2020年05月16日 | 51单片机实验（一）定时/计数器及其中断

我们这学期开了单片机的课，不知道为什么我们要用汇编语言写程序，感觉汇编程序真的挺难写的，所以把实验记录下来把。

如果没有学过汇编的小伙伴建议先去熟悉一下简单的汇编指令，之前简单的实验我就不记录了，我们从定时计数器实验开始吧。

首先来回顾一下和中断，定时有关的知识

51单片机中断级别

中断源

中断允许寄存器IE

EA---全局中允许位。

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。

EA=0，关闭全部中断。

-------，无效位。

ET2---定时器/计数器2中断允许位。 EA总中断开关，置1为开；

ET2=1，打开T2中断。 EX0为外部中断0（INT0）开关，……

ET2=0，关闭T2中断。 ET0为定时器/计数器0（T0)开关，…… 

ES---串行口中断允许位。 EX1为外部中断1（INT1）开关，……

ES=1，打开串行口中断。 ET1为定时器/计数器1（T1)开关，……

ES=0，关闭串行口中断。 ES为串行口（TX/RX）中断开关，……

ET1---定时器/计数器1中断允许位。 ET2为定时器/计数器2（T2)开关，……

ET1=1，打开T1中断。

ET1=0，关闭T1中断。

EX1---外部中断1中断允许位。

EX1=1，打开外部中断1中断。

EX1=0，关闭外部中断1中断。

ET0---定时器/计数器0中断允许位。

ET0=1，打开T0中断。

ET0=0，关闭T0中断。

EX0---外部中断0中断允许位。

EX0=1，打开外部中断0中断。

EX0=0，关闭外部中断0中断。

中断优先级寄存器IP

-------，无效位。

PS---串行口中断优先级控制位。

PS=1，串行口中断定义为高优先级中断。

PS=0，串行口中断定义为低优先级中断。

PT1---定时器/计数器1中断优先级控制位。

PT1=1，定时器/计数器1中断定义为高优先级中断。

PT1=0，定时器/计数器1中断定义为低优先级中断。

PX1---外部中断1中断优先级控制位。

PX1=1，外部中断1中断定义为高优先级中断。

PX1=0，外部中断1中断定义为低优先级中断。

PT0---定时器/计数器0中断优先级控制位。

PT0=1，定时器/计数器0中断定义为高优先级中断。

PT0=0，定时器/计数器0中断定义为低优先级中断。

PX0---外部中断0中断优先级控制位。

PX0=1，外部中断0中断定义为高优先级中断。

PX0=0，外部中断0中断定义为低优先级中断。

定时器/计数器工作模式寄存器TMOD

|-----------------定时器1------------------------|--------------------定时器0----------------------|

GATE---门控制位。

GATE=0，定时器/计数器启动与停止仅受TCON寄存器中TRX(X=0,1)来控制。

GATE=1，定时器计数器启动与停止由TCON寄存器中TRX(X=0,1)和外部中断引脚（INT0或INT1）上的电平状态来共同控制。

C/T---定时器和计数器模式选择位。

C/T=1，为计数器模式；C/T=0，为定时器模式。

M1M0---工作模式选择位。

定时器/控制器控制寄存器TCON

TF1---定时器1溢出标志位。

当定时器1记满溢出时，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。需要注意的是，如果使用定时器中断，那么该位完全不用人为去操作，但是如果使用软件查询方式的话，当查询到该位置1后，就需要用软件清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INIT为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1启动定时器1。

TF0---定时器0溢出标志，其功能及其操作方法同TF1。

TR0---定时器0运行控制位，其功能及操作方法同TR1。

IE1---外部中断1请求标志。

当IT1=0时，位电平触发方式，每个机器周期的S5P2采样INT1引脚，若NIT1脚为定电平，则置1，否则IE1清0。

当IT1=1时，INT1为跳变沿触发方式，当第一个及其机器周期采样到INIT1为低电平时，则IE1置1。IE1=1，表示外部中断1正向CPU中断申请。当CPU响应中断，转向中断服务程序时，该位由硬件清0。

IT1外部中断1触发方式选择位。

IT1=0，为电平触发方式，引脚INT1上低电平有效。

IT1=1，为跳变沿触发方式，引脚INT1上的电平从高到低的负跳变有效。

IE0---外部中断0请求标志，其功能及操作方法同IE1。

IT0---外部中断0触发方式选择位，其功能及操作方法同IT1。

PS:上面的内容是从别的论坛上复制的，贴在这复习也方面，如果侵权请联系我删除。

实验1 定时器/计数器及中断程序设计

这个实验比较简单，实验的基本连线如下

本次实验的内容是使用程序查询方式来判断定时器有没有溢出，从而控制LED的频闪。

我们使用的51单片机的频率是12MHz，时钟周期就是1/12M s，一个指令周期是12个时钟周期，也就是1us

我们要实验周期为200ms的闪烁，就需要每隔20*5ms就将p0.0为取反一次。

选用工作方式为0，也就是13位的定时器

这就需要计时器的初值=2^13-5ms/1us = 3192 = 0c78H

然后每当计数20次之后就将p0.0取反一次。

下面我们来看代码

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 0100H

Start:

mov TMOD,#00H   ;计数模式为0,13位计数模式

mov TH0,#0CH ;6C78H 定时器0的高8位

mov TL0,#78H    ;定时器0的低8位

mov R7,#20      ;设置循环20次

setb TR0        ;开定时器/计数器0的中断

首先是start 标记的初始化程序，设置TMOD寄存器，最低两位设置为00，然后将0C78H送入TH0 和 TH1，20送入R7，开中断。

Loop: jbc TF0,T0SVR   ;如果TF0位1就跳转,TF0是定时器0的溢出标志位

sjmp Loop

T0SVR: mov TH0,#0CH ;0C78H

mov TL0,#78H

djnz R7,Next

mov R7,#20

cpl P0.0        ;取反p0.0位

Next:sjmp Loop

END

接着就是判断TF0（定时器0的溢出标志位）为1就跳转到TOSVR标记的程序段，重新设置TH0和TL0的值，重新开始计时，如果已经重复过20次了，就继续运行下去，将R7重新赋值为20，并且取反p0.0，否则跳转到Loop语句标号出，继续计时。

完整代码如下

;1:定时/计数器实验，方式0，查询方式编程

;系统时钟12MHz，T0每5ms溢出一次

;20次后取反P0.0

;执行后，与P0.0连接的LED亮0.1s灭0.1s，即以5Hz的频率闪烁

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 0100H

Start:

mov TMOD,#00H   ;计数模式为0,13位计数模式

mov TH0,#0CH ;6C78H 定时器0的高8位

mov TL0,#78H    ;定时器0的低8位

mov R7,#20      ;设置循环20次

setb TR0        ;开定时器/计数器0的中断

    ;计数，溢出了之后就跳转

Loop: jbc TF0,T0SVR   ;如果TF0位1就跳转,TF0是定时器0的溢出标志位

sjmp Loop

T0SVR: mov TH0,#0CH ;0C78H

mov TL0,#78H

djnz R7,Next

mov R7,#20

cpl P0.0        ;取反p0.0位

Next:sjmp Loop

END

这个实验是不是很简单呢？不着急，我们马上进入下一个实验

实验2 使用T1方式完成上述实验

使用中断来控制闪烁频率，实验电路图连线如下

k3接在p2.7  k2 接在p2.6 k1接在p2.5，当开关断开的时候p2口都是高电平，当开关闭合的时候p2口就变成低电平

先来看一下初始化程序

XTH EQU 30H ;存放定时器常数高8位

XTL EQU 31H   ;存放定时器常数低8位

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 001BH ;用的是定时器1，自然是1B

ljmp T1SVR

ORG 0100H

Start: mov SP,#5FH ;堆栈区设在未用RAM的高端

mov TMOD,#00010000B ;T/C1，模式1

mov TH1,#0FFH ;FFF0啊，好像是负16，28800赫兹啊，

mov TL1,#0F0H ;对了，这行和上行可以有，也可以没有

clr TR1 ;关闭定时器

mov IE,#10001000B ;设置EA和ET1，好像在ISIS中EA这要接高电平

因为有中断，所以要初始化sp堆栈指针，用来进行中断返回，使用t/c1 T1模式，16位定时器，关闭定时器TR1，开中断。

接着是扫描程序，查询三个按钮的开关情况

ScanKey:

mov A,P2

cpl A ;按下时为0，我们要当1处理，自然要翻转一下

anl A,#11100000B ;只要最高3位，其它位屏蔽

swap A ;这一行和下一行共同作用，将3位按键移到最低3位，然后散转

rr A  ;这一行和下一行可以同时去掉，不影响执行，但是程序上是有意义滴

mov DPTR,#TABKey

jmp @A+DPTR

在软件上模拟的时候，p2口一直是高电平，只有当按键按下去的时候才会变成低电平，然后取反，然后将高三位析取出来，交换到低位最后右移得到散装程序入口地址。

下面是散转程序

TABKey: ajmp NoKey ;跳转表KEY1P、2P、3P分别为按下指定3键后的处理代码，用于产生不同的频率

ajmp Key1P

ajmp Key2P

ajmp NoKey ;这样的是组合键，如果指定另一种频率，则1和2按下时可以起作用

ajmp Key3P

ajmp NoKey

ajmp NoKey

ajmp NoKey

sjmp ScanKey

NoKey: clr TR1 ;所有键都抬起来时执行，停止闪烁！

sjmp ScanKey

Key1P: mov XTH,#0FEH ;FE0D=　(-500)二进制补码，1KHZ的频率闪烁所需要，这里存的数都是补码

mov XTL,#0DH

setb TR1        ;开定时器1

sjmp ScanKey

Key2P: mov XTH,#0FFH ;FF07=　（-250）二进制补码，以2KHZ的频率闪烁

mov XTL,#07H

setb TR1

sjmp ScanKey

Key3P: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#84H ;FF84=　（-125）二进制补码，以4KHZ的频率闪烁

setb TR1

sjmp ScanKey

关于散转程序入口地址，我们可以看成k3k2k1组成的3位二进制数（按下的时候为1，没有按下的时候为0），然后就可以计算他们相对于TABKey的偏移地址了。

如果没有按下按钮的话，就关闭TR1中断，停止闪烁，跳回到扫描程序

如果按下了按钮的话，就进入相应的散转程序，设置TH1和TL1的值，我们使用XTH和XTL作为中间变量给TH1和TL1赋值，一开始赋值了30H和31H，也就是说计时器溢出了之后才会重新给TH1和TL1赋值，然后将p2.1位取反。

这里面还涉及到二进制补码的计算，简单说一下负数补码的算法：符号位不变，数值为取反之后加一。比如-500=FE0DH，计算机内存的都是补码

最后就是定时器溢出中断程序

T1SVR: mov TH1,XTH

mov TL1,XTL

cpl P2.1 ;翻转P2.1，每两次一个周期

reti

END

这就是我们刚刚说的包括给TH1和TL1赋值和将p2.1取反的操作

完整程序如下

;2:定时/计数器实验，T1方式1

;系统时钟12MHz，P2.1连接LED，P2.5~P2.7分别连接K1~K3

;用户按下K1~K3，LED以不同频率(1KHz、2KHz、4KHz)闪烁,即定时时间分别为0.5ms，0.25ms，0.125ms

;宏定义常量

XTH EQU 30H ;存放定时器常数高8位

XTL EQU 31H   ;存放定时器常数低8位

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 001BH ;用的是定时器1，自然是1B

ljmp T1SVR

ORG 0100H

Start: mov SP,#5FH ;堆栈区设在未用RAM的高端

mov TMOD,#00010000B ;T/C1，模式1

mov TH1,#0FFH ;FFF0啊，好像是负16，28800赫兹啊，

mov TL1,#0F0H ;对了，这行和上行可以有，也可以没有

clr TR1 ;关闭定时器

mov IE,#10001000B ;设置EA和ET1，好像在ISIS中EA这要接高电平

ScanKey:

mov A,P2

cpl A ;按下时为0，我们要当1处理，自然要翻转一下

anl A,#11100000B ;只要最高3位，其它位屏蔽

swap A ;这一行和下一行共同作用，将3位按键移到最低3位，然后散转

rr A  ;这一行和下一行可以同时去掉，不影响执行，但是程序上是有意义滴

mov DPTR,#TABKey

jmp @A+DPTR

TABKey: ajmp NoKey ;跳转表KEY1P、2P、3P分别为按下指定3键后的处理代码，用于产生不同的频率

ajmp Key1P

ajmp Key2P

ajmp NoKey ;这样的是组合键，如果指定另一种频率，则1和2按下时可以起作用

ajmp Key3P

ajmp NoKey

ajmp NoKey

ajmp NoKey

sjmp ScanKey

NoKey: clr TR1 ;所有键都抬起来时执行，停止闪烁！

sjmp ScanKey

Key1P: mov XTH,#0FEH ;FE0D=　(-500)二进制补码，1KHZ的频率闪烁所需要，这里存的数都是补码

mov XTL,#0DH

setb TR1        ;开定时器1

sjmp ScanKey

Key2P: mov XTH,#0FFH ;FF07=　（-250）二进制补码，以2KHZ的频率闪烁

mov XTL,#07H

setb TR1

sjmp ScanKey

Key3P: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#84H ;FF84=　（-125）二进制补码，以4KHZ的频率闪烁

setb TR1

sjmp ScanKey

T1SVR: mov TH1,XTH

mov TL1,XTL

cpl P2.1 ;翻转P2.1，每两次一个周期

reti

END

那么到这里，实验2就结束啦

实验3 中断的嵌套

实验3就是在实验2的基础上加上了中断的嵌套，所以我们需要先设置中断优先寄存器IP的初始值，电路图如下

我们开看一下初始化程序

XTH EQU 30H ;存放定时器常数高8位

XTL EQU 31H   ;存放定时器常数低8位

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 0003H

ljmp Ex0SVR

ORG 0013H

ljmp Ex1SVR

ORG 001BH

ljmp T1SVR

ORG 0100H

Start: mov SP,#5FH ;堆栈区设在未用RAM的高端

mov TMOD,#00010000B

mov TH1,#0FFH

mov TL1,#0F0H

clr TR1         ;关TR1中断

mov IE,#10001101B

mov IP,#00001000B;设置不同的优先级，观察执行效果

mov P2,#0FFH

mov P3,#0FFH

设置sp堆栈指针（有中断的程序不要忘了设置sp的初始值），设置T/C1的T1模式（16位定时器），关TR1中断

设置IE中 EA =1 （总的中断允许控制位）  ES=1（串行口中断允许控制位）  ET1 = 1（定时器1） ET0 = 1（定时器0）

设置IP中的 PT1 = 1，即定时器1的优先级高

这里顺便附上中断入口地址的地址

外部中断0：入口：0003H

定时器0： 入口：000BH

外中断1： 入口：0013H

定时器1： 入口：001BH

串口中断：入口：0023H

下面是中断程序和扫描程序

ScanKey:mov A,P2

jb ACC.7,ScanKey

Key2P: mov XTH,#0FEH

mov XTL,#0CH

setb TR1

sjmp ScanKey

Ex0SVR: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#06H

setb TR1

reti

Ex1SVR: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#83H

setb TR1

reti

T1SVR: mov TH1,XTH

mov TL1,XTL

cpl P2.1        ;p2.1口取反

reti

END

从电路图可以看出来，K3是控制ACC.7；K2是中断0，K1是中断1

也就是一开始小灯是不闪的，按下任意一个按钮后，就开中断了，就会不停闪，通过按不同的按钮就可以改变定时器TH1和TL1的值从而控制灯闪烁的频率，还是挺简单的嘛

下面是最后一个实验的完整代码

XTH EQU 30H ;存放定时器常数高8位

XTL EQU 31H   ;存放定时器常数低8位

ORG 0000H

ljmp Start

ORG 0003H

ljmp Ex0SVR

ORG 0013H

ljmp Ex1SVR

ORG 001BH

ljmp T1SVR

ORG 0100H

Start: mov SP,#5FH ;堆栈区设在未用RAM的高端

mov TMOD,#00010000B

mov TH1,#0FFH

mov TL1,#0F0H

clr TR1         ;关TR1中断

mov IE,#10001101B

mov IP,#00001000B;设置不同的优先级，观察执行效果

mov P2,#0FFH

mov P3,#0FFH

ScanKey:mov A,P2

jb ACC.7,ScanKey

Key2P: mov XTH,#0FEH

mov XTL,#0DH        ;1KHZ

setb TR1

sjmp ScanKey

Ex0SVR: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#07H        ;2KHZ

setb TR1

reti

Ex1SVR: mov XTH,#0FFH

mov XTL,#84H        ;4KHZ

setb TR1

reti

T1SVR: mov TH1,XTH

mov TL1,XTL

cpl P2.1        ;p2.1口取反

reti

END

那么，这次实验就做完啦