单片机原理与接口技术实验指导（c语言版） (7)

PT1：T1中断优先级控制位。 PX1：外部中断1优先级控制位。 PT0：T0中断优先级控制位。 PX0：外部中断0优先级控制位。

当某几个中断源在IP寄存器相应位同时为1或0，有内部查询确定优先级，优先级先响应先查询的中断请求。CPU查询的顺序是：

INT0—>T0—>INT1—>T1—>TI/RI—>T2

中断优先原则：（概括为四句话） 1）、低级不打断高级 2）、高级不睬低级 3）、同级不能打断 4）、同级、同时中断，事先约定。

例：设有如下要求，将T0、外中断1设为高优先级，其它为低优先级，求IP的值。

IP的首3位没用，可任意取值，设为000，后面根据要求写就可以了 PS PT1 PX1 PT0 PX0 — — — 0 0 0 0 0 1 1 0 因此，最终，IP的值就是06H。

例：在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。

响应次序：定时器0－＞外中断1－＞外中断0－＞实时器1－＞串行中断

3. 中断处理过程

（1） 中断请求

中断请求是由是有硬件完成的，当又中断请求时，中断请求标志位会硬件自动置1，系统就会检测到这个请求信息。

（2） 中断响应

1） 中断响应的条件：

中断响应是CPU对中断请求响应的过程，包括保护断点和将程序转向中断服务的入口地址。必须满足的条件是： ①中断源发出中断请求 ②终端总允许位EA=1 ③申请中断的中断源允许 2） 中断响应过程：

首先，中断系统通过硬件自动生成长调用指令，该指令将自动把断点地址压入堆栈保护。然后，将对应的中断入口地址装入程序计数器PC（有硬件自动执行），使程序转向该中断的入口地址，执行中断服务程序。

MCS-51系列单片机各中断源的入口地址由硬件事先设定，使用时，通

常在者些中断入口地址存放一条绝对调转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序的其实地址中。

（3） 中断处理

中断处理就是执行中断服务程序。中断服务程序从中断入口地址开始执行，到返回指令RETI为止，一般包括两个部分：一是保护现场，二是完成中断源请求的服务。 需要注意的问题：

1） 各个中断源的入口地址之间只相隔8个字节，不可能放得下中断服

务程序，故在中断入口地址单元通常存放一条无条件转移指令，可将中断服务程序存放在存储器的其它空间。

2） 若要在只执行当前中断服务程序是禁止其它更高优先级中断，需要

软件禁止相应优先级高的中断，在中断返回后再开放中断。 3） 中断服务程序中用到的寄存器要进行保护。

（4） 中断返回

中断返回是指中断服务完成之后，计算机返回原来的断开位置（即断点），

继续执行原来的程序。中断返回由返回指令RETI来实现。该指令的功能是把断点地址从堆栈中弹出，送回到程序计数器PC，此外，还要通知通知中断系统已经完成中断处理，并同时清楚优先级状态触发器。

需要注意的是不能用“RET”来代替“RETI”。

总结起来，整个中断处理的过程就是四个阶段：中断请求、中断响应、中断处理、中断返回。CPU相应中断后，在3—8个机器周期内就会执行用户的中断服务程序，程序员在中断服务程序中实现所需要的中断处理，处理完成后返回到原程序继续执行。

实验7 定时器实验

1、实验目的

1．全面掌握定时器及中断的运用 2．了解时钟的工作原理和编程方法 2、实验原理

在工业检测、控制中，很多场合都要用到计数或者定时功能。例如对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、作串行口的波特率发声器等。MCS－51 单片机内部有两个可编程的定时器/计数器，以满足这方面的需要。

它们具有两种工作模数（计数器模式、 定时器模式）和四种工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器（SFR）中，通过对它的SFR 的编程，可以方便的选择工作模数和工作方式。

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）。

1) 定时/计数器T0、T1工作原理

定时/计数器实质上是一个加1计数器，它可以工作在定时方式，也可以工作在计数方式，两种工作方式实际上都是对脉冲计数，只不过所计脉冲的来源不一样。

·定时方式

定时方式，计数器的计数脉冲来自自振荡器的12分频后的脉冲（Fosc/12），及对系统机器周期计数。每过一个机器周期，计数器TH0、TL0、（TH1、TL1）加1，直至计满预设的个数，TH0、TL0、（TH1、TL1）回零，定时/计数器溢出中断标志位TF0（TF1）被置位，产生溢出中断。

·计数方式

计数器T0、T1的计数脉冲分别来自引脚T0（P3.4）或引脚T1（P3.5）上的外部脉冲。计数器对外部能充的下降沿进行加1计数，直至计满，则回零，定时/计数器的中断标志位置1，产生中断。由于检测一个人由1到0的跳变需要2个机器周期，故计数脉冲的频率不能超过Fosc/24。

2）定时器/计数器的方式寄存器TMOD

定时器方式控制寄存器TMOD 在特殊功能寄存器中，字节地址为89H，无位地址。TMOD 的格式如下图所示。

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0

由图可见，TMOD 的高4 位用于T1，低4 使用于T0。4 种符号的含义如下：

GATE：门控制位。GATE 和软件控制位TR、外部引脚信号INT 的状态，共同控制定时器／计数器的打开或关闭。

GATE＝1 时，T0、T1 是否计数要受到外部引脚输入电平的控制，INT0 引脚控制T0、INT1 引脚控制T1。可用于测量在INT0 和INT1 引脚出现的正脉冲的宽度。若GATE＝0，即不使能门控功能，定时计数器的运行不受外部输入引脚INT0、INT1 的控制。

C／T：定时器／计数器选择位。C/T＝1，为计数器方式；C／T＝0，为定时器方式。 当为定时器模式时，内部计数器对晶振脉冲12 分频后的脉冲计数，该脉冲周期等于机器周期，所以可以理解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时间，所以称为定时器模式。在计数器模式时，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数，允许的最高计数频率为晶振频率的1/24。

M1M0：工作方式选择位，定时器／计数器的4 种工作方式由M1M0 设定。 M1/M0 工作方式 0 0 工作方式0（13位方式） 0 1 工作方式1（16位方式） 1 0 工作方式2（8位自动装入计数初值方式） 1 1 工作方式3（T0为2 个8位方式）

例如：设置T0工作于定时、自启动、方式2，设置语句为：MOV TMOD,#02H 3）定时器/计数器控制寄存器TCON

TCON 在特殊功能寄存器中，字节地址为88H，位地址(由低位到高位)为88H~8FH，由于有位地址，十分便于进行位操作。

TCON 的作用是控制定时器的启停，标志定时器溢出和中断情况。TCON 的格式如下图所示。

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

其中，TFl、TRl、TF0 和TR0 位用于定时器／计数器；IE、ITl、IE0 和IT0 位用于中断系统。

各位定义如下：

TF1：定时器1 溢出标志位。当计时器1 计满溢出时，由硬件使TF1 置“1”，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清“0”，在查询方式下用软件清“0”。

TR1： 定时器1 运行控制位。由软件清“0”关闭定时器1。当GATE=1，且INT1 为高电平时，TR1 置“1”启动定时器1；当GATE=0，TR1 置“1”启动定时器1。

TF0： 定时器0 溢出标志。其功能及操作情况同TF1。 TR0： 定时器0 运行控制位。其功能及操作情况同TR1。 IE1： 外部中断1 请求标志。

IT1： 外部中断1 触发方式选择位。 IE0： 外部中断0 请求标志。

IT0： 外部中断0 触发方式选择位。 4）定时器/计数器的初始化

由于定时器/计数器的功能是由软件编程确定的，所以一般在使用定时/计数器前都要对其进行初始化，使其按设定的功能工作。初始化的步骤一般如下：

1、确定工作方式（ 即对TMOD 赋值）； 2、预置定时或计数的初值；

定时/计数器的工作方式不同，其最大计数值也不同，即其模值不同，由于采样加1

计数，为了是计数满后回零，计数初值应该为负。计算机中的负值用补码表示，求补码的方法是用模减去该负数的绝对值。

·计数器初值求法

计数负数：计数初值=模—X（其中X为要计的脉冲的个数）

定时方式：计数初值=【t/MC】补=模—[t/MC] (其中t为预定时间，MC为单片机

的机器周期，MC=12/Fosc)

例如：要计50个脉冲的计数初值

方式0：C=（32H）补=2000H—32H=1FCEH

方式1：C=（32H）补=10000H—32H=1F9CH 方式2：C=（32H）补=100H—32H=CEH

·初值装入方法

方式0是13位的，计数初值的高8位装入TH0（TH1）,低5位装入TL0（TL1）

的低5位。对于上面的例子按如下方式进行：

1FCEH=00011111110 01110 TH0 TL0 （其中高三位无效）

方式1为16位，只需将初值的低8位给TL0（TL1）,高8位给TH0（TH1）。

方式2为8位自动装入初值方式，初值既要装入TH0(TH1),也要装入TL0(TL1)。但是当计数溢出产生中断之后，在终端服务程序中，用户不需要在人为的软件装入初值，它会自动装入初值。

3、根据需要开放定时器/计数器的中断（直接对IE位赋值）；

4、启动定时器/计数器（若已规定用软件启动，则可把TR0或TR1置“1”；若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚加启动电平。）当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时。

3、实验内容

使用定时器T0，控制一个LED灯的亮灭。灯的闪烁频率为40ms。 4 实验步骤

（1）新建工程timer

（2）在keil集成开发环境下，编写并输入程序，保存为timer.asm（timer.c）； （3）在工程源文件中添加文件light.asm（timer.c）； （3）编译、连接并生成目标文件；

（4）进入调试状态，单步运行程序，查看片内片外存储器对应单元的数据变化情况。 （5）全速运行程序，观察运行结果。 4 实验参考程序 //端口定义

sbit ledport=P1^0; //============================================

//函 数 名: main()

//功能描述: 利用定时器T0实现时钟功能 //输入参数: 无 //输出参数: 无

//=========================================== void main(void) { TMOD=0x01; //T0定时器工作方式1 TH0=0x63; TL0=0xC0; //40MS中断

ET0=1; //开定时器T0中断 EA=1; //开总中断 TR0=1; //启动定时器T0 while(1);

}

//============================================== //函 数 名: ISR_T0() //功能描述: T0中断函数

//输入参数: 无 //输出参数: 无

//============================================== void ISR_T0(void) interrupt 1 {

TH0=0x63; TL0=0xC0; //重装20MS中断 if(ledport==1)ledport=0; else ledport=1; }

实验8 流水灯控制实验

1 实验目的

（1）熟悉并行接口P0~P3的内部结构 （2）掌握I/O口的基本控制。 2实验原理

（1）8051单片机有4个并行双向I/O口P0、P1、P2、P3，外设可以直接连接在这几个接口

上，每个端口可以按字节输入输出，也可以按位进行输入输出。下面对P0~P3接口的功能进行描述。

P0口：①可以作输入输出口，外接输入输出设备。

需要用户注意的是在作为输入口时，应先对该口写“1”，再进行读操作。 ②在有外接存储器和I/O接口时常作为低8位地址/数据总线，即低8位地址与

数据线分时使用P0口。此时低8位地址由ALE信号的下跳沿使它锁存到外部地址锁存器中，然后，P0口出现数据信息。

P1口：只有单一的输入输出接口功能。和P0口相同，P1口在作为输入口的时候，也

要先进行写“1”，操作，才能读。具体的操作与P0口相同，不再赘述。

P2口：①可作为输入输出口使用。

②在有外接存储器和I/O接口时，作为高8位的地址总线，与P0口低8位地址

一起组成16位地址总线。对于片内无程序存储器的单片机来说，P2口只作为地址总线使用，而不作为I/O口。

P3口：①可作为输入输出口，其操作方法和P2口相同 ②据用第二功能。每一位功能定义如表4.1： 端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD（串行输入线） TXD (串行输出线) INT0（外部中断0输入线） INT1（外部中断1输入线） T0（定时器0外部计数脉冲输入） T1（定时器1外部计数脉冲输入） WR（外部数据存储器写选通信号输出） RD（外部数据存储器读选通信号输出） 由LED电路可看出要使该灯亮，就必须将其对应的发光二极管负端拉低。而由跳线电路可见发光二极管的负端是与P1口对应的，如要是LED1亮，则需P1.0置“0”，即完成给

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