51单片机Word文件下载.docx
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四、溢出
让我们再来看水滴的例程，当水持续落下，盆中的水持续变满，最终有一滴水使得盆中的水满了。
这个时候如果再有一滴水落下，就会发生什么现象？
水会漫出来，用个术语来讲就是“溢出”。
水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0变为“1”。
至于TF0是什么我们稍后再谈。
一旦TF0由0变成1，就是产生了变化，产生了变化就会引发事件，就象定时的时间一到，闹钟就会响一样。
至于会引发什么事件，我们下次课再介绍，现在我们来研究另一个问题：
要有多少个计数脉冲才会使TF0由0变为1。
五、任意定时及计数的办法刚才已研究过，计数器的容量是16位，也就是最大的计数值到65536，因此计数计到65536就会产生溢出。
这个没有问题，问题是我们现实生活中，经常会有少于65536个计数值的要求，如包装线上，一打为12瓶，一瓶药片为100粒，怎么样来满足这个要求呢？
提示：
如果是一个空的盆要1万滴水滴进去才会满，我在开始滴水之前就先放入一勺水，还需要10000滴嘛？
对了，我们采用预置数的办法，我要计100，那我就先放进65436，再来100个脉冲，不就到了65536了吗。
定时也是如此，每个脉冲是1微秒，则计满65536个脉冲需时65.536毫秒，但现在我只要10毫秒就能了，怎么办？
10个毫秒为10000个微秒，所以，只要在计数器里面放进55536就能了
从上一节我们已经得知，单片机中的定时/计数器都能有多种用途，那么我怎样才能让它们工作于我所需要的用途呢？
这就要通过定时/计数器的方式控制字来设置。
在单片机中有两个特殊功能寄存器与定时/计数有关，这就是TMOD和TCON。
顺便说一下，TMOD和TCON是名称，我们在写程序时就能直接用这个名称来指定它们，当然也能直接用它们的地址89H和88H来指定它们（其实用名称也就是直接用地址，汇编软件帮你翻译一下而已）。
从图1中我们能看出，TMOD被分成两部份，每部份4位。
分别用于控制T1和T0，至于这里面是什么意思，我们下面介绍。
从图2中我们能看出，TCON也被分成两部份，高4位用于定时/计数器，低4位则用于中断（我们暂不管）。
而TF1（0）我们上节课已提到了，当计数溢出后TF1（0）就由0变为1。
原来TF1（0）在这儿！
那么TR0、TR1又是什么呢？
看上节课的图。
计数脉冲要进入计数器还真不不难，有层层关要通过，最起码，就是TR0
（1）要为1，开关才能合上，脉冲才能过来。
因此，TR0
（1）称之为运行控制位，可用指令SETB来置位以启动计数器/定时器运行，用指令CLR来关闭定时/计数器的工作，一切尽在自已的掌握中。
单片机定时器/计数器结构>
定时/计数器的四种工作方式
工作方式0
定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。
它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位组成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用。
我们用这个图来讨论几个问题：
M1M0：
定时/计数器一共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合。
C/T：
前面我们说过，定时/计数器即可作定时用也可用计数用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在我们&
#0;
&
编程者。
如果C/T为0就是用作定时器（开关往上打），如果C/T为1就是用作计数器（开关往下打）。
顺便提一下：
一个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的，这是个极普通的常识，几乎没有教材会提这一点，但很多开始学习者却会有此困惑。
GATE：
看图，当我们选择了定时或计数工作方式后，定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢？
有两种情况
GATE=0，分析一下逻辑，GATE非后是1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端INT1无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时/计数是否工作，只取决于TR1。
GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到INT1管脚的控制，只有TR1为1，且INT1管脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。
这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度，想想看，怎么测？
为什么在这种模式下只用13位呢？
干吗不用16位，这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式，如果你觉得用得不顺手，那就干脆用第二种工作方式。
工作方式1
工作方式1是16位的定时/计数方式，将M1M0设为01即可，其它特性与工作方式0相同。
工作方式2
在介绍这种式方式之前先让我们思考一个问题：
上一次课我们提到过任意计数及任意定时的问题，比如我要计1000个数，可是16位的计数器要计到65536才满，怎么办呢？
我们讨论后得出的办法是用预置数，先在计数器里放上64536，再来1000个脉冲，不就行了吗？
是的，但是计满了之后我们又该怎么办呢？
要知道，计数总是持续重复的，流水线上计满后马上又要开始下一次计数，下一次的计数还是1000吗？
当计满并溢出后，计数器里面的值变成了0（为什么，能参考前面课程的说明），因此下一次将要计满65536后才会溢出，这可不符合要求，怎么办？
当然办法很简单，就是每次一溢出时执行一段程序（这常常是需要的，要不然要溢出干吗？
）能在这段程序中做把预置数64536送入计数器中的事情。
所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一个重置预置数的工作，做工作当然就得要时间，一般来说这点时间不算什么，可是有一些场合我们还是要计较的，所以就有了第三种工作方式&
自动再装入预置数的工作方式。
既然要自动得新装入预置数，那么预置数就得放在一个地方，要不然装什么呢？
那么预置数放在什么地方呢？
它放在T（0/1）的高8位，那么这样高8位不就不能参与计数了吗？
是的，在工作方式2，只有低8位参与计数，而高8位不参与计数，用作预置数的存放，这样计数范围就小多了，当然做任可事总有代价的，关键是看值不值，如果我根本不需要计那么多数，那么就能用这种方式。
看图4，每当计数溢出，就会打开T（0/1）的高、低8位之间的开关，计预置数进入低8位。
这是由硬件自动完成的，不需要由人工干预。
常常这种式作方式用于波特率发生器（我们将在串行接口中讲解），用于这种用途时，定时器就是为了供给一个时间基准。
计数溢出后不需要做事情，要做的仅仅只有一件，就是重新装入预置数，再开始计数，而且中间不要任何延迟，可见这个任务用工作方式2来完成是最妙不过了。
工作方式3
这种式作方式之下，定时/计数器0被拆成2个独立的定时/计数器来用。
其中，TL0能组成8位的定时器或计数器的工作方式，而TH0则只能作为定时器来用。
我们知道作定时、计数器来用，需要控制，计满后溢出需要有溢出标记，T0被分成两个来用，那就要两套控制及、溢出标记了，从何而来呢？
TL0还是用原来的T0的标记，而TH0则借用T1的标记。
如此T1不是无标记、控制可用了吗？
是的。
一般情况处，只有在T1以工作方式2运行（当波特率发生器用）时，才让T0工作于方式3的。
定时器/计数器的定时/计数范围
工作方式0：
13位定时/计数方式，因此，最多能计到2的13次方，也就是8192次。
工作方式1：
16位定时/计数方式，因此，最多能计到2的16次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3，都是8位的定时/计数方式，因此，最多能计到2的8次方，也说是256次。
预置值计算：
用最大计数量减去需要的计数次数即可。
流水线上一个包装是12盒，要求每到12盒就产生一个动作，用单片机的工作方式0来控制，应当预置多大的值呢？
对了，就是8192-12=8180。
以上是计数，明白了这个道理，定时也是一样。
这在前面的课程已提到，我们不再重复，请参考前面的例程。
有关单片机中断系统的概念：
什么是中断，我们从一个生活中的例程引入。
你正在家中看书，突然电话铃响了，你放下书本，去接电话，和来电话的人交谈，然后放下电话，回来继续看你的书。
这就是生活中的“中断”的现象，就是正常的工作过程被外部的事件打断了。
仔细研究一下生活中的中断，对于我们学习单片机的中断也很有好处。
第一、什么可经引起中断，生活中很多事件能引起中断：
有人按了门铃了，电话铃响了，你的闹钟闹响了，你烧的水开了….等等诸如此类的事件，我们把能引起中断的称之为中断源，单片机中也有一些能引起中断的事件，8031中一共有5个：
两个外部中断，两个计数/定时器中断，一个串行口中断。
第二、中断的嵌套与优先级处理：
设想一下，我们正在看书，电话铃响了，同时又有人按了门铃，你该先做那样呢？
如果你正是在等一个很重要的电话，你一般不会去理会门铃的，而反之，你正在等一个重要的客人，则可能就不会去理会电话了。
如果不是这两者（即不等电话，也不是等人上门），你可能会按你常常的习惯去处理。
总之这里存在一个优先级的问题，单片机中也是如此，也有优先级的问题。
优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况，也发生在一个中断已产生，又有一个中断产生的情况，比如你正接电话，有人按门铃的情况，或你正开门与人交谈，又有电话响了情况。
考虑一下我们会怎么办吧。
第三、中断的响应过程：
当有事件产生，进入中断之前我们必须先记住现在看书的第几页了，或拿一个书签放在当前页的位置，然后去处理不一样的事情（因为处理完了，我们还要回来继续看书）：
电话铃响我们要到放电话的地方去，门铃响我们要到门那边去，也说是不一样的中断，我们要在不一样的地点处理，而这个地点常常还是固定的。
计算机中也是采用的这种办法，五个中断源，每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个中断的程序，当然在去之前首先要保存下面将执行的指令的地址，以便处理完中断后回到原来的地方继续往下执行程序。
具体地说，中断响应能分为以下几个步骤：
1、保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈。
2、寻找中断入口，根据5个不一样的中断源所产生的中断，查找5个不一样的入口地址。
以上工作是由计算机自动完成的，与编程者无关。
在这5个入口地址处存放有中断处理程序（这是程序编写时放在那儿的，如果没把中断程序放在那儿，就错了，中断程序就不能被执行到）。
3、执行中断处理程序。
4、中断返回：
执行完中断指令后，就从中断处返回到主程序，继续执行。
究竟单片机是怎么样找到中断程序所在位置，又怎么返回的呢？
我们稍后再谈。
MCS-51单片机中断系统的结构：
5个中断源的符号、名称及产生的条件如下。
INT0：
外部中断0，由P3．2端口线引入，低电平或下跳沿引起。
INT1：
外部中断1，由P3．3端口线引入，低电平或下跳沿引起。
T0：
定时器／计数器0中断，由T0计满回零引起。
T1：
定时器／计数器l中断，由T1计满回零引起。
TI／RI：
串行I／O中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。
整个中断系统的结构框图见下图一所示。
51单片机中断系统结构>
如图所示，由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、次序查询逻辑电路等组成，包括5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON来控制中断类弄、中断的开、关和各种中断源的优先级确定。
中断请求源：
（1）外部中断请求源：
即外中断0和1，经由外部管脚引入的，在单片机上有两个管脚，名称为INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3这两个管脚。
在内部的TCON中有四位是与外中断有关的。
IT0：
INT0触发方式控制位，可由软件进和置位和复位，IT0=0，INT0为低电平触发方式，IT0=1，INT0为负跳变触发方式。
这两种方式的差异将在以后再谈。
IE0：
INT0中断请求标志位。
当有外部的中断请求时，这位就会置1（这由硬件来完成），在CPU响应中断后，由硬件将IE0清0。
IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。
（2）内部中断请求源TF0：
定时器T0的溢出中断标记，当T0计数产生溢出时，由硬件置位TF0。
当CPU响应中断后，再由硬件将TF0清0。
TF1：
与TF0类似。
TI、RI：
串行口发送、接收中断，在串行口中再讲解。
2、中断允许寄存器IE在MCS－51中断系统中，中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断允许寄存器IE来控制的。
见下表EAX
其中EA是总开关，如果它等于0，则所有中断都不允许。
ES－串行口中断允许ET1－定时器1中断允许EX1－外中断1中断允许。
ET0－定时器0中断允许EX0－外中断0中断允许。
如果我们要设置允许外中断1，定时器1中断允许，其它不允许，则IE能是EAX
即8CH，当然，我们也能用位操作指令SETBEA
SETBET1SETBEX1
来实现它。
3、五个中断源的自然优先级与中断服务入口地址外中断0：
0003H定时器0：
000BH外中断1：
0013H定时器1：
001BH串行口：
0023H它们的自然优先级由高到低排列。
写到这里，大家应当明白，为什么前面有一些程序一始我们这样写：
ORG0000HLJMPSTART
ORG0030H
START：
。
这样写的目的，就是为了让出中断源所占用的向量地址。
当然，在程序中没用中断时，直接从0000H开始写程序，在原理上并没有错，但在实际工作中最好不这样做。
优先级：
单片机采用了自然优先级和人工设置高、低优先级的策略，即能由程序员设定那些中断是高优先级、哪些中断是低优先级，由于只有两级，必有一些中断处于同一级别，处于同一级别的，就由自然优先级确定。
开机时，每个中断都处于低优先级，我们能用指令对优先级进行设置。
看表2中断优先级中由中断优先级寄存器IP来高置的，IP中某位设为1，对应的中断就是高优先级，不然就是低优先级。
XX
X
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
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，后面根据要求写就能了XX
因此，最终，IP的值就是06H。
在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。
响应次序为：
定时器0－＞外中断1－＞外中断0－＞实时器1－＞串行中断。
MCS－51的中断响应过程：
1、中断响应的条件：
讲到这儿，我们依然对于计算机响应中断感到神奇，我们人能响应外界的事件，是因为我们有多种“传感器“――眼、耳能接受不一样的信息，计算机是如何做到这点的呢？
其实说穿了，一点都不希奇，MCS51工作时，在每个机器周期中都会去查询一下各个中断标记，看他们是否是“1“，如果是1，就说明有中断请求了，所以所谓中断，其实也是查询，不过是每个周期都查一下而已。
这要换成人来说，就相当于你在看书的时候，每一秒钟都会抬起头来看一看，查问一下，是不是有人按门铃，是否有电话。
很蠢，不是吗？
可计算机本来就是这样，它根本没人聪明。
了解了上述中断的过程，就不难解中断响应的条件了。
在下列三种情况之一时，CPU将封锁对中断的响应：
CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。
现行的机器周期不是当前正执行指令的最后一个周期。
我们知道，单片机有单周期、双周期、三周期指令，当前执行指令是单字节没有关系，如果是双字节或四字节的，就要等整条指令都执行完了，才能响应中断（因为中断查询是在每个机器周期都可能查到的）。
当前正执行的指令是返回批令（RETI）或访问IP、IE寄存器的指令，则CPU至少再执行一条指令才应中断。
这些都是与中断有关的，如果正访问IP、IE则可能会开、关中断或改变中断的优先级，而中断返回指令则说明本次中断还没有处理完，所以都要等本指令处理结束，再执行一条指令才能响应中断。
2、中断响应过程CPU响应中断时，首先把当前指令的下一条指令（就是中断返回后将要执行的指令）的地址送入堆栈，然后根据中断标记，将对应的中断入口地址送入PC，PC是程序指针，CPU取指令就根据PC中的值，PC中是什么值，就会到什么地方去取指令，所以程序就会转到中断入口处继续执行。
这些工作都是由硬件来完成的，不必我们去考虑。
这里还有个问题，大家是否注意到，每个中断向量地址只间隔了8个单元，如0003－000B，在如此少的空间中如何完成中断程序呢？
很简单，你在中断处安排一个LJMP指令，不就能把中断程序跳转到任何地方了吗？
一个完整的主程序看起来应该是这样的：
ORG0003H
LJMPINT0；
转外中断0ORG000BH
RETI；
没有用定时器0中断，在此放一条RETI，万一“不小心“产生了中断，也不会有太大的后果。
中断程序完成后，一定要执行一条RETI指令，执行这条指令后，CPU将会把堆栈中保存着的地址取出，送回PC，那么程序就会从主程序的中断处继续往下执行了。
注意：
CPU所做的保护工作是很有限的，只保护了一个地址，而其它的所有东西都不保护，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中断程序中又要用它们，还要保证回到主程序后这里面的数据还是没执行中断以前的数据，就得自己保护起来。
中断系统的控制寄存器：
中断系统有两个控制寄存器IE和IP，它们分别用来设定各个中断源的打开／关闭和中断优先级。
此外，在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的条件并作为标志位。
1．中断允许寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址（由低位到高位）分别是A8H-AFH。
IE用来打开或关断各中断源的中断请求，基本格式如下图二所示：
EA：
全局中断允许位。
EA＝0，关闭全部中断；
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。
×
：
无效位。
ES：
串行I／O中断允许位。
ES＝1，打开串行I／O中断；
ES＝0，关闭串行I／O中断。
ETl；
定时器／计数器1中断允许位。
ETl＝1，打开T1中断；
ETl＝O，关闭T1中断。
EXl：
外部中断l中断允许位。
EXl＝1，打开INT1；
EXl＝0，关闭INT1。
ET0：
定时器／计数器0中断允许位。
ET0＝1，打开T0中断；
ET0＝0，关闭TO中断。
EXO：
外部中断0中断允许位。
Ex0＝1，打开INT0;
EX0=0,关闭INT0.
中断优先寄存器--IP：
IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址（由低位到高位）分别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级，IP的基本格式如下图三所示：
PS：
串行I／O中断优先级控制位。
PS＝1，高优先级；
PS＝0，低优先级。
PTl：
定时器／计数器1中断优先级控制位。
PTl＝1，高优先级；
PTl＝0，低优先级。
Pxl：
外部中断1中断优先级控制位。
Pxl＝1，高优先级；
PXl＝O，低优先级。
PT0：
定时器／计数器o中断优先级控制位。
PT0＝1，高优先级；
PTO＝0，低优先级。
Px0：
外部中断0中断优先级控制位。
Px0＝1，高优先级；
Px0＝0，伤优先级。
在MCS-51单片机系列中，高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套；
同级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。
若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序：
INT0一T0---INT1一T1一RI／T1.
中断的响应过程
若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条件，而且①当前正在执行的那条指令已被执行完
1、当前末响应同级或高级中断
2、不是在操作IE，IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。
在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要3个机器周期到8个机器周期。
中断得到响应后，自动清除中断请求标志（对串行I／O端口的中断标志，要用软件清除），将断点即程序计数器之值（PC）压入堆栈（以备恢复用）；
然后把相应的中断入口地址装入PC，使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。
各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下：
中断源入口地址
INT0（外部中断0）0003H
TF0（TO中断）000BH
INT1（外部中断1）0013H
TFl（T1中断）001BH
RI／TI（串行口中断）0023H
由于各个中断入口地址相隔甚近，不便于存放各个较长的中断服务程序，故通常在中断入口地址开始的二三个单元中，安排一条转移类指令，以转入到安排在那儿的中断服务程序。
以T1中断为例，其过程下如图四所示。
由于5个中断源各有其中断请求标志0，TF0，IEl，TFl以及RI／TI，在中断源满足中断请求的条件下，各标志自动置1，以向CPU请求中断。
如果某一中断源提出中断请求后，CPU不能立即响应，只要该中断请求标志不被软件人为清除，中断请求的状态就将一直保持,直到CPU响应了中断为止,对串行口中断而言，这一过程与其它4个中断的不同之处在于；
即使CPU响应了中断，其中断标志RI／TI也不会自动清零，必须在中断服务程序中设置清除RI／TI的指令后，才会再一次地提出中断请求。
CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成，当执行RETI中断返回指令后，断点值自动从栈顶2字节弹出，并装入PC寄存器，使CPU继续执行被打断了的程序。
下面给出一个应用定时器中断的实例。
现要求编制一段程序，使P1．0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。
设单片机晶振频率
Fosc＝6MHZ．
1、方法：
利用定时器T0作1ms定时，达到定时值后引起中断，在中
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