单片机—外部中断与定时器学习笔记

外部中断的一些预备知识

一、中断源

二、中断申请标志寄存器——TCON（和定时器的那个TCON是一样的）
（每次中断都需要先申请）

1、每一个中断源都有相应的中断标志位；
2、某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1，系统自动置1，程序可通过检查中断申请标志位0 还是1，判断有无中断产生

二、中断允许标志寄存器IE
（申请外部中断之后要开允许，不开允许外部中断是不能接受中断的）

1、EA：总中断允许位，EA=1开放所有中断，EA=0，禁止所有中断；
2、某一个中断源还有相应的中断允许位，1允许相应中断源的中断，0禁止相应中断源的中断。（这两个就有点像是总开关和局部开关的关系）

三、中断的优先级标志寄存器IP
（当有多个中断来临的时候，设置优先级可以决定哪个中断程序先执行）

1、单片机中有两个中断优先级，即高优先级中断和低优先级中断，前者优先权高于后者（在程序中设置，相应位=1，为高优先级）；
2、同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改变）。

例子：按照按键次序，先后依次点亮8盏灯中的一盏，要求采用中断方式编程。

代码展示：

ORG  0000HLJMP MAIN
ORG  0013H  ; 中断矢量,外部中断1—INT1—P3.3  LJMP INT
ORG 040H
MAIN:SETB EX1  ;  开外部中断INT1允许CLR  PX1 ; 外部中断INT1低优先级SETB IT1; INT1边沿触发SETB EA; 开中断总允许MOV A,#01H; A=准备的显示初值0000  0001B
HERE:SJMP HERE; 原地等待中断申请
INT:MOV P1,A  ; 输出到P1口显示RL A   ; 左环移一次，准备下次显示的数据RETI ; 中断返回END

中断扩展——中断和查询结合

代码展示：

 ORG   0003H             ；外部中断0入口AJMP INT0        ；转向中断服务程序入口INT0：   PUSH    PSW           ；保护现场PUSH  ACCJNB       P1.0，EXT0   ；中断源查询并转相应服务程序JNB       P1.1，EXT1JNB      P1.2，EXT2JNB      P1.3，EXT3EXIT： POP   ACC                       ；恢复现场POP   PSWRETI

外部中断和定时器的中断的区别在于：
1、外部中断是靠中断来实现中断程序的，定时器是看对应的标志位是否出现溢出来实现中断的，出现溢出就处理，没有溢出就不处理。
2、外部中断需要给出外部中断的入口，但是定时器是不用的
3、联系：他们都是使用同一的接口

定时器的一些预备知识

一、定时/计数器组成框图
8051定时/计数器由定时器0（T0）、定时器1（T1）、定时器方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成。

二、定时的原理——计数周期

当定时/计数器设置为定时工作方式时，计数器对内部机器周期进行计数，每过一个机器周期，计数器增1，直至计满溢出。
定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关，因MCS-51单片机的一个机器周期由12个振荡脉冲组成，所以，计数频率fc=fosc/12。如果单片机系统采用12 MHz晶振，则计数周期为：T = 1/(12×106×1/12) 　= 1 μs，这是最短的定时周期。适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。

三、定时器/计数器方式寄存器TMOD
在进行编程的时候，我们往往会设置TMOD这个值，这个值高八位是定时器1，低八位是定时器0，这两个字段的含义是完全相同的

（1）M1 和M0的含义

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对工作方式的说明
对TMOD寄存器中M0、M1位进行设置，可选择4种工作方式，下面逐一进行论述

方式0
　　方式0构成一个13位定时/计数器。图5.2是定时器0在方式0时的逻辑电路结构，定时器1的结构和操作与定时器0完全相同。

1、若GATE=0（这个时候的GATE就是1，经过或非之后一定是0，也就是说这个时候的控制信号完全由TR0来决定），软件控制启动，SETB TR0启动T0计数，逻辑动作：控制信号为1，开关合上，硬件自动置TF0=1(溢出)。

2、若GATE=1**（这个时候控制信号有两部分来决定（就必须保证或非门之后的结果是0），所以不常用）**，INT0（非）=1 软件控制启动，SETB TR0启动T0计数，逻辑动作：控制信号为1，开关合上，硬件自动置TF0=1，通过软件查询TF0位，可判断是否溢出，如 JBC TF0, LP2 。

举个例子：例：单片机晶振12MHz，定时器1方式0（使用的是13为计数器），编写5ms延时程序。
分析： 1、晶振12MHz,定时脉冲1MHz，周期1us，因方式0采用13位计数器， 13位最大值 1FFFH=8192-1=8191（因为有存储就是十六位，但是实际上我们只能使用其中的十三位）就会发生溢出

2、计数溢出值为8192，最大定时时间为：8192×1 us = 8.192 ms，若选择定时时间为5
ms，确定计数值为5000(1us*5000=5ms)，则定时器1的初值为13位初值X = M－计数值= 8192-5000 =
3192 = C78H = 0 1100 0111 1000B

3、因13位计数器中TL1的高3位未用（这是规定的，这里用斜体表示，就是在原来的X值中间插入三个0就可以了），应填写0，TH1占高8位，所以，X的实际填写值应为
初值X = 0110 0011 0001 1000B = 6318H 即TH1 =
63H,TL1=18H，定时器1方式0，故TMOD = 00H。

5ms延时子程序如下：MOV    TMOD，#00H    ；设定时器1为方式0MOV    TH1，#63H ；置定时器初值，我们前面的计算MOV    TL1，#18H         SETB TR1；启动T1LP1： JBC TF1，LP2      ；查询计数溢出，溢出就转移到LP2来执行SJMP  LP1     ；未到5 ms继续计数LP2：   MOV TH1，#63H         ；重新置定时器初值MOV TL1，#18HRET      ；返回主程序

方式2
定时器工作于方式1时，构成一个16位定时/计数器，其逻辑结构图如图3所示。

针对这个图的说明（很重要）：
这里系统执行的时候，数值一开始是存储在高八位的，也就是TH0（或者TH1，看使用的是T1还是T0）这里，然后系统会自动把高八位的数据打入低八位，低八位溢出之后，溢出标志位变为1，然后系统就继续吧高八位的数据打入到低八位，所以这里计数溢出的时候，不需要计数重新赋初始值，因为系统会自动执行这个操作

这也是后面例2的MOV TH1，#06H ；置定时器重装的初值 MOV TL1，#06H ；置定时器初值 的原因

例2 12MHz晶振，试用定时/计数器T1，方式2实现25ms的延时。
分析： 1、方式2下，TL1是8位定时/计数器（最多可以存储256个数），其最大定时时间为：256×1 us = 256 us，为实现25m s延时，可选择定时时间为250 us，再循环100次。

2、定时时间选定后，可确定计数值为250，则定时器T1的初值（从初值（每次都是这个初值）开始计数250个数为一次，一共计数100次）为：X
= M－计数值=256－250 = 6 = 6H。采用定时器1，方式2工作，因此，TMOD =20H=0010 0000B

25ms延时子程序如下：
DELAY：MOV  R6，#100           ；置250 us计数循环次数100MOV  TMOD，#20H    ；置定时器1为方式2MOV  TH1，#06H   ；置定时器重装的初值MOV  TL1，#06H         ；置定时器初值SETB  TR1       ；启动定时器LP1：  JBC    TF1，LP2 ；查询计数溢出,溢出转LP2SJMP   LP1     ；无溢出则继续计数
LP2：  DJNZ  R6，LP1；溢出不到100次，未到25 ms继续循环RET

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（2）
当这个值=0，为定时器的工作方式；这个值=1，为计数器方式
定时器模式：使用单片机内部脉冲，计数周期＝机器周期＝晶振周期*12。
计数器模式：单片机15脚接片外脉冲，即P3.5/T1脚接555振荡器产生的计数脉冲

（3）TMOD是不能被位选址的，只能用字节指令设置高4位来定义定时器1的工作方式，用低4位来定义定时器0的工作方式。复位时，TMOD所有位均置0。这个也是为什么我们设置的时候要分开设置两个初始状态（看后面的代码就知道了）

四、定时/计数器控制寄存器TCON
　TCON的作用是控制定时器的启动、停止，标志定时器的溢出和中断情况。定时器控制字TCON的格式如下：
　
各位含义如下：
（1) TCON.7(TF1)：定时器1溢出标志位。当定时器1计满数产生溢出时，由硬件自动置TF1=1。JBC TF1, LP2 ; T1溢出TF1=1转至LP2;查询定时器/计数器T1是否溢出
【在中断允许时，该位向CPU发出定时器1的中断请求；进入中断服务程序后，该位由硬件自动清0。在中断屏蔽时，TF1可作查询测试用，此时只能由软件清0。】

（2) TCON.6(TR1)：定时器1运行控制位。由软件置1启动，清0关闭。当GATE=1，且　　为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1即可启动定时器1，如前例： SETB TR1 启动T1计数。

（3) TCON.5(TF0)：定时器0溢出标志位。其功能及操作情况同TF1。如前例： JBC TF0, LP2 ; 溢出TF0=1转至LP2

（4) TCON.4(TR0)：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。如前例： SETB TR0启动T0计数。

（5) TCON.3(IE1)：外部中断1( INT1 )请求标志位。
（6) TCON.2(IT1)：外部中断1触发方式选择位是选择下降沿还是电平触发。

（7) TCON.1(IE0)：外部中断0( INT1 )请求标志位。
（8) TCON.0(IT0)：外部中断0触发方式选择位，同上面。

五、定时/计数器的初始化
(1) 确定工作方式——对TMOD赋值。
(2) 预置定时或计数的初值——从什么值开始计时，可以满足题目要求的计时时间发生溢出
(3) 启动定时/计数器工作——将TR0或TR1置1。


MOV  TMOD,#01H ; 使用定时/计数器T0，;定时模式，工作方式1（16位）MOV  TH0,#00H ; 计数初值高8位MOV  TL0,#010H ; 计数初值低8位SETB  TR0; 启动T0，从16开始增1计数，;计到216=65536溢出

实例说明

一、任务一：系统采用12MHz晶振，要求：P1.0信号闪烁显示，65520us明暗变化一次（实例如下）

分析：

1、采用定时/计数器T0，定时模式，工作方式1来实现任务（所以我们的TMOD的值就可以确定是：0000
0001B=01H）
2、计算计数脉冲周期（计数值增1需要的时间称计数脉冲周期） 计数脉冲周期=机器周期=振荡脉冲周期12=1/12us12=1us 说明：∵系统采用12MHz晶振，12MHz=12000000Hz（这个是频率，周期是频率的倒数）
∴一个时钟振荡周期是1/12000000=1/12us ∴机器脉冲周期=振荡脉冲周期*12

3、计数溢出：十六位计数最大值是FFFFH，所以达到FFFFH+1的时候会发生溢出，系统就会在溢出标志位上置1，被接收到溢出信号之后，系统会自动重置标志位为0

4、计算初始的值是多少：前面计算知道，1us会计数1，那65520us会计数65520次
设x是我们需要的初始的值，则x+65520=FFFFH+1，所以x=10H

下面是我们的源代码

1_0 EQU P1.0
ORG  0000H
Main: CLR P1_0;对引脚使用CLR，就是将引脚清零，置为低电平MOV  TMOD,#01H ; 设定工作方式：定时/计数器T0，;定时模式，工作方式1（16位）; MOV  TH0,#00H ; 设置计数初值高8位MOV  TL0,#010H ; 设置计数初值低8位;这两行代码就是设置我们前面计算到的x值，也就是说我们的值从x开始计算，计数65520次之后会发生溢出，溢出之后对后面进行操作SETB  TR0; 启动定时器T0，从10H开始增1计数，LP1: JBC TF0, LP2 ; 定时器计满溢出转LP2; 溢出标志位TF0，为TCON的D5位SJMP LP1 ;计数值未溢出，转LP1再判断溢出否LP2:CPL P1_0 ; 溢出P1.0取反，灯变色MOV TH0,#00H  ; 重赋定时器T0的计数初值MOV  TL0,#010HSJMP LP1 ;转LP1再判断溢出否END

二、计数脉冲为外部脉冲，采用555振荡器产生，要求：p1.0信号灯闪烁显示。
电路图如下：外部555定时器电路产生计数脉冲。

分析：

1、T1计数模式，工作方式1（16位）， TMOD=#50H=0101 0000B（就是使用高八位部分，低八位不用）

2、计数模式（计数器）的计数脉冲为外部脉冲，现采用555振荡器产生计数脉冲，计数脉冲周期：0.7RC=0.7(2*20K+2K)1uF=29.4ms=29400us=29.4ms。

3、每隔655200us灯明暗变化一次，若每过655200us计数值溢出，依据溢出标志改变P1.0电平，即可改变灯的明暗。
655200us =655.2ms≈ 29.4*22ms，需要计数22次才溢出。
因FFEAH+0016H（22）=FFFF+1，计数初值为FFEAH。

源代码：

P1_0 EQU P1.0
ORG  0000H
Main: CLR P1_0MOV  TMOD,#50H ; 定时/计数器1,计数模式,工作方式1（16位）;MOV  TH1,#0FFH ; 计数初值1111 1111B+1-00010110B=11101010BMOV  TL1,#0EAH ; 11101010B=0EAH;同样式分高八位和第八位设置初始值SETB  TR1 ; 启动计数器T1(外部脉冲)，从#FFEAH开始增1计数，;计满22个脉冲，即计数值到#FFFFH+1溢出;SETB   TCON.6
LP1: JBC TF1, LP2 ;查询计数器1是否计满溢出，溢出转LP2，灯变色;JBC TCON.7,LP2SJMP LP1  ;没有溢出，继续查询LP2: CPL P1_0 ; 溢出处理：P1.0红灯变色，亮变暗，暗变亮。MOV TH1,#0FFH; 重新赋计数初值MOV  TL1,#0EAHSJMP LP1；再次转LP1查询溢出否
END