第四章 中断和定时1
定时器和中断
定时器和中断的应用前景
工业自动化
定时器和中断在工业自动化领域具有广泛 的应用前景，如生产线控制、机器人控制
等。
智能交通
在智能交通领域，定时器和中断可以实现 交通信号灯的智能控制和车辆的自动化调
度。
智能家居
在智能家居领域，定时器和中断可以实现 家电的智能控制和自动化管理，提高生活 品质。
医疗设备
在医疗设备领域，定时器和中断可以实现 医疗设备的自动化控制和精确计时，提高 医疗设备的可靠性和安全性。
定义
中断是一种硬件或软件事件，它能够打断正在执行的程序，并将其控制权交给 中断处理程序。
作用
中断是计算机系统中非常重要的机制，它使得CPU能够响应各种突发事件，如 硬件故障、外部信号、定时器超时等，从而实现多任务并发处理和实时性要求。
中断的分类
硬件中断
由硬件设备产生的中断，如键 盘输入、时钟中断等。
中断
用于需要实时响应的场景，如键盘输 入、串口通信等。
04
定时器的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
定时器的使用场景
01
02
03
04
时间基准和同步
用于提供稳定的时间基准，如 系统时钟。
任务调度
用于安排任务在特定时间执行 。
性能测试和测量
用于测量代码执行时间或系统 性能。
网络定时器
用于网络通信的定时器， 如用于数据包发送间隔控 制的定时器。
定时器的工作原理
硬件定时器工作原理
基于硬件电路的定时器通常由振荡器和计数器组成，振荡器产生固定频率的脉冲信号，计 数器对脉冲信号进行计数，当计数达到预设值时，产生中断或触发信号。
中断与定时
fosc/12
/12
fosc OSC
控制 中断 TF0
（8位） （低5位）
C/T=0 C/T=1 T0(P3.4)
TH0 TL0
TR0
1
图6.4 定时T0方式0逻辑图
1
GATE INT0(P3.2)
34
当 C / T 0 时，多 路 转换开关接通 振 荡 脉冲的12分频输出， 13位计数器以此作为计数 脉冲，这时实现定时功能. 当 C / T 1 时， 多路换开关接通计数引脚（T0），计 数 脉冲由外部引入，当计数 脉冲发生负跳变时，计数器加1，这时实现计数功能。不管哪种功 能，当13位计数 发生溢 出时，硬件自动把13位清零，同时硬件置 位溢出标志位TF0。 在这里需要说明门控位（GATE）的用途，当GATE = 0时，或 输出的高电平与 INT0 无关，此时与门的输出只受运行控制位T R0控 制。如果TR0=0，则与门输出为低电平，则模 拟开关断开，定时器 /计数 器不工作。如果TR0＝1，则与门输出为高电平，则模 拟开关 闭合，定时器/计数器工作。 当GATE=1时，只有TR0和 INT0 同时为高电平，定时器/计数 器 才工作，否则，定时器/计数器不工作。
相应位为1，对应的中断源被设置为高优先级，相应位为0，对应 的中断源被设置为低优先级 系统复位时，均为低优先级 该寄存器可以位寻址
16
中断处理过程
中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断 处理和中断返回。 中断响应 中断处理(又称中断服务)
应 响 断 中 中 断 返 回
中断返回
中断请求的撤除
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中断响应
中断响应：在满足CPU的中断 响应条件之后，CPU对中断源 中断请求予以处理。 中断响应过程： 保护断点地址； 把程序转向中断服务程序的
第04章 单片机中断系统 习题解答
第4章单片机中断系统习题解答一、填空题1．MCS-51单片机有 5 个中断源。
上电复位时，同级中断的自然优先级从高至低依次为外中断0、定时器/计数器0、外中断1、定时器/计数器1、串行口，若IP=00010100B，优先级别最高者为外中断1、最低者为定时器/计数器1。
2．外部中断请求有低电平触发和下降沿触发两种触发方式。
3．MCS-51单片机5个中断源的中断入口地址为：0003H、000BH、0013H、001BH、0023H。
4．当定时器/计数器1申请中断时，TF1为 1 ，当中断响应后，TF1为 0 。
当串口完成一帧字符接收时，RI为 1 ，当中断响应后，RI为 1 ，需要软件清零。
5．中断源扩展有三种方式，分别是定时器/计数器扩展、查询方式扩展、中断控制芯片扩展。
二简答题1.MCS-51单片机有几个中断源？各中断标志是如何产生的？如何撤销的？各中断源的中断矢量分别是什么？答：MCS-51单片机有5个中断源。
外中断0/1电平触发方式，在对应引脚上检测到低电平将中断标志位IE0/1置1向CPU申请中断，边沿触发方式，在对应引脚上检测到负跳变将中断标志位IE0/1置1向CPU申请中断；定时器/计数器0/1在计数溢出时将TF0/1置1向CPU申请中断；串行口发送1帧结束将TI置1或接收1帧数据将RI置1向CPU申请中断。
对于T0/T1和边沿触发的INT0/INT1中断标志在进入中断服务程序后自动撤销；对于电平触发的INT0/INT1需在中断申请引脚处加硬件撤销电路；对于串行口中断标志TI/RI需在进入中断服务程序后用软件CLR RI或CLR TI，撤销。
它们的中断矢量分别是：0003H、000BH、0013H、001BH、0023H。
2.简述MCS-51中断过程答：中断过程分中断申请、中断响应、中断处理、中断返回4个阶段。
中断请求：各中断源根据自身特点施加合适的信号，将对应的中断标志位置1向CPU申请中断。
ch07定时计数与中断系统
11000B=18H赋给TL0。
MOV TL0 , #18H
方法一：
SETB TR0
；启动T0工作
采用查询工作方式，编程如下：
LOOP:JNB TF0 , $ ；$为当前指令指针地址
ORG 0000H
CLR TF0
AJMP MAIN
SETB P1.0
；产生2µs正脉冲
ORG 0100H
MAIN:CLR P1.0 MOV TMOD , #00H；设定T0的工作方式 MOV TH0 , #0DDH ；给定时器T0送初值
MCS-51单片机复位后，IP寄存器低5位全部被清0，将所有中断 源设置为低优先级中断。
(2) 不同优先级中断请求同时发生时CPU响应的优先顺序 高优先级可以打断低优先级
(3) 相同优先级中断请求同时发生时CPU响应的优先顺序 MCS-51单片机的5个中断源，当它们处于同优先级时的优先
级顺序如下表所示。
中断服务子程序为：
SERVE: JNB P1. 0 , L1 ；若X1无故障，跳到L1
CLR P1. 3 ；点亮LED1
L1:
JNB P1. 1 , L2 ；若X2有故障，跳到L2
CLR P1. 4 ；点亮LED2
L2:
JNB P1. 2 , L3 ；若X3有故障，跳到L3
CLR P1. 5 ；点亮 LED3
(2) 内部中断源 内部中断源有定时器T0和T1溢出中断源，以及串行口发送／
接收中断源。MCS-51内部有2个定时器／计数器，我们分别称它 们为定时器T0和定时器T1，定时器T0和T1内部都有各自的计数器。 当计数器计满溢出时，分别产生溢出中断，使各自的中断标志位 TF0、TF1置“1”，产生中断请求标志。TF0和TF1为TCON寄存器 中的2位。 TF0：定时器T0的溢出中断标志位。
单片机方波程序课程设计
单片机方波程序课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单片机方波程序的基本原理，掌握方波信号的产生方法。
2. 学生能描述单片机中断系统的作用，了解其在方波程序中的应用。
3. 学生了解单片机定时器/计数器的工作原理，并掌握其配置方法。
技能目标：1. 学生能运用C语言编写简单的单片机方波程序，实现方波信号的产生。
2. 学生能通过调试程序，优化方波信号的频率和占空比。
3. 学生能运用所学知识解决实际应用问题，提高编程实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对单片机编程的兴趣，激发学习主动性和创新精神。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作意识和沟通能力。
3. 学生通过实际操作，体验编程带来的成就感，增强自信心。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为单片机方波程序设计，旨在让学生掌握单片机编程的基本方法，培养实际编程能力。
学生为初中生，具备一定的电子知识和编程基础，但对单片机编程尚属初学阶段。
教学要求注重实践操作，结合理论知识，引导学生动手实践，提高编程技能。
课程目标分解：1. 知识目标：通过讲解和演示，让学生了解单片机方波程序的基本原理和方法。
2. 技能目标：通过上机实践，让学生动手编写和调试方波程序，掌握编程技巧。
3. 情感态度价值观目标：通过小组合作、成果展示等环节，培养学生团队协作、沟通能力和自信心。
二、教学内容1. 单片机基本原理回顾：引导学生复习单片机的组成、工作原理，重点掌握CPU、内存、I/O口等基本部件。
2. 中断系统原理：讲解中断的概念、中断系统的组成，以方波程序设计为例，分析中断在程序中的应用。
3. 定时器/计数器：详细讲解定时器/计数器的工作原理，配置方法，以及其在方波信号产生中的应用。
4. C语言编程基础：回顾C语言基本语法，强调指针、数组、循环、分支等在单片机编程中的应用。
5. 方波程序设计：结合教材，讲解方波信号的产生原理，指导学生编写和调试方波程序。
6. 实践操作：安排上机实践，让学生动手编写、调试方波程序，并根据实际需求优化程序。
中断定时计数器课件
例 5 编写一段程序，功能要求为：当P1.0引脚的电平正跳变时，对P1.1的输入脉冲 进行计数；当P1.2引脚的电平负跳变时，停止计数，并将计数值写入R0、R1(高位 存R1，低位存R0)。 解答：将P1.1的输入脉冲接入INT0，即使用T0计数器完成对P1.1口的脉冲计数。编写程 序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP IT0P MAIN: JNB P1.0,MAIN MOV TMOD,#05H ；定 时器/计数器T0为计数方式1 SETB TR0 ；启动T0，开 始计数 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 WAIT: JB CLR CLR MOV MOV AJMP INC RETI P1.2,WAIT EA TR0 R1,TH0 R0,TL0 $ R2
ORG 000BH CPL P1.0 MOV TL0, #9CH RETI ORG 001BH CPL P1.1 MOV TH0, #38H RETI ;TL0 中断服务程序 ;P1.0 取反 ;重新装入计数初值 ;中断返回 ;TH0 中断服务程序 ;P1.1取反 ;重新装入计数初值 ;中断返回
AJMP DEL REP：CPL P1.0 AJMP DEL ； ；若计数溢出，则输出取反
TINT0: JNB 20H.0,NEXT MOV TL0,#0B5H MOV TH0,#0FFH CLR P1.1 CPL 20H.0 SJMP LAST NEXT: MOV TL0,#0CEH MOV TH0,#0FFH SETB P1.1 CPL 20H.0 LAST:RETI
方法二： 采用方式2 定时器中断 加延时程序
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP IT0P MAIN: MOV TMOD,#02H；定时器/ 计数器T0为定时方式2 IT0P:CLR EA MOV TL0,#4AH；定时 CLR P1.0 ；关中断 364μs初值赋值 MOV R0,#9 ；延时26μs SETB TR0；启动T0，开始 DLY:DJNZ R0,DLY MOV TL0,#4AH ；定时364μs 计数 初值赋值 SETB ET0；允许T0中断 SETB P1.0 SETB EA；CPU开中断 SETB EA RETI SETB P1.0 WAIT: AJMP WAIT
实验4：定时与中断系统实验
实验四：定时与中断系统实验一、实训目的1.利用单片机的定时与中断方式，实现对信号灯的复杂控制。
2.通过定时器程序调试，学会定时器方式1的使用。
3.通过中断程序调试，熟悉中断的基本概念。
二、实验仪器、材料1.微型计算机（PⅣ以上）2.编程、汇编与模拟平台软件Keil uVision33.电子技术专业仿真软件protues运行平台4.单片机实训开发电路板三、实验内容和步骤1.定时器查询方式1)要求：信号灯循环显示，时间间隔为1秒。
2)方法：用定时器方式1编制1秒的延时程序，实现信号灯的控制。
系统采用12M晶振，采用定时器T1方式1定时50ms，用R3做50ms计数单元，其源程序可设计如下：ORG 0000HCONT：MOV R2，#07HMOV A，#0FEHNEXT：MOV P2，AACALL DELAYRL ADJNZ R2，NEXTMOV R2，#07HNEXT1：MOV P2，ARR AACALL DELAYDJNZ R2，NEXT1SJMP CONTDELAY：MOV R3，#14H ；置50ms计数循环初值MOV TMOD，#10H ；设定时器1为方式1MOV TH1，#3CH ；置定时器初值MOV TL1，#0B0HSETB TR1 ；启动T1LP1：JBC TF1，LP2 ；查询计数溢出SJMP LP1 ；未到50ms继续计数LP2：MOV TH1，#3CH ；重新置定时器初值MOV TL1，#0B0HDJNZ R3，LP1 ；未到1s继续循环RET ；返回主程序END2.定时器中断方式1)要求：信号灯循环显示，时间间隔为1秒。
2)方法：用定时器中断方式编制1秒的延时程序，实现信号灯的控制。
采用定时器T1中断定时50ms，用R3做50ms计数单元，在此基础上再用08H位作1s 计数溢出标志，主程序从0100H开始，中断服务程序名为CONT。
可设计源程序如下：ORG 0000H ；程序入口AJMP 0100H ；指向主程序ORG 001BH ；定时器T1中断入口AJMP CONT ；指向中断服务程序ORG 0100HMAIN：MOV TMOD，#10H ；置T1为工作方式1MOV TH1，#3CH ；置50ms定时初值MOV TL1，#0B0HSETB EA ；CPU开中断SETB ET1 ；定时器T1开中断SETB TR1 ；启动T1CLR 08H ；清1s计满标志位MOV R3，#14H ；置50ms循环初值DISP：MOV R2，#07HMOV A，#0FEHNEXT：MOV P2，AJNB 08H，$ ；查询1s时间到否CLR 08H ；清标志位RL ADJNZ R2，NEXTMOV R2，#07HNEXT1：MOV P2，AJNB 08H，$CLR 08HRR ADJNZ R2，NEXT1SJMP DISPCONT：MOV TH1，#3CH ；重置50ms定时初值MOV TL1，#0B0HDJNZ R3，EXIT ；判1s定时到否MOV R3，#14H ；重置50ms循环初值SETB 08H ；标志位置1EXIT：RETIEND四、实训总结与分析1.定时器查询方式和前面的实验相比，硬件电路一致，效果一样，但二者软件的编制方法不同。
04.1 第四章 - 单片机中断系统(TCON、IE、IP)
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23:52
单片机技术
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4.1.2 单片机中断系统
❖中断作用：
▪解决CPU与外设之间速度匹配的问题, 提高了计算机处理故障与 应变的能力。
❖相关寄存器
▪TCON、SCON、IE、IP
❖问答：
▪T0中断的入口地址？ ▪5个中断源优先级从低到高的入口地址顺序是多少？ ▪T1和/INT0中断的请求标志位分别是？
SETB PX1
不能
AJMP $ INT_0:CPL P1.0
因外中断源只有两个：/INT0和/INT1
RETI END
23:52
单片机技术
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4.1.2 单片机中断系统
❖中断概念
• 指计算机在执行某一程序的过程中, 由于计算机系统内、 外的某 种原因, 而必须中止原来程序的执行, 转去执行相应的处理程序, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止的原程序的过程。
TFi RI 、TI
清除的方法
边沿触发时，硬件自动清除 电平触发时，软硬件清除（CLR IEi）
查询编程，软件清除（CLR TFi） 中断编程，硬件自动清除
软件清除（CLR RI 或 CLR TI）
23:52
单片机技术
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思考与问答
❖思考：
▪51系列单片机共有几个中断源？分别是什么？如何区别？ ▪中断源之间有什么关联？若两个以上中断源有效，CPU应 怎样处理谁先处理呢？
23:52
单片机技术
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4.1.1 中断控制LED亮灭
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3、TF0（TCON.5）：定时器0 片内定时/计数器T0溢出中断请求标志。当定时/ 计数器T0发生溢出时，臵位TF0，并向CPU申请中断。 4、TF1（TCON.7）：定时器1 片内定时/计数器T1溢出中断请求标志。当定时 /计数器T1发生溢出时，臵位TF1，并向CPU申请中 断。 5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1）：串行口 串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧串行 数据时臵位RI或当串行口发送完一帧串行数据时臵 位TI，向CPU申请中断。
（二）80C51中断系统的结构
有5个中断源，2个优先级，可实现二级中断嵌套 。
TCON
IT0 1 0 IE0 1 ET0 1 TF0 IT1 1 0 IE1 1 ET1 1 TF1 0 RI TI ES 1 ≥1 PS 1 0 0 PT1 1 0 自 然 优 先 级 中断源 低 级 0 EX1 1 PX1 1 EX0 1
五、中断处理过程
执行当前指令 有请求否 关中断 Y N 关中断 恢复现场 开中断 返回 取下一条指令
保护断点和现场 开中断 中断服务
返回
1、中断源提出申请，并建立相应的中断标志（由硬 件臵位标志位）；
2、CPU结束当前指令，若查询到中断申请后，在条 件符合时会响应该中断申请，中断响应时由硬件自动 生成一条长调用指令（LCALL 中断入口地址），同时 把主程序断点处地址（程序计数器PC当前值）压入堆 栈保护；再将中断入口地址装入PC，程序转向响应的 中断请求入口地址去执行。 3、保护现场。把断点处的有关信息（如工作寄存器、 累加器、标志位的内容）压入堆栈；需要用软件实现。
6、中断的扩充和应用
计算机与外设之间传递信息中，由于计算机速度
快（目前的微机每秒可执行几百万条指令），而外设 的速度普遍比较慢，例如打印机每秒只能打几个字符， 影响了计算机的执行速度。 如何解决快速的CPU与慢速的外部设备之间传送
数据的矛盾?
通常用三种常用的方法：
1、程序查询方法
2、中断方法 3、DMA（直接存储器访问）
2、中断的申请：中断源向CPU发出处理申请。
3、中断的响应：CPU停止当前执行的程序A，
转去处理中断申请的事件B。
4、中断服务：对事件B的整个处理过程
5、中断返回：处理结束后，CPU再回到原来
被打断的程序（事件A）继续执行。
6、中断系统：实现上述功能的部件。
四、中断控制和中断系统的功能
（1）实现中断的请求和响应 中断请求信号的锁存、是否响应、如何响应。 （2）中断的优先级排队 当有多个中断源申请中断时需判优。 （3）中断现场的保护与恢复 断点的压栈保护和现场信息的保护。 （4）中断的嵌套方式 对优先级高的中断源申请允许打断优先级低的 中断处理。
第四章 80C51中断系统及定时/计数器 4.1 中断系统
4.2 C语言的函数 4.3 80C51的定时/计数器
学习指导
1、中断概念 中断处理过程和中断优先级 80C51中断系统的结构 中断的应用 2、C语言函数定义和调用 3、定时/计数器的结构和工作原理
返回
4.1 中断系统
本节需要掌握： 1、中断及相关概念 2、微机中为何要设臵中断 3、MCS-51单片机的中断系统结构 4、中断源与中断有关的寄存器设臵 5、中断的处理过程
IE
EA 1
IP
PX0 1 0 PT0 1 1
硬件查询
自 然 优 先 级 中断源 高 级
INT0 T0 INT1 T1 RX TX
中断入口
中断入口
SCON
4.1.3
80C51的中断源和有关寄存器Βιβλιοθήκη 一、中断源的5个中断请求信号
1、INT0 （P3.2）：外部中断0 可由IT0(TCON.0)选择其为低电平有效还是下降沿 有效。当CPU检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号 时，中断标志IE0(TCON.1)臵1，向CPU申请中断。 2、INT1 （P3.3）：外部中断1 可由IT1(TCON.2)选择其为低电平有效还是下降沿 有效。当CPU检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号 时，中断标志IE1(TCON.3)臵1,向CPU申请中断。
1. 程序查询控制方式 输入输出操作完全在程序控制下进行的。 工作原理：编写程序，当CPU启动外设工作后，不 断地读取外设的状态信息进行测试，查询外设是否准 备就绪。 如外设准备好，则可以进行数据传送； 否则，CPU继续读取外设的状态信息进行查询等待， 直到外设准备好。 查询方式中CPU大部分时间处于等待状态，工作效 率低。
2. 中断控制方式
查询方式： 启动外设 读状态字 就续否？ Y 数据传送
当外部设备需要进行输入/输出
操作时，向CPU发出中断 请求信号，
CPU响应后进行中断处理。可解决
CPU长时间等待的问题，提高了微机 的速度。
3. DMA控制方式
DAM（直接存储器访问）控制方式是由DMA控制器 控制存储器与高速I/O设备之间直接进行数据传送。
4、执行中断服务程序； 5、恢复现场。把保存的现场内容从堆 栈弹出，以恢复寄存器和存储单元的原 有内容； 6、返回主程序（或调用程序），执行 中断返回指令，把断点处地址从栈顶弹 出，从断点处继续执行主程序（或调用 程序）。
返回
4.1.2 80C51的中断系统 一、 80C51的中断系统结构
（一）80C51的中断系统有5个中断源，2个优先级， 可实现二级中断嵌套 。 与中断有关的特殊功能寄存器有4个： 1、IE：中断允许寄存器，控制CPU是否响应中断请求。 2、IP：中断优先级寄存器，控制中断请求的优先级。 3、TCON：定时/计数器控制寄存器，存放2个外部中断 和2个定时/计数器中断中断请求标志和触发方式。 4、SCON：串行口控制寄存器，存放串行口中断标志。
4.1.1 中断概述 一、中断定义
中断是指当CPU在正常执行程 序过程中，由于外部设备（或内 部事件）发出中断请求，要求CPU 停止当前执行的程序，转去执行 相应的处理程序（中断服务程 序）,处理程序执行后,返回到被 中断的程序中继续执行。
正 常 程 序 断 点
中 断 服 务 程 序
返回
二、中断的优点： 1、实现CPU与外设的速度匹配和同步工作； 2、实现实时处理和控制； 3、实现故障检测和异常的处理，提高系统的 可靠性。 三、几个概念 1、中断源：引起中断的原因或发出中断申 请的来源。 如：外部设备、定时时钟、数据通信设备、 故障源、程序调试。