第6章80C51单片机内部资源及应用

80C51单片机内部资源及应用6.1 中断系统和外中断 6.2 定时器/计数器6.3 串行通信 本章小结

80C51单片机内部资源及应用

为了进一步突出单片机的控制特性，许多半导体 公司在单片机内部又集成了许多功能单元，如中 断、定时器/计数器、串行通信、模拟/数字转换 (ADC)、脉冲宽度调制(PWM)等单元。我们 把这些单片机内部的功能单元统称为单片机内部 资源。

80C51单片机内部资源及应用

标准的80C51单片机的内部资源有中断系统、定时 器/计数器和串行口。80C51单片机片内RAM 的 80H~FFH空间有21个特殊功能寄存器SFR,通过 这些特殊功能寄存器可实现对全部内部资源的运行 操作。

80C51单片机内部资源及应用6.1 中断系统和外中断中断是一项重要的计算机技术，采用中断技术可以使多 个任务共享一个资源，所以中断技术实质上就是一种资 源共享技术。 80C51是一个多中断源的单片机，有3类共5个中断源， 分别是外部中断2个，定时中断2个和串行中断1个。

80C51单片机内部资源及应用外部中断是由外部原因引起的，共有2个中断源，即 外部中断0和外部中断1。它们的中断请求信号分别 由80C51外部引脚 (P3.2)和 (P3.3)输入。

定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的。串行中断是为串行数据传送的需要而设置的。

80C51单片机内部资源及应用6.1.1 中断技术概述当中央处理器CPU正在执行某程序时，由于某种原因， 外界向CPU发出了暂停目前工作去处理更重要事件的 请求，程序被打断，CPU响应该请求并转入相应的处 理程序，处理程序完成以后，再返回到原来程序被打 断的位置，继续原来的工作，这一过程称为中断。实 现中断功能的部件称为中断系统。

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在以上过程中，原来运行的、被中断的程序被称为主 程序；从主程序中转入的相应事件处理程序被称为中 断服务程序；主程序被打断的位置被称为断点；向 CPU发出中断的请求信号被称为中断源。 中断技术主要用于分时操作、实时处理、故障及时处 理等。

80C51单片机内部资源及应用中断系统一般要完成以下功能。 1)现场保护和现场恢复 为了CPU完成中断服务后，能够返回到原主程序的位 置，就要保护断点处的现场状态，即将断点处的PC值、 相关寄存器的内容、标志位等状态压入堆栈保存，该 操作被称为保护断点和现场。 中断服务结束后，在返回主程序前，要将被保护的断 点和现场恢复，即弹出堆栈中被保存的内容至各相关 寄存器，该操作被称为现场恢复。

80C51单片机内部资源及应用2)中断优先权排队 不同的中断源享有不同的优先响应权利，称为中

断优先 权 ,CPU对多个中断源响应的优先权由高到低的排队， 称为优先权排队。

80C51单片机内部资源及应用3)中断嵌套 CPU将暂停当前的优先级别低的中断服务，转而去处 理优先级更高的中断申请，处理完后，再回到原低级 中断处理程序，这一过程称为中断嵌套，该中断系统 称为多级中断系统。没有中断嵌套功能的中断系统称 为单级中断系统。

80C51单片机内部资源及应用6.1.2 80C51单片机中断系统

80C51中断系统结构图，它由中断源、中断标志、中 断允许控制、中断优先级控制、中断查询硬件以及相 应的特殊功能寄存器组成，相应的特殊功能寄存器 TCON和SCON用来存储来自中断源的中断请求标志， IE为中断允许控制寄存器，IP为中断优先级控制寄存器。

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80C51单片机内部资源及应用1. 中断源 80C5l共有3类5个中断源，分别是2个外部中断源、2 个定时中断源、1个串行口接收/发送中断源。

外部中断是由外部请求信号或掉电等异常事故引起的， 共有2个中断源：外部中断0和1,分别由引脚(P3.2) 和(P3.3)引入。

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80C5l单片机内有两个定时器/计数器T0、T1,通过一 种计数结构，实现定时/计数功能，当计数值发生溢 出时，表明已经达到预期定时时间或计数值，定时器 /计数器的中断请求标志位TF0或TF1被置1,也就向 CPU发出了中断请求的申请。当串行口接收或发送完一组数据时，便产生一个中断 请求，特殊功能寄存器SCON中的RI或TI被置1

80C51单片机内部资源及应用2. 中断请求标志 要实现中断，首先中断源要提出中断请求，单片机内中 断请求的过程是特殊功能寄存器TCON和SCON相关状 态位——中断请求标志位置1的过程，当CPU响应中断 时，中断请求标志位才由硬件或软件清0。

80C51单片机内部资源及应用1)TCON中的中断标志位位地址 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88

位符号

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

这个寄存器既有定时器/计数器的控制功能又有中断控 制功能，其中与中断有关的控制位共6位：IE0和IE1、 IT0和IT1以及TF0和TF1。

80C51单片机内部资源及应用定时控制寄存器TCON各位的功能位 地 址 8FH 8EH 位 符 号 TF1 TR1 功 能 定时器/计数器T1溢出标志位 定时器/计数器T1运行控制位

8DH8CH 8BH 8AH 89H 88H

TF0TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

定时器/计数器T0溢出标志位定时器/计数器T0运行控制位 外部中断1请求标志位 外部中断1触发类型选择位 外部中断0请求标志位 外部中断0触发类型选择位

80C51单片机内部资源及应用2)SCON中的串行中断标志位 SCON寄存器地址98H,位地址9FH~98H,其中的低 2位RI和TI锁存串行口的接收中断和发送中断的申

请标 志位，如表6.3所示。位地 址 位符 号 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H TI 98H RI

80C51单片机内部资源及应用TI:串行口发送中断请求标志位。串行口每发送完一帧 串行数据后，由内部硬件置1,表示串行口发送器向 CPU申请中断。值得注意的是，CPU响应该中断，转 入串行口中断入口时，对TI位不清0,TI必须由用户在 程序中清0。 RI:串行口接收中断请求标志位。串行口每接收完一 帧串行数据后，RI由硬件置1。同样，CPU响应该中断 时， 对RI位不清0,必须由用户在程序中进行清0。 80C51单片机复位后，TCON和SCON各位均被清0。

80C51单片机内部资源及应用3. 中断控制 中断控制主要通过中断允许寄存器IE和中断优先级 寄存器IP实现。

中断允许控制寄存器位地 址位符 号

AFHEA

AEH-

ADH-

ACHES

ABHET1

AAHEX1

A9HET0

A8HEX0

80C51单片机内部资源及应用EA:CPU中断允许总控制位。EA = l,CPU开放中断， 此时，每个中断源的中断允许或禁止，取决于各自的中 断允许控制位。EA = 0,CPU屏蔽所有中断，即中断总 禁止。 EX0、EX1:外部中断允许控制位。EX0(EX1) = l,允 许外部中断；EX0(EX1) = 0,禁止外部中断。 ET0、ET1:定时器/计数器溢出中断允许控制位。 ET0(ET1) = 1,允许中断；ET0(ET1) = 0,禁止定时器 /计数器中断。 ES:串行口中断允许控制位。ES = 1,允许串行口中 断；ES = 0,禁止串行口中断。