      1. 定时器/计数器相关寄存器:
      
      
      
      
      
      TH0/TL0,TH1/TL1这四个寄存器都是不能位寻址的,代表的是定时器/计数器0,定时器/计数器1的当前值,当我们开启定时器/计数器时前要设定他们的初值。
      TCON这个寄存器是上面提过的,现在我们来看属于定时器/计数器的那一部分,TR1/TR0是开启定时器/计数器的标志位,TF1/TF0是标识计数器/定时器满的标志位(当TH0/TL0的内容达到2^x - 1的时候(x代表的x位的计数器/定时器)),这个时候TF1/TF0就置1(和外部中断一样,我们也可以用查询这个位的状态方式来代替中断处理程序的方式)。
      IE位的ET1和ET0是允许定时/计数器标志位,不要和TR0/TR1搞混了。
      TMOD是一个不能位寻址的寄存器,只能整体操作。TMOD分为两个部分,其中高四位是对应设置T1,低四位对应设置的是T0。
      GATE位是计数器门控制位:当GATE = 0时,只要启动TR0/TR1定时器就开始工作。当GATE = 1时,还需要一个外加条件即INT1/INT0为0时才会启动计数。
      C/T位:当C/T = 0,为定时器,当C/T = 1,为计数器。
     
      M1M0位:设定定时器/计数器打的工作方式(一共四种)
     
      设定了工作方式后需要做的就是根据工作方式来设定T0/T1的初值了,只要记住这个公式就可以了:
      其中X的值取决于这是多少位的计数器or定时器,比如如果设定工作方式0,那么x应该为13
      说下几个比较值得注意的坑:
     
    1. 对于方式0,设定其初值的时候一定要记得其13位数的安排是TH0/TH1 8位,TL0/TL1 5位(而不是反过来)。
    比如,80C51的工作时钟为6MHZ,定时时间为800us,使用定时器0工作方式0,如何设定初值
      所以TH0的值是0F3H,TL0的值是10H(而不是TH0 = 1EH,TL0 = 70H)
     
      2. 除了方式2可以自动重装外(如果采用了定时器2的工作方式,对应定时器/计数器TH和TL一定要设定一样),其他方式当中断响应以后一定要给对应定时器/计数器TH和TL设定新的值,不然不会响应下一次中断。
     
    3. 方式3是一个比较特殊的定时方式,要注意只有T0才能设定为方式3,T1设定为方式3的时候会停止计数。
       
      我们可以看到如果设定为方式3的时候相当于把TH0和TL0拆成两个单独的8位计数器,其中TL0占用TR0和TF0,TH0占用TR1和TR0,TL0作为一个单独的8位计数器/定时器和其他定时器/计数器没有区别(只是是8位而已)。但是TH0不一样,由于它没有C/T位和GATE位控制,所以它只能作为一个定时器。
      在T0工作在方式3的时候,T1可以工作在方式0,1,2(由于TR1和TF1被TH0占用,所以想要停止T1工作只能把它的工作方式设定为工作方式3,同时也不能查询TF1的状态来看触发次数,只能直接查看TH1和TL1来看)。一般当我们设置T0为方式3时,T1会设置为方式2(自动填装),以方便串口的发送。
     
      那怎么打开T?比如我现在要打开定时器/计数器0,以工作方式1工作,定时为10ms(计算可知T0初值为0EC78H)
      (汇编代码)
    MOV TMOD, #00000001B
    MOV TH0, #0ECH
    MOV TL0, #78H
    SETB ET0
    SETB TR0
    SETB EA
    (C51)
    TMOD = 0x01;
    TH0 = 0xEC;
    TL0 = 0x78;
    ET0 = 1;
    TR0 = 1;
    EA = 1;
     
    2. 一些例子

      1. 编程实现INT1为高级中断,下降沿触发,T0设为低优先级中断,串行口设定为高优先级中断,其他中断禁止
      (汇编)
        ORG 0000H
        LJMP MAIN
        ORG 0100H
    MAIN:
        MOV IP, #014H    ; PS:PT1:PX1:PT0:PX0 = 10100(INT1高级中断,串口高级中断)
        SETB IT1            ;外部中断下降沿触发
        SETB EX1            ;允许外部中断1
        SETB ET1            ;允许定时器中断1
        SETB ES            ;打开串口中断
        SETB EA
    END                ;写汇编程序千万不要忘记写END
    (C51)
    int main()
    {
      IP = 0x14;
      IT1 = 1;
      EX1 = 1;
      ET1 = 1;
      ES = 1;
      EA = 1;
    
      return 0; 
    }
     
     
    2. 80C51单片机晶振频率为6MHZ,要求定时为10ms,定时器0工作在方式0,1,2时,定时器初值应该设置为多少?要求用16进制表示:
    解:
      方式0:2^13 - (6*10^6 * 10 *10^-3 )/12 = 3192 -> TH0(063H) TL0(018H)(注意TH0放高8位,TL0放低5位)。
      方式1:2^16 - (6*10^6 * 10 *10^-3 )/12 = 60536 -> TH0(0ECH) TL0(078H)
      方式2:2^8 - (6*10^6 * 10 *10^-3 )/12 < 0 (溢出不能设置)
     
    3. 用定时器/计数器T0产生时钟,使连接P1口的8盏灯循环点亮(1s一次),用中断方式编写
    (这一题定时为1s太长了,需要我们拓展,我们可以定时个10ms然后定100次就可以了,用循环队列的思想即可完成任务)
        ORG 0000H
        LJMP MAIN
        ORG 000BH
        LJMP EVENT_OCCUR
        ORG 0100H
    MAIN:
        MOV R0, #00H    ;设定队列初值0
    
        MOV P1, #01H
        MOV TMOD, #00000001B
        MOV TH0, #0ECH
        MOV TL0, #78H
        SETB ET0
        SETB TR0
        SETB EA
        AJMP $
    EVENT_OCCUR:
        CLR EA
        PUSH ACC     ;保护现场,虽然在这一题没必要
        INC R0
        CJNE R0, #100, NEXT_EVENT
        RL A
        MOV P1, A
        MOV R0, #00H
    
        NEXT_EVENT:
            MOV TH0, #0ECH    ;一定要记得重设初值
            MOV TL0, #78H
    
        POP ACC        ;恢复现场
        RETI
    END
       
      4. 测手速:统计两秒内按下按钮的次数,显示在数码管上,并且2S后让数码管清0
      (汇编代码)
    _CODE_SEGMENT:
        ORG 0000H
        LJMP START
        ORG 000BH
        LJMP BUTTON_HASED_PUSHED
        ORG 001BH
        LJMP EVENTLOOP_OCCUR
        ORG 0100H
    START:
        ;crystal oscillator frequency is 12MHZ
        
        ;Register 0 is uesd to log the number pushing actions 
        MOV R0,#00H
        
        ;register 1 is uesd to log the microsecond event times
        MOV R1,#00H
        
        MOV TH0,#0FFH
        MOV TL0,#0FFH
        
        MOV TH1,#0D8H
        MOV TL1,#0F0H
        
        MOV TMOD,#00010101B
        
        ;we must make time interrupt 1 is the advance interrupt
        MOV IP,#02H
    
        SETB ET0
        SETB TR0
        
        SETB ET1
        SETB TR1
        
        SETB EA
        LCALL DISPLAY_DIGITAL_NUM
        
        AJMP $
    BUTTON_HASED_PUSHED:
        INC R0
        UPDATE_DIGITL_NUM:
        LCALL DISPLAY_DIGITAL_NUM
        
        MOV TH0,#0FFH
        MOV TL0,#0FFH
        
        RETI
    EVENTLOOP_OCCUR:
        PUSH ACC
        
        INC R1
        CJNE R1,#200,NEXT_EVENT
        
        MOV R0,#00H
        LCALL DISPLAY_DIGITAL_NUM
        MOV R1,#00H
        
        NEXT_EVENT:
        MOV TH1,#0D8H
        MOV TL1,#0F0H
        
        POP ACC
        RETI
    DISPLAY_DIGITAL_NUM:
        CLR EA 
        PUSH ACC
        
        MOV A, R0
        MOV DPTR, #DIGITAL_NUM
        MOVC A, @A + DPTR
        MOV P2, A
        
        POP ACC
        SETB EA 
        RET
    _DATA_SEGMENT:
    DIGITAL_NUM:
        DB 0C0H, 0F9H, 0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,00H,90H 
        DB 88H, 83H, 0C6H, 0A1H, 86H, 8EH
    END
    (C51代码)
    #include<reg51.h>
    #define FinalOuccr 200
    
    unsigned char const digitalNumsSet[] 
                        = {0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0,
                           0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
                           0x00, 0x90, 0x88, 0x83, 
                           0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E};
                           
    enum StarterTime{ TH0_Start = 0xFF,
                      TL0_Start = 0xFF,
                      TH1_Start = 0xD8,
                      TL1_Start = 0xF0};
                      
    //-----------------------------------------------------
    void updateDigitalNumber(unsigned char const digitalNum);
    
    static int eventOccurTimes = 0, BtnPushedTimes = 0;
    
    void ButtonPushed()interrupt 1 using 0//中断1(定时器0中断),使用寄存器组0
    {
        BtnPushedTimes++;
        updateDigitalNumber(digitalNumsSet[BtnPushedTimes]);
        
        TH0 = TH0_Start;
        TL0 = TL0_Start;
    }
    
    void EventOccur()interrupt 3 using 1//中断3(定时器1中断),使用寄存器组1
    {
        eventOccurTimes++;
        if(eventOccurTimes == FinalOuccr)
        {
            BtnPushedTimes = 0;
            updateDigitalNumber(digitalNumsSet[BtnPushedTimes]);
            eventOccurTimes = 0;
        }
        TH1 = TH1_Start;
        TL1 = TL1_Start;
    }
    
    int main()
    {
        TH0 = TH0_Start;
        TL0 = TL0_Start;
        
        TH1 = TH1_Start;
        TL1 = TL1_Start;
        
        TMOD = 0x15;
        TCON = 0x50;
        IP = 0X02;
        ET0 = 1;
        ET1 = 1;
        EA = 1;
        
        while(1);
        
        return 0;
    }
    
    void updateDigitalNumber(unsigned char const digitalNum)
    {
        P2 = digitalNum;
    }
     
      仿真以及代码下载:http://pan.baidu.com/s/1gfsTeoF
     
     
     
     
  • 相关阅读:
    还需要做恰当的解读,此时你可能需要一些书:
    创业公司的架构演进史
    任务调度平台Cuckoo-Schedule
    ORACLE中死锁
    Action的模型绑定
    三次握手、四次握手、backlog
    Django框架
    扩展BootstrapTable的treegrid功能
    Identity Service
    Linux权限
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Philip-Tell-Truth/p/6264735.html
Copyright © 2020-2023  润新知