第5章 單片機(jī)中斷

1、2022-3-181 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)2022-3-182教學(xué)目的v理解中斷的概念v理解中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類型v掌握中斷系統(tǒng)的中斷響應(yīng)過(guò)程v掌握外部中斷的使用2022-3-183本章內(nèi)容v中斷的概念v中斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和控制寄存器v中斷系統(tǒng)的響應(yīng)過(guò)程v中斷仿真實(shí)例2022-3-18489C52的中斷系統(tǒng)的中斷系統(tǒng) 5.1 89C525.1 89C52的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、中斷的概念一、中斷的概念 CPUCPU在處理某一事件在處理某一事件A A時(shí)，發(fā)生了另一事件時(shí)，發(fā)生了另一事件B B請(qǐng)請(qǐng)求求CPUCPU迅速去處理（迅速去處理（中斷發(fā)生中斷發(fā)生）；）； CPUCPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)

2、去處理事件暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B B（中中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；）； 待待CPUCPU將事件將事件B B處理完畢后，再回到原來(lái)事件處理完畢后，再回到原來(lái)事件A A被被中斷的地方繼續(xù)處理事件中斷的地方繼續(xù)處理事件A A（中斷返回中斷返回），這一過(guò)），這一過(guò)程稱為程稱為中斷中斷 。2022-3-185MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回2022-3-186引起引起CPU中斷的根源，稱為中斷的根源，稱為中斷源中斷源。中斷源向。中斷源向CPU提出提出的中斷請(qǐng)求。的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來(lái)的事務(wù)暫時(shí)中斷原

3、來(lái)的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件，轉(zhuǎn)去處理事件B。對(duì)事件對(duì)事件B處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地方（即處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地方（即斷點(diǎn)斷點(diǎn)），），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)（中（中斷機(jī)構(gòu)）。斷機(jī)構(gòu)）。2022-3-187 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問(wèn)題，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：傳送問(wèn)題，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：v 分時(shí)操作分時(shí)操作。CPU可以分時(shí)為多個(gè)可以分時(shí)為多個(gè)I/O設(shè)備設(shè)備服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率

4、；服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；v實(shí)時(shí)響應(yīng)實(shí)時(shí)響應(yīng)。CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)；隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)；v可靠性高可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。2022-3-188二、二、89C52中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 89C52的中斷系統(tǒng)有的中斷系統(tǒng)有6個(gè)中斷源，個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套 。 T2中斷中斷2022-3-1895.2 89C525.2 89C52的中斷源的中斷源 一、中斷源一

5、、中斷源2022-3-1810 1 1、/INT0/INT0（P3.2P3.2）外中斷）外中斷0 0?？捎??？捎蒊T0(TCON.0)IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPUCPU檢檢測(cè)到測(cè)到P3.2P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志志IE0(TCON.1)IE0(TCON.1)硬件置硬件置1 1，向，向CPUCPU申請(qǐng)中斷。申請(qǐng)中斷。2022-3-1811 2 2、/INT1(P3.3/INT1(P3.3）外中斷）外中斷1 1?？捎??？捎蒊T1(TCON.2)IT1(TCON.2)選擇其為

6、低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPUCPU檢檢測(cè)到測(cè)到P3.3P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志志IE1(TCON.3)IE1(TCON.3)硬件置硬件置1,1,向向CPUCPU申請(qǐng)中斷。申請(qǐng)中斷。2022-3-1812 3 3、T0T0中斷中斷 （TF0TF0 TCON.5 TCON.5），片內(nèi)定時(shí)），片內(nèi)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器器T0T0發(fā)生溢出時(shí)，硬件置位發(fā)生溢出時(shí)，硬件置位TF0TF0，并向，并向CPUCPU申請(qǐng)中斷。申請(qǐng)中斷。2022-3

7、-1813 4 4、T1T1中斷中斷 （TF1TF1 TCON.7 TCON.7），片內(nèi)定時(shí)），片內(nèi)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器器T1T1發(fā)生溢出時(shí)，置位發(fā)生溢出時(shí)，置位TF1TF1，并向，并向CPUCPU申請(qǐng)申請(qǐng)中斷。中斷。2022-3-1814 5 5、串行口中斷：、串行口中斷： RIRI（SCON.0SCON.0）或）或TITI（SCON.1SCON.1），串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)串行），串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RIRI或當(dāng)串行口或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位發(fā)送完一

8、幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TITI，向，向CPUCPU申請(qǐng)申請(qǐng)中斷。中斷。 2022-3-1815vT2中斷（中斷（TF2 T2CON.7),片內(nèi)定時(shí)片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T2溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)定時(shí)溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)定時(shí)/計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)器T2發(fā)發(fā)生溢出時(shí)，置位生溢出時(shí)，置位TF2，并向，并向CPU申請(qǐng)中斷。申請(qǐng)中斷。2022-3-1816二、中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器（二、中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器（*）1、TCON的中斷標(biāo)志的中斷標(biāo)志IT0（TCON.0），外部中斷），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。當(dāng)當(dāng)IT0=0時(shí)，為電平觸發(fā)方式。時(shí)，為電平觸發(fā)方式。當(dāng)當(dāng)IT0=1時(shí)，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。時(shí)，為

9、邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.1），外部中斷），外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。IT1（TCON.2），外部中斷），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷），外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF0（TCON.5），定時(shí)），定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF1（TCON.7），定時(shí)），定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 2022-3-1817vTF1，TF0，IE1，IE0在有中斷請(qǐng)求時(shí)硬件自在有中斷請(qǐng)求時(shí)硬件自動(dòng)置動(dòng)置“1”，其中，其中，TF1，TF0在中斷被響應(yīng)

10、后在中斷被響應(yīng)后硬件自動(dòng)清零。硬件自動(dòng)清零。vIE1，IE0在外部中斷為跳變觸發(fā)方式時(shí)，被在外部中斷為跳變觸發(fā)方式時(shí)，被響應(yīng)后由硬件自動(dòng)清零，若為電平觸發(fā)方式，響應(yīng)后由硬件自動(dòng)清零，若為電平觸發(fā)方式，響應(yīng)后不會(huì)自動(dòng)清零。響應(yīng)后不會(huì)自動(dòng)清零。2022-3-1818IE0和和IE1類似，類似，IT0和和IT1類似類似以以IT1為例：為例： IT1=1（軟件置（軟件置1）時(shí)，則外部中斷為跳變觸發(fā)方式。）時(shí)，則外部中斷為跳變觸發(fā)方式。在每個(gè)機(jī)器周期采樣在每個(gè)機(jī)器周期采樣/INT1（P3.3）的輸入電平，）的輸入電平，若一個(gè)周期內(nèi)為高電平，下一個(gè)周期為低，則硬件若一個(gè)周期內(nèi)為高電平，下一個(gè)周期為低，則硬

11、件置置IE1為為“1”，提出中斷申請(qǐng)；，提出中斷申請(qǐng)； IT1=0時(shí)，則時(shí)，則/INT1為電平觸發(fā)，即是通過(guò)檢測(cè)為電平觸發(fā)，即是通過(guò)檢測(cè)P3.3的輸入電平（的輸入電平（低電平低電平）來(lái)觸發(fā)的，此時(shí)）來(lái)觸發(fā)的，此時(shí)IE1由硬件由硬件置置1。即只要輸入到。即只要輸入到/INT1的外部中斷源為低電平，的外部中斷源為低電平，且且IT1=0，則，則/INT1就已經(jīng)向就已經(jīng)向CPU提出提出中斷申請(qǐng)中斷申請(qǐng)，它，它應(yīng)始終保持低電平，直到中斷被響應(yīng)，應(yīng)始終保持低電平，直到中斷被響應(yīng)，且應(yīng)在中斷且應(yīng)在中斷返回前變回高電平，否則會(huì)再次中斷返回前變回高電平，否則會(huì)再次中斷。2022-3-1819外部中斷（外部中斷（

12、/INT0，/INT1）觸發(fā)方式的確）觸發(fā)方式的確定及注意事項(xiàng)定及注意事項(xiàng)v若外部信號(hào)為一個(gè)頻率信號(hào)，要求每個(gè)頻率若外部信號(hào)為一個(gè)頻率信號(hào)，要求每個(gè)頻率均有中斷，外部中斷應(yīng)定義為跳變式觸發(fā)。均有中斷，外部中斷應(yīng)定義為跳變式觸發(fā)。v若外部中斷要求為低電平時(shí)申請(qǐng)中斷，則外若外部中斷要求為低電平時(shí)申請(qǐng)中斷，則外部中斷應(yīng)定義為低電平觸發(fā)方式。部中斷應(yīng)定義為低電平觸發(fā)方式。在電平觸在電平觸發(fā)方式中，發(fā)方式中，CPU響應(yīng)中斷時(shí)，不會(huì)消除響應(yīng)中斷時(shí)，不會(huì)消除IE1標(biāo)標(biāo)志。志。 注：低電平持續(xù)時(shí)間注：低電平持續(xù)時(shí)間=三個(gè)機(jī)器周期三個(gè)機(jī)器周期2022-3-18475.5Cx51中斷函數(shù)中斷函數(shù)vCx51編譯器支

13、持在編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷源程序中直接開發(fā)中斷程序程序v函數(shù)定義語(yǔ)法如下：函數(shù)定義語(yǔ)法如下： 返回值返回值 函數(shù)名函數(shù)名 interrupt n其中：其中：n的對(duì)應(yīng)關(guān)系為的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 0：外部中斷：外部中斷0；1：定時(shí)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0 2：外部中斷：外部中斷1；3：定時(shí)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1 4：串行口中斷；：串行口中斷；5：定時(shí)器：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器22022-3-18485.6 寄存器組切換寄存器組切換v典型的典型的C51程序默認(rèn)使用寄存器組程序默認(rèn)使用寄存器組0，寄存器，寄存器組組1，2，3最好在中斷服務(wù)程序中使用，以最好在中斷服務(wù)程序中使用，以避免用堆棧保存

14、和恢復(fù)寄存器。避免用堆棧保存和恢復(fù)寄存器。v寄存器組的改變由寄存器組的改變由RS1和和RS0決定。決定。v運(yùn)行一個(gè)中斷任務(wù)時(shí)，采用不同的寄存器組，運(yùn)行一個(gè)中斷任務(wù)時(shí)，采用不同的寄存器組，同時(shí)把累加器和寄存器同時(shí)把累加器和寄存器B壓棧?；旧?，上壓棧?；旧?，上下文切換包括兩個(gè)進(jìn)棧指令（下文切換包括兩個(gè)進(jìn)棧指令（Acc，B）和一）和一個(gè)簡(jiǎn)單的位變化指令（個(gè)簡(jiǎn)單的位變化指令（RS1，RS0）2022-3-1849vCx51當(dāng)中，工作寄存器由當(dāng)中，工作寄存器由PSW中的兩位設(shè)中的兩位設(shè)置，也可使用置，也可使用using指定，指定，using后的變量為后的變量為一個(gè)一個(gè)03的常整數(shù)。的常整數(shù)。vusi

15、ng不允許用于外部函數(shù)，它對(duì)函數(shù)的目不允許用于外部函數(shù)，它對(duì)函數(shù)的目標(biāo)代碼影響如下：標(biāo)代碼影響如下：1、函數(shù)入口處將當(dāng)前寄存器組保留、函數(shù)入口處將當(dāng)前寄存器組保留2、使用指定的寄存器組、使用指定的寄存器組3、函數(shù)退出前，寄存器組恢復(fù)、函數(shù)退出前，寄存器組恢復(fù)例：例：void function （void）using 3 .2022-3-1850v中斷函數(shù)的完整語(yǔ)法中斷函數(shù)的完整語(yǔ)法返回值返回值 函數(shù)名（函數(shù)名（參數(shù)參數(shù)）模式模式重入重入 interrupt n using nInterrupt后跟一個(gè)后跟一個(gè)031的整數(shù)，因?yàn)榈恼麛?shù)，因?yàn)?051系系列的新產(chǎn)品，所以列的新產(chǎn)品，所以Cx51編譯

16、器支持編譯器支持32個(gè)中斷。個(gè)中斷。 2022-3-1851中斷不允許用于外部函數(shù)，中斷不允許用于外部函數(shù)，它對(duì)函數(shù)目標(biāo)代碼影響如下：它對(duì)函數(shù)目標(biāo)代碼影響如下：1、當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，、當(dāng)調(diào)用函數(shù)時(shí)，SFR中的中的Acc，B，DPH，DPL和和PSW入棧入棧2、若不使用寄存器組切換，則中斷函數(shù)所需、若不使用寄存器組切換，則中斷函數(shù)所需的所有寄存器（包括工作寄存器）都入棧的所有寄存器（包括工作寄存器）都入棧3、函數(shù)退出前，所有的寄存器出棧、函數(shù)退出前，所有的寄存器出棧4、函數(shù)由指令、函數(shù)由指令RETI終止終止2022-3-1852使用中斷函數(shù)注意的問(wèn)題使用中斷函數(shù)注意的問(wèn)題v1在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意的是哪些功能應(yīng)該放在中斷在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意的是哪些功能應(yīng)該放在中斷程序中，哪些功能應(yīng)該放在程序中。程序中，哪些功能應(yīng)該放在程序中。 v2中斷函數(shù)不能傳遞參數(shù)。中斷函數(shù)不能傳遞參數(shù)。v3中斷函數(shù)沒有返回值。中斷函數(shù)沒有返回值。v4中斷函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，要保證使用相同的寄中斷函數(shù)調(diào)用其他函數(shù)，要保證使用相同的寄存器組，否則出錯(cuò)。存器組，否則出錯(cuò)。v5中斷函數(shù)使用浮點(diǎn)運(yùn)算要保存浮點(diǎn)寄存器的狀中斷函數(shù)使用浮點(diǎn)運(yùn)算要