Điều khiển timer interrupt

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

BÀI 5:

LẬP TRÌNH ðIỀU KHIỂN TIMER - INTERRUPT



I Mục ñích bài thí nghiệm

Bài thực hành nhằm giúp học viên:

- Nắm nguyên tắc hoạt ñộng của Timer - Interrupt

- Hiểu và viết ñược chương trình ứng dụng Timer – Interrupt vào trong ñiều khiển quá trình

II Cơ sở lý thuyết

1 Timer trong AT89C51

Vi ñiều khiển 89C51 có hai thanh ghi timer/counter 16 bit Các thanh ghi này có thể hoạt ñộng ở một trong hai trạng thái timer hoặc counter Mỗi thanh ghi gồm 2 thanh ghi 8 bit ghép lại:

Cấu trúc của bộ Timer/ Counter trong 89C51 như hình sau

Hoạt ñộng của bộ Timer/Counter ñược ñiều khiển bởi hai thanh ghi TCON và TMOD

Thanh ghi TCON (timer control): Là thanh ghi 8 bit, có thể truy xuất

byte hoặc bit dùng ñể ñiều khiển hoạt ñộng của Timer

TF1: báo trạng thái tràn cho bộ Timer/Counter1

TR1: ñiều khiển cấp xung cho bộ Timer/Counter1

TF0: báo trạng thái tràn cho bộ Timer/Counter0

TR0: ñiều khiển cấp xung cho bộ Timer/Counter0

IE1, IT1, IE0, IT0: sử dụng cho ngắt ngoài 1 và ngắt ngoài 0 (không dùng cho Timer)

Thanh ghi TMOD (timer mode): Là thanh ghi 8 bit, chỉ có thể truy

xuất byte dùng ñể xác ñịnh chế ñộ hoạt ñộng của Timer

GATE, C/ T : ñiều khiển trạng thái hoạt ñộng cho Timer/

M1, M0: chọn chế ñộ hoạt ñộng cho Timer/Counter

0 0 0 Timer/Counter 13 bit

0 1 1 Timer/Counter 16 bit

1 0 2 Timer/Counter 8 bit, auto reload

1 1 3 Timer/Counter 8 bit

• Chế ñộ 0 (13 bit):

Thanh ghi THx và TLx kết hợp tạo thành bộ Timer/Counter 13 bit, khi tràn 13 bit thì

cờ TFx sẽ ñặt lên logic 1

• Chế ñộ 1 (16 bit):

• Chế ñộ 2 (8 bit auto reload)

TLx ñược nạp giá trị ban ñầu từ THx và bắt ñầu ñếm từ giá trị này khi có xung ở ngõ vào, khi tràn thì TFx sẽ ñặt lên logic 1 ñồng thời kích hoạt bộ khóa ñể nạp giá trị trong

THx vào TLx

• Chế ñộ 3

Trong chế ñộ này, TH1 và TL1 không ñược sử dụng thay vào ñó là TH0 và TL0 hoạt

ñộng như 2 bộ Timer 8 bit (TL0) và Timer/Counter 8 bit (TL0) Tuy nhiên, tín hiệu

mở xung cho TH0 không phải là TR0 mà là TR1

2 Interrupt trong AT98C51

Thanh ghi IE (Interrupt Enable Register)

Thanh ghi IE dùng ñể cho phép hay cấm các ngắt hoạt ñộng Mặc ñịnh khi khởi ñộng chương trình thì tất cả các ngắt ñều bị cấm Chức năng các bit trong thanh ghi IE cho trong bảng sau:

EA = 0: cấm tất cả các ngắt

= 1: cho phép ngắt tuỳ theo trạng thái các bit ñiều khiển tương ứng

ES = 0: cấm ngắt tại port nối tiếp

= 1: cho phép ngắt tại port nối tiếp

ET1 = 0: cấm ngắt tại Timer 1

= 1: cho phép ngắt tại Timer 1

EX1 = 0: cấm ngắt tại ngắt ngoài 1 ( INT1: chân P3.3)

= 1: cho phép ngắt tại ngắt ngoài 1

ET0 = 0: cấm ngắt tại Timer 0

= 1: cho phép ngắt tại Timer 0

EX0 = 0: cấm ngắt tại ngắt ngoài 1 ( INT0 : chân P3.2)

= 1: cho phép ngắt tại ngắt ngoài 1

ðể cho phép ngắt tại Timer 0, ta phải có: EA = 1 và ET0 = 1 Nội dung của thanh ghi

IE khi ñó là:

Chương trình có thể thực hiện như sau:

SETB EA

SETB ET0

Hay có thể viết:

MOV IE,#82h

Danh sách các ngắt trong AT89C51

Cấu trúc chương trình sử dụng ngắt

ORG 0000H

JMP MAIN

ORG 0003H

JMP INT0_ISR

ORG 000BH

JMP TIMER0_ISR

ORG 0013H

JMP INT1_ISR

ORG 001BH

JMP TIMER1_ISR

ORG 0023H

JMP SERIAL_ISR

MAIN:

………

………

INT0_ISR:

………

RETI

TIMER0_ISR:

………

RETI

INT1_ISR:

………

RETI

TIMER1_ISR:

………

RETI

SERIAL_ISR:

………

RETI

END

Lưu ý rằng nếu không sử dụng ngắt nào thì không cần phải khai báo ISR cho ngắt ñó.

Chương trình sử dụng ngắt bao gồm 2 phần: phần chương trình chính và phần xử lý ngắt Một ñoạn chương trình ví dụ sử dụng ngắt ngoài 0 như sau:

ORG 0000h ; ðịa chỉ bắt ñầu chương trình

JMP MAIN

ORG 0003h ; ðịa chỉ chương trình phục vụ ngắt cho INT0

JMP INT0_ISR

MAIN:

; khai báo sử dụng ngắt

SETB EA

SETB EX0 ; Có thể thay 2 lệnh này bằng lệnh MOV IE,#81h

; chương trình chính

INT0_ISR:

; chương trình phục vụ ngắt

RETI

END

III Phần thực hành

1 ðiều khiển Timer

Bài 1: Viết chương trình tạo sóng vuông tần số tại chân P1.0 dùng Timer 0 chế ñộ 1

16 bit (tần số thạch anh là fOSC = 12MHz)

a Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0000H

JMP MAIN

MAIN:

MOV TMOD,#01h ; dùng timer0 chế ñộ 1 – 16 bit

MOV TH0, #HIGH(-50000)

MOV TL0, #LOW(-50000)

SETB TR0 ; Cho phép timer 0 chạy

LAP:

JNB TF0, LAP ; Nếu Timer chưa tràn thì chờ

CLR TF0

CPL P1.0 ; ðảo bit P1.0 ñể tạo xung vuông

JMP LAP

END

b Yêu cầu:

- Kết nối ngõ ra của vi ñiều khiển với module diều khiển LED Quan sát kết quả trên bit P1.0

- Hãy tính toán tần số của xung tạo ra tại P1.0, thời gian on/off của xung ngõ ra cũng như chu kỳ của xung tai P1.0

- Có thể sửa ñổi chương trình ñể có thể tạo xung vuông tại ngõ ra ở P1.0

có tần số như tính toán trên nhưng dùng Timer0 ở chế ñộ 2 – 8 bit auto reload hay không ? Nếu ñược hãy sửa lại chương trình và kiểm chứng

- Sửa ñổi chương trình ñể có thể tạo xung vuông tại ngõ ra ở P1.0 có tần

số là 10Hz

- Sửa ñổi chương trình ñể có thể tạo xung vuông tại ngõ ra ở P1.0 có tần

số là 10Hz dùng Timer1

- Sửa ñổi chương trình ñể có thể tạo xung vuông tại ngõ ra ở P1.0 có tần

số là 1Hz

- Sửa ñổi chương trình ñể tạo xung vuông có tần số 10Hz tại ngõ ra P1.0

và xung vuông có tần số 1 Hz tại ngõ ra P1.4 Gợi ý có thể dùng Timer

1 cho xung 10Hz và Timer0 cho xung 1 Hz

- Sửa ñổi lại tất các các chương trình con Delay trong bài thực tập số 3 (ñiều khiển Led ñơn – Led 7 ñoạn) bằng cách dùng các timer của vi ñiều khiển Kiểm chứng lại sự thay ñổi này

Bài 2: Viết chương trình dùng Timer ñể tạo tiếng còi hú qua Speaker Px.5 là bit sẽ kết nối với Speaker

a Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0000H

JMP START

KHOI DONG:

MOV TCON, #00H

MOV TMOD, #00H

MOV PSW, #00H

MOV IE, #00H

RET

DELAYMS:

MOV R7, #00H

MOV A, R7

CJNE A, #0FFH, LOOPA

RET

DELAYHS:

MOV R6, #80H

MOV R5, #02H

CALL DELAYMS

MOV A, R6

JNZ LOOPB

DEC R5

MOV A, R5

JNZ LOOPB

RET

TONE_ONE:

MOV R4, #00H

MOV R3, #02H

CALL DELAY

CALL DELAYMS

DEC R2

CPL P1.5 ; kết nối với speaker

MOV A, R4

JNZ LOOPC

DEC R3

MOV A, R3 JNZ LOOPC RET

TONE_TWO:

MOV R4, #00H MOV R3, #02H

CALL DELAY CALL DELAYMS INC R2

CPL P1.5 ; ; kết nối với speaker

MOV A, R4 JNZ LOOPD DEC R3 MOV A, R3 JNZ LOOPD RET

DELAY:

MOV A, R2 MOV R7, A LOOPE: INC R7 MOV A, R7 CJNE A, #0FFH, LOOPE RET

START:

CALL KHOI DONG LOOP:

CALL TONE-ONE CALL TONE_TWO JMP LOOP

END

b Yêu cầu

- Kết nối PORT1 với module Speaker trên board ET-LAB3A xem lại bài 1: Tổng quan về ET-LAB3A

- Chạy chương trình ñể kiểm chứng

- Mô tả nguyên tắc hoạt ñộng của chương trình trên Vẽ lưu ñồ ñiều khiển của chương trình

- Sửa chương trình ñể tạo ra các dạng hiệu ứng âm thanh khác nhau Chạy

chương trình kiểm chứng

Bài 3: Viết chương trình tạo mạch ñồng hồ ñếm phút giây (thời gian tương ñối) sử

dụng Timer0 chế ñộ 1 (16 bit)

c Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0000H

JMP MAIN

MAIN:

MOV TMOD,#01H ; Sử dụng Timer0, chế ñộ 16 bit

MOV 30H,#0 ; giá trị ban ñầu của phút

MOV 31H,#0 ; giá trị ban ñầu của giây

LAP:

MOV A,30H ; xuất giá trị của phút ra P2

MOV B,#10

DIV AB

MOV DPTR,# LED7S

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A ; xuất hàng chục của phút ra P2

MOV P1,#03H ; P1 là PORT ñể chọn Led 7 ñoạn

MOV A,B

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A ; xuất hàng ñơn vị của phút

MOV P1, #02H

MOV A,31H ; xuất giá trị của giây ra P2

MOV B,#10

DIV AB

MOV DPTR,#LED7S

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A ; xuất giá trị chục của giây

MOV P1, #01H

MOV A,B

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A ; giá trị ñơn vị của giây

MOV P1, #00H

CALL DELAY

INC 31H ; tăng giây lên 1

MOV A,31H

CJNE A,#60,Lap ; ðủ 60s (1 phút) thì

MOV 31H,#0 ; giây = 0

INC 30H ; và tăng phút lên 1

MOV A,30H

CJNE A,#60,Lap ; ðủ 60 phút thì

MOV 30H,#0 ; phút = 0

JMP LAP

LED7S: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 67H

DELAY:

PUSH 07

MOV R7,#20

SETB TR0

DELAY1: ; Tạo trễ 50000 chu kỳ = 50000µs = 50ms

MOV TH0,#HIGH(-50000)

MOV TL0,#LOW(-50000)

JNB TF0,$ ; Chờ ñến khi Timer tràn

CLR TF0

DJNZ R7,DELAY1 ; R7 = 20 -> lặp lại 20 lần -> tạo trễ 20*50ms

CLR TR0

POP 07

RET

END

d Yêu cầu:

- Kết nối ngõ ra của vi ñiều khiển với module diều khiển LED – LED 7

ñoạn Quan sát kết quả LED 7 ñoạn và cho nhận xét

- Do trên là chương trình gợi ý, sinh viên hãy edit lại ñể sao cho có thể thực hiện ñược yêu cầu trên

- Nếu chương trình hiển thi phút giây chưa hoàn chỉnh, có thể thêm ñoạn code Delay10ms ñể trì hoãn thời gian lưu ảnh của mắt ngay tại mỗi khi

xuất giá trị phút giây ra PORT2 Hãy sửa ñổi lại chương trình sao cho hiển thị phút giây dễ quan sát nhất

ðoạn code Delay10ms ñược gợi ý như sau:

Delay10ms:

PUSH 03

PUSH 04

MOV R3, #100

L1: MOV R4, #75

DJNZ R4, $ DJNZ R3, L1 POP 03

POP 04

RET

- Sửa lại chương trình sao cho có thể ñếm giấy và % của giây

- Sửa lại chương trình cho phép nếu có 2 SW ñược ñưa vào hệ thống ñể

ñiều khiển ñếm thời gian tăng và ñếm ngược thời gian cụ thể như sau:

Khi bắt ñầu chương trình, ñồng hồ sẽ hiển thị 0000 Nếu SW1 ñược ấn thì ñồng hồ sẽ ñếm thời gian tăng, còn nếu ấn SW2 thì ñồng hồ ñếm ngược thời gian Chú ý trong lúc SW1 hoặc SW2 thì SW còn lại sẽ bị vô hiệu hoá

2 ðiều khiển ngắt Timer

Bài 1: Thực hiện chương trình dùng ngắt Timer 0 – chế ñộ 1 – 16 bit tạo xung vuông

tần số f = xxHz tại P2.0

a Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0000H

JMP MAIN

ORG 000BH

JMP TIMER0_ISR

MAIN:

MOV IE,#82H

MOV TMOD,#02H

MOV TH0,#(-50000) ; f = XXHz -> T = 1/f = YYms -> thời gian

MOV TL0,#(-50000) ; trễ là ZZs -> giá trị ñếm của Timer là TTs

SETB TR0

HERE:

JMP HERE

; -

TIMER0_ISR:

CPL P2.0

RETI

END

b Yêu cầu:

- Hãy xác ñịnh các giá trị XX, YY, ZZ và TT

- Có thể thay ñổi lệnh JMP HERE bằng 1 lênh khác ñược không ? Nếu

ñược thì cho biết lệnh ñó và cho chạy lại chương trình ñể kiểm tra

- Sửa ñổi chương trình ñể có thể tạo xung vuông ON/OFF 1 giây

- Viết chương trình dùng ngắt Timer 0 và Timer 1 ñồng thời tạo xung vuông tần số f = 20 KHz tại P2.3 và f = 100Hz tại P2.4

- Thực hiện chương trình dùng ngắt Timer 0 và Timer 1 ñồng thời tạo xung vuông tần số f = 5 Hz tại P2.0 và f = 1 Hz tại P2.1 Hãy ñưa vào các giá trị XX, YYYY, ZZZZ, TTTT của chương trình gợi ý bên dưới ñể thực hiện ñược yêu cầu trên

ORG 0000h

JMP main

ORG 000Bh

JMP TIMER0_ISR

ORG 001Bh

JMP Timer1_ISR

MAIN:

SETB EA

SETB ET0

SETB ET1

MOV TMOD,#XXh

MOV TH0,#(-YYYY)

MOV TL0,#(-YYYY)

SETB TR0

MOV TH1,#HIGH(-ZZZZ)

MOV TL1,#LOW(-ZZZZ)

SETB TR1 HERE:

JMP HERE

; - TIMER0_ISR:

CPL P2.0 RETI

; - TIMER1_ISR:

MOV TH1,#HIGH(-TTTT) MOV TL1,#LOW(-TTTT) CPL P2.1

RETI

; -

END

Bài 2: Chương trình mẫu gợi ý ñiều khiển phút dây dùng Interrupt Timer

a Chương trình mẫu gợi ý ñồng hồ hiển thị phút giây dùng ngắt Timer0

ORG 0

JMP Main

ORG 0Bh

JMP Timer0_ISR

Main:

SETB EA

SETB ET0

MOV TMOD,#01h

MOV TH0,#HIGH(-50000) ; ðếm 50000

MOV TL0,#LOW(-50000);chu kỳ =50 ms

MOV R7,#20 ; 20 x 50ms = 1000ms = 1s

SETB TR0

MOV 31h,#0 ; Phút

MOV 32h,#0 ; Giây

CALL display

here:

JMP here

; -

Timer0_ISR:

MOV TH0,#HIGH(-50000)

MOV TL0,#LOW(-50000)

DJNZ R7,exittimer0

MOV R7,#20

CALL IncTime ; Cứ mỗi 1s thì tăng thời

gian

CALL display ; và hiển thị ra Led

exittimer0:

RETI

; -

IncTime:

INC 32h ; Tăng giây

MOV A,32h

CJNE A,#60,ExitIncTime ; Nếu Giây = 60 MOV 32h,#0 ; thì Giây = 0

INC 31h ; và tăng phút MOV A,31h

CJNE A,#60,ExitIncTime ; Nếu Phút = 60 MOV 31h,#0 ; thì Phút = 0

ExitIncTime:

RET

; - Display:

MOV A,31h ; Hiển thị 2 Led chỉ phút MOV B,#10

DIV AB MOV DPTR,#MaLed7 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #03H MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #02H MOV A,32h ; Hiển thị 2 Led chỉ giây MOV B,#10

DIV AB MOV DPTR,#MaLed7 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #01H MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #00H

RET

; -

MaLed7: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 67H

END

b Yêu cầu:

- Chạy chương trình và quan sát kết quả trên Led 7 ñoạn, cho nhận xét

- Do ñây là chương trình mẫu gợi ý, sinh viên hay sửa ñổi lại chương trình sao cho có kết quả chính xác nhất

- Sửa ñổi chương trình sao cho hiển thị giờ phút (do hạn chế của phần cứng thiết kế của Board ET-LAB3A)

3 ðiều khiển ngắt ngoài

Bài 1: Viết chương trình ñếm sử dụng ngắt ngoài 0 như sau (mỗi lần có ngắt xảy ra thì

tăng nội dung ô nhớ 30h lên 1 và xuất ra Led 7 ñoạn) Chú ý Phải kết nối pin P3.2 ứng với INT0 với Switch ñơn (còn INT1 ứng với pin P3.3)

a Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0000h

JMP main

ORG 03h

JMP Int0_ISR

main:

SETB EA

SETB EX0

MOV 30h,#0

CALL display

here:

JMP here

; -

Int0_ISR:

INC 30h

MOV A,30h

CJNE A,#100,next

MOV 30h,#0

next:

CALL display

RETI

; - display:

MOV A,30h MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#MaLed7 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #00H MOV A,B MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A

MOV P1, #01H RET

; - MaLed7: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 67H

END

b Yêu cầu:

- Chạy chương trình và kiểm tra kết quả

- Thêm vào lệnh cho phép ngắt bằng cạnh như sau (tại ñoạn in ñậm) Sau

ñó So sánh trường hợp sử dụng ngắt bằng cạnh và bằng mức logic

SETB EA SETB EX0 SETB IT0

- Sửa chương trình trên ñể cho phép ñếm từ 10 – 50

- Sửa chương trình lại sao cho ñáp ứng với ngắt ngoài 1 – INT1

Bài 2: Chương trình ñếm giây và ñiều chỉnh giá trị hiển thị bằng 2 công tắc (nhấn

SW1 thì INC thì tăng giá trị hiển thị và nhấn SW2 thì DEC thì giảm giá trị hiển thị) Dùng 2 Switch ñơn ứng với hai ngõ vào của P3.2 - INT0 và P3.3- INT1

a Chương trình mẫu gợi ý

ORG 0

JMP main

ORG 03h

JMP Int0_ISR

ORG 0Bh

JMP Timer0_ISR

ORG 13h

JMP Int1_ISR

Main:

SETB EA

SETB EX0

SETB EX1

SETB ET0

SETB IT0

SETB IT1

MOV TMOD,#01h

MOV TH0,#HIGH(-50000)

MOV TL0,#LOW(-50000)

MOV R7,#20

SETB TR0

MOV 30h,#0

CALL display

here:

JMP here

; -

Int0_ISR:

INC 30h

MOV A,30h

CJNE A,#100,next

MOV 30h,#0

next:

CALL display RETI

; - Int1_ISR:

DEC 30h MOV A,30h CJNE A,#255,next1 MOV 30h,#99 Next1:

CALL display RETI

; - Timer0_ISR:

MOV TH0,#HIGH(-50000) MOV TL0,#LOW(-50000) DJNZ R7,exittimer0

MOV R7,#20 INC 30h MOV A,30h CJNE A,#100,next2 MOV 30h,#0

next2:

CALL display exittimer0:

RETI

; - display:

MOV A,30h MOV B,#10 DIV AB MOV DPTR,#MaLed7

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A

MOV P1, #00H

MOV A,B

MOVC A,@A+DPTR

MOV P2,A

MOV P1, #01H

RET

; - MaLed7: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 67H

END

b Yêu cầu:

- Chạy chương trình và kiểm tra kết quả khi ấn SW1 và SW2 Chú ý khi

ấn SW1 tương ứng với INT0 ñược tác ñộng, còn khi ấn SW2 thì tương ứng INT1 ñược ấn

- Sửa chương trình ñể khi nhấn INC thì tăng 2 ñơn vị và nhấn DEC thì giảm 5 ñơn vị

4 ðiều khiển ngắt PORT nối tiếp

Viết chương trình cho phép vi ñiều khiển nhận các ký tự số trên bàn phím máy tính, xuất các ký tự này ra LED 7 ñoạn

a Chương trình mẫu gợi ý

; Chương trình viết cho thạch anh tần số 11.0592Mhz, tốc ñộ 19200bps, SMOD=1

ORG 0000H

MAIN:

MOV DPTR, #LED7S; load dia chi cua bang chua cac ma led 7 doan

MOV SCON,#52H

MOV TMOD,#20H

MOV TH1,#-3

; Com Smod Hoat Dong Cua Toc Do Baud

MOV A, PCON ;chu y de truyen dung toc 19200bps,

SETB ACC.7 ; SMOD =1, thanh anh 11.0592m

MOV PCON, A

NHAN: SETB TR1

JNB RI,$

CLR RI