山东大学单片机原理与应用04定时器、串行口及中断系统
115页1、第第4章定时器、串行口及中断系统章定时器、串行口及中断系统4.1 MCS-51单片机的中断系统单片机的中断系统4.2 MCS-51单片机片内定时器单片机片内定时器/计数计数4.3 MCS-51单片机片内串行口单片机片内串行口 定时定时/计数器计数器(Timer/Counter)是单片机的一个重要组成部分,在实际的应用中,通过定时或计数可以实现很多重要的功能。 单片机应用系统中,经常需要和其它计算机进行数据通信。MCS-51片内设立了一个可编程的全双工串行通信接全双工串行通信接口口,可作为通用异步接收/发送器UART,也可作为同步移位寄存器。 中断中断是指CPU正在处理某任务的过程中,由于计算机系统内、外的某种原因,发生的某一事件请求CPU及时处理,于是CPU暂时中止当前的工作,自动转去处理所发生的事件。处理完该事件后,再返回到原来被中止的断点处继续工作,这样的过程称为中断。4.1 MCS-51单片机的中断系统单片机的中断系统4.1.1 中断的概念中断的概念4.1.1.1 中断系统的基本概念中断系统的基本概念 中断是指CPU正在处理某任务的过程中, 由于计算机系统内、外的某种原因,发生的
2、某一事件请求CPU及时处理,于是CPU暂时中止当前的工作,自动转去处理所发生的事件。处理完该事件后,再返回到原来被中止的断点处继续工作,这样的过程称为中断中断。 当CPU正在处理一个中断请求的时候,外部又发生了一个优先级比它高的中断事件,请求CPU及时处理。于是,CPU暂时中断当前的中断服务工作,转而处理所发生的事件。处理完毕,再回到原来被中断的地方,继续原来的中断处理工作。这样的过程,称为中断嵌套中断嵌套,这样的中断系统称为多级中断系统。MCS-51具有2个中断优先级,可以实现2级中断嵌套。与中断相关的名词介绍如下:(1)中断系统:)中断系统:实现中断功能的硬件系统和软件系统统称为中断系统(2)中断源:)中断源:产生中断的请求源称为中断源。(3)中断请求:)中断请求:中断源向CPU提出的处理请求,称为中断请求或中断申请。(4)中断响应过程:)中断响应过程:CPU暂时中止自身的事物,转去处理事件的过程,称为CPU的中断响应过程。(5)中断服务:)中断服务:对事件的整个处理过程,称为中断服务(或中断处理)。(6)中断返回:)中断返回:中断处理完毕,在返回到原来被中止的地方,称为中断返回。
3、4.1.2.2中断系统的优势中断系统的优势 中断系统是计算机的重要组成部分,中断的使用消除了CPU在查询方式中的等待现象,大大提高了CPU的工作效率,改善了计算机的性能,具体表现在以下几个方面:(1)有效地解决了快速CPU与慢速外设之间的通信矛盾,可使CPU与多个外设并行工作,大大提高了工作效率。(2) 在实时控制系统中,外设对CPU的服务请求是随机的。中断系统可以及时处理控制系统中许多随机产生的数据与信息,使系统具备实时处理的能力,提高了控制系统的性能。(3) 系统工作时会出现一些如电源断电之类的突发故障,中断系统可以使故障发生时自动运行处理程序,系统具备了处理故障的能力,提高了系统自身的可靠性。4.1.2 MCS-51中断系统的结构及中断控制中断系统的结构及中断控制4.1.2.1 MCS-51中断系统结构中断系统结构MCS-51中断系统的结构如图所示:MCS-51的中断系统有5个中断源(MCS-52有 6个),2个优先级。5个中断源分别为:(1)2个外部中断请求:外部中断0 ()、外部中断1(),分别由从P3.2、 P3.2引脚引入,低电平有效、脉冲下降沿有效可选。(2)2个片内定
4、时器/计数器溢出中断请求:定时器/计数器0溢出中断(T0)、定时器/计数器1溢出中断(T1),分别在定时器T0、T1溢出时发出中断申请。(3)串行中断(TXD/RXD),一次串行发送/接收完成后,发出中断申请。5个中断均可由软件设定为允许中断或禁止中断。4.1.2.2 MCS-51中断控制中断控制1、 中断允许控制中断允许控制CPU对中断系统所有中断,以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的。IE字节地址A8H,位地址为AFHA8H,IE位结构如下表所示:位地址位地址AFHAFHACHACHABHABHAAHAAHA9HA9HA8HA8H位名称位名称EAEAESESET1ET1EX1EX1ET0ET0EX0EX0各位的含义如下: EX0(IE.0)外部中断0允许位。EX0=0,禁止外部中断0中断;EX0=1允许外部中断0中断。 ET0(IE.1)定时/计数器T0中断允许位。ET0=0,禁止T0中断;ET0=1,允许T0中断。 EX1(IE.2)外部中断1允许位。EX1=0,禁止外部中断1中断;EX1=1,允许外部中断1中断。 ET1(IE.3)定时/计数器T1中断允许位。
5、ET1=0,禁止T1中断;ET1=1,允许T1中断。 ES(IE.4)串行口中断允许位。ES=0,禁止串行口中断;ES=1允许串行口中断。 EA (IE.7)CPU中断允许(总允许)位。EA=0,屏蔽所有的中断请求;EA=1,开放中断。 通过EA可以使中断允许形成两级控制,即各中断源首先受EA位的控制其次受各中断源各自的中断允许控制位控制(IE低5位)。2、中断优先级控制、中断优先级控制 MCS-51单片机有两个中断优先级,即可实现二级中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是由中断优先级寄中断优先级寄存器存器IP中的相应位的状态来规定的,相应位置“1”,为高优先级。相应位置“0”,为低优先级。中断优先级控制寄存器IP的字节地址B8H,位地址BFHB8H,。IP位结构如下表所示:位地址位地址BCHBCHBBHBBHBAHBAHB9HB9HB8HB8H位名称位名称PSPSPT1PT1PX1PX1PT0PT0PX0PX0各位的含义如下: PX0(IP.0):):外部中断0优先级控制位. PT0(IP.1):):定时/计数器T0优先级控制位. PX1(IP.2):):外部中断1优先级控制位.
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