第3章-MCS-51中断系统与内部定时计数器.知识讲解
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mcs-51单片机计数器定时器详解【1】80C51单片机内部设有两个16位的可编程定时器/计数器。
可编程的意思是指其功能(如工作方式、定时时间、量程、启动方式等)均可由指令来确定和改变。
在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外,还有两个特殊功能寄存器(控制寄存器和方式寄存器)。
:从上面定时器/计数器的结构图中我们可以看出,16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成,即:T0由TH0和TL0构成;T1由TH1和TL1构成。
其访问地址依次为8AH-8DH。
每个寄存器均可单独访问。
这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。
此外,其内部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD和一个8位的定时控制寄存器TCON。
这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。
TMOD主要是用于选定定时器的工作方式;TCON主要是用于控制定时器的启动停止,此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。
当定时器工作在计数方式时,外部事件通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)输入。
定时计数器的原理:16位的定时器/计数器实质上就是一个加1计数器,其控制电路受软件控制、切换。
当定时器/计数器为定时工作方式时,计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生,即每过一个机器周期,计数器加1,直至计满溢出为止。
显然,定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。
因一个机器周期等于12个振荡周期,所以计数频率fcount=1/12osc。
如果晶振为12MHz,则计数周期为:T=1/(12×106)Hz×1/12=1μs这是最短的定时周期。
若要延长定时时间,则需要改变定时器的初值,并要适当选择定时器的长度(如8位、13位、16位等)。
当定时器/计数器为计数工作方式时,通过引脚T0和T1对外部信号计数,外部脉冲的下降沿将触发计数。
计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。
若一个机器周期采样值为1,下一个机器周期采样值为0,则计数器加1。
单片机中断系统和定时计数器在单片机的世界里,中断系统和定时计数器就像是两个得力的助手,为单片机的高效运行和精确控制发挥着至关重要的作用。
接下来,让我们一起深入了解一下这两个重要的概念。
首先,咱们来聊聊中断系统。
想象一下,单片机正在专心致志地执行着一个任务,突然有个紧急情况发生了,比如外部设备传来了一个重要的数据需要立即处理。
这时候,中断系统就像是一个“紧急警报器”,让单片机暂停当前的任务,迅速去处理这个紧急情况。
处理完之后,再回到原来被中断的地方继续执行之前的任务。
中断系统的好处那可太多了。
它大大提高了单片机的工作效率。
要是没有中断,单片机就得一直按照顺序依次执行任务,可能会错过一些关键的信息或者无法及时响应紧急事件。
有了中断,单片机就能在多个任务之间灵活切换,做到“分身有术”。
中断系统一般由中断源、中断允许控制、中断优先级控制和中断响应等部分组成。
中断源就是那些能引起中断的事件,比如外部中断、定时器中断、串口中断等等。
中断允许控制就像是一道“开关”,决定了是否允许某个中断源发出中断请求。
中断优先级控制则是用来确定当多个中断同时发生时,先处理哪个中断,后处理哪个中断。
再来说说定时计数器。
在很多实际应用中,我们经常需要对时间进行精确的测量和控制,这时候定时计数器就派上用场了。
比如说,我们要控制一个小灯每隔1 秒钟闪烁一次,或者要统计外部脉冲的个数,都可以用定时计数器来实现。
定时计数器的工作原理其实并不复杂。
它就像是一个不断计数的“小闹钟”。
可以设置为定时模式或者计数模式。
在定时模式下,它根据单片机内部的时钟信号进行计数,当计数值达到设定的值时,就会产生一个定时中断。
在计数模式下,它对外部输入的脉冲进行计数,当计数值达到设定值时,也会产生中断。
比如说,我们要实现一个 1 毫秒的定时,假设单片机的时钟频率是12MHz,那么一个机器周期就是 1 微秒。
如果我们要定时 1 毫秒,就需要设置定时计数器的初值,让它经过 1000 个机器周期后产生中断。
51单片机中断系统51单片机中断级别中断源默认中断级别序号(C语言用)INT0---外部中断0 最高0T0---定时器/计数器0中断第2 1INT1---外部中断1 第3 2T1----定时器/计数器1中断第4 3TX/RX---串行口中断第5 4T2---定时器/计数器2中断最低 5中断允许寄存器IE位序号DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0符号位EA ------- ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA---全局中允许位。
EA=1,打开全局中断控制,在此条件下,由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。
EA=0,关闭全部中断。
-------,无效位。
ET2---定时器/计数器2中断允许位。
EA总中断开关,置1为开;ET2=1,打开T2中断。
EX0为外部中断0(INT0)开关,……ET2=0,关闭T2中断。
ET0为定时器/计数器0(T0)开关,……ES---串行口中断允许位。
EX1为外部中断1(INT1)开关,……ES=1,打开串行口中断。
ET1为定时器/计数器1(T1)开关,……ES=0,关闭串行口中断。
ES为串行口(TX/RX)中断开关,……ET1---定时器/计数器1中断允许位。
ET2为定时器/计数器2(T2)开关,……ET1=1,打开T1中断。
ET1=0,关闭T1中断。
EX1---外部中断1中断允许位。
EX1=1,打开外部中断1中断。
EX1=0,关闭外部中断1中断。
ET0---定时器/计数器0中断允许位。
ET0=1,打开T0中断。
ET0=0,关闭T0中断。
EX0---外部中断0中断允许位。
EX0=1,打开外部中断0中断。
EX0=0,关闭外部中断0中断。
中断优先级寄存器IP位序号DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0位地址--- --- --- PS PT1 PX1 PT0 PX0-------,无效位。
PS---串行口中断优先级控制位。
MCS-51单片机的中断系统和定时/计数器中断系统在计算机应用系统中起着十分重要的作用,良好的中断系统能提高计算机对外界异步事件的处理能力和响应速度,从而扩大计算机的应用范围。
本章介绍MCS-51的单片机的中断系统和定时器/计数器。
1.1中断系统结构1.1.1 MCS-51中断系统的总体结构在单片机中,为了实现中断功能而配置的软件和硬件,称为中断系统。
中断系统的处理过程包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回。
如图5.1所示,MCS-51中断系统的总统结构,图中包括:5个中断请求源,4个用于中断控制和管理的可编程和可位寻址的特殊功能寄存器(中断请求源标志寄存器TCON 及SCON ,中断允许控制寄存器IE 和中断优先级控制寄存器IP ),提供两个中断优先级,可实现二级中断嵌套,且每一个中断源可编程为开放或屏蔽。
1.1.2 中断请求源及相关的特殊功能寄存器TCON 和SCON所谓中断源就是引起中断的原因或发出中断请求的中断来源。
在51子系列中有五个中断源(52子系列为6个)它们是:图5.1 中断系统总体结构INT——外部中断0请求,低电平或脉冲下降沿有效。
由P3.2引脚输入。
INT——外部中断1请求,低电平或脉冲下降沿有效。
由p3.3引脚输入。
1T0——定时器/计数器0溢出中断请求。
外部计数脉冲由P3.4引脚输入。
T1——定时器/计数器1溢出中断请求。
外部计数脉冲由P3.5引脚输入。
TX/RX——串行中断请求。
当串行口完成一帧发送或接受时,请求中断。
每一个中断源都对应有一个中断请求标志位来反映中断请求状态,这些标志位分布在特殊功能寄存器TCON和SCON中。
1. 定时器/计数器控制寄存器TCONTCON为定时器/计数器的控制寄存器,它同时也锁存T0、T1溢出中断源标志、外部中断请求标志,与这些中断请求源相关的位含义如下:TCON(88H):INT)为边沿触发或电平触发方式的控制位。
IT0(TCON.0):选择外部中断请求0(0INT引脚位低电平时向CPU申请中断;IT0=1,为边沿触发方IT0=0,为电平触发方式,0INT输入脚上的高到低的负跳变时向CPU申请中断。