第6章中斷與中斷系統(tǒng)

1、 單單片機(jī)原理及片機(jī)原理及應(yīng)應(yīng)用用2012-2013-12第六章第六章 中斷與中斷系統(tǒng)中斷與中斷系統(tǒng)學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要求了解中斷有關(guān)的基本概念了解中斷有關(guān)的基本概念掌握掌握MCS-51系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)掌握掌握CPU對中斷響應(yīng)的步驟對中斷響應(yīng)的步驟掌握中斷服務(wù)程序的一般格式掌握中斷服務(wù)程序的一般格式3第一節(jié)第一節(jié) 中斷與中斷系統(tǒng)的基本概念中斷與中斷系統(tǒng)的基本概念一、中斷的概念一、中斷的概念生活實例：生活實例： 你打開火，燒上一壺水，然你打開火，燒上一壺水，然后去洗衣服，在洗衣服過程后去洗衣服，在洗衣服過程中，突然聽到水壺發(fā)出開水中，突然聽到水壺發(fā)出開水的報警聲

2、，這時，你停止洗的報警聲，這時，你停止洗衣服，立即去關(guān)掉火，然后衣服，立即去關(guān)掉火，然后將開水灌入暖水瓶中，灌完將開水灌入暖水瓶中，灌完開水后，你又繼續(xù)洗衣服。開水后，你又繼續(xù)洗衣服。洗洗衣衣服服主任務(wù)主任務(wù)水開報警水開報警將開水將開水灌入灌入暖水壺暖水壺繼續(xù)洗衣服繼續(xù)洗衣服4 1、中斷、中斷 在程序執(zhí)行過程中由于隨機(jī)事件的發(fā)生而在程序執(zhí)行過程中由于隨機(jī)事件的發(fā)生而被中斷運行的情況，稱為中斷被中斷運行的情況，稱為中斷 2、中斷系統(tǒng)、中斷系統(tǒng) 是實現(xiàn)中斷功能的部件是實現(xiàn)中斷功能的部件3、中斷源、中斷源就是能發(fā)出中斷請求、引起中斷的設(shè)備或信號。就是能發(fā)出中斷請求、引起中斷的設(shè)備或信號。中斷源主要有

3、：中斷源主要有： 故障源；外圍設(shè)備；實時控制信號；斷點故障源；外圍設(shè)備；實時控制信號；斷點.54、中斷請求、中斷請求(中斷申請中斷申請)中斷源向中斷源向CPU提出的處理請求。提出的處理請求。7、中斷返回、中斷返回5、中斷響應(yīng)過程、中斷響應(yīng)過程CPU暫時中止自身事物，轉(zhuǎn)去執(zhí)行事件處理的過程暫時中止自身事物，轉(zhuǎn)去執(zhí)行事件處理的過程6、中斷服務(wù)、中斷服務(wù)(中斷處理中斷處理)對事件處理的整個過程對事件處理的整個過程事件處理完畢，事件處理完畢，CPU再回到原程序被終止的地方，再回到原程序被終止的地方，繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序8、中斷服務(wù)程序、中斷服務(wù)程序響應(yīng)中斷后，響應(yīng)中斷后，CPU執(zhí)行的處理程序執(zhí)

4、行的處理程序6二、中斷的用途二、中斷的用途 1、解決高速、解決高速CPU與低速外設(shè)的匹配問題與低速外設(shè)的匹配問題2、及時處理突發(fā)事件、及時處理突發(fā)事件突發(fā)事件：電源掉電、負(fù)荷超載、硬件故障、運算溢出等突發(fā)事件：電源掉電、負(fù)荷超載、硬件故障、運算溢出等3、實時控制、實時控制4、實現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系、實現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系5、實現(xiàn)多機(jī)聯(lián)系、實現(xiàn)多機(jī)聯(lián)系7三、中斷響應(yīng)和中斷處理過程三、中斷響應(yīng)和中斷處理過程一個完整的中斷過程包括：一個完整的中斷過程包括： 中斷處理中斷處理:CPU暫停現(xiàn)行程序，將暫停現(xiàn)行程序，將PC中下一條指令的地址中下一條指令的地址 入棧保護(hù)，響應(yīng)中斷請求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序；入棧保護(hù)，響應(yīng)中斷請求，

5、進(jìn)入中斷服務(wù)程序； 中斷服務(wù)程序首先保護(hù)現(xiàn)場，然后執(zhí)行。中斷服務(wù)程序首先保護(hù)現(xiàn)場，然后執(zhí)行。中斷請求中斷請求:首先中斷源提出中斷申請首先中斷源提出中斷申請 中斷優(yōu)先、中斷響應(yīng)中斷優(yōu)先、中斷響應(yīng):在中斷允許的情況下，在中斷允許的情況下，CPU先響應(yīng)先響應(yīng) 級別高的中斷源提出的中斷請求，級別高的中斷源提出的中斷請求， 處理完畢后，再響應(yīng)級別較低的。處理完畢后，再響應(yīng)級別較低的。 中斷返回中斷返回:回復(fù)現(xiàn)場，最后返回主程序回復(fù)現(xiàn)場，最后返回主程序8第二節(jié)第二節(jié) 中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷控制中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷控制一、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9（一）中斷源（一）中斷源8051單片機(jī)有單片機(jī)有5個中斷請

6、求源：個中斷請求源：單片機(jī)單片機(jī)INT0或 外部輸入中斷源外部輸入中斷源INT0(P3.2)INT1或外部輸入中斷源外部輸入中斷源INT1(P3.3)T0片內(nèi)定時器片內(nèi)定時器T0的溢出的溢出T1 片內(nèi)定時器片內(nèi)定時器T1的溢出的溢出串行口片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源10（二）中斷控制（二）中斷控制1) TCON(定時器定時器/計數(shù)器控制寄存器計數(shù)器控制寄存器)中中的中斷請求標(biāo)志的中斷請求標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON位地址位地址8FH8DH8BH8AH89H88H IT0/IT1：外部中斷：外部中斷0/1的的中斷觸發(fā)方式中斷觸發(fā)方式控制位控制位當(dāng)當(dāng)IT

7、0(IT1)=1時，為時，為脈沖觸發(fā)脈沖觸發(fā)方式，方式，下降沿有效下降沿有效，即負(fù)跳變（即負(fù)跳變（10）有效。）有效。當(dāng)當(dāng)IT0(IT1)=0時，為時，為電平觸發(fā)方式，低電平有效。電平觸發(fā)方式，低電平有效。由軟件置由軟件置“1”或清或清“0”?？赏ㄟ^位操作指令來實現(xiàn)?？赏ㄟ^位操作指令來實現(xiàn)。1. 中斷請求標(biāo)志中斷請求標(biāo)志11TF1TF0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0TCON位地址位地址8FH8DH8BH8AH89H88H IE0/IE1：外部中斷：外部中斷0/1的的中斷請求中斷請求標(biāo)志位標(biāo)志位當(dāng)當(dāng)IT0(IT1)=0為電平觸發(fā)方式時，若外部中斷為電平觸發(fā)方式時，若外部

8、中斷0為為低電平，則對低電平，則對IE0(IE1)置置1，否則清，否則清0；當(dāng)當(dāng)IT0(IT1)=1時，為脈沖觸發(fā)方式，若第一個機(jī)器周時，為脈沖觸發(fā)方式，若第一個機(jī)器周期檢測到外部中斷為高電平，第二個機(jī)器周期檢測到外期檢測到外部中斷為高電平，第二個機(jī)器周期檢測到外部中斷為低電平時，對部中斷為低電平時，對IE0(IE1)置置1，否則清，否則清0。12TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON位地址位地址8FH8DH8BH8AH89H88H TF0/TF1：T0或或T1的的溢出中斷請求溢出中斷請求標(biāo)志位標(biāo)志位 當(dāng)啟動當(dāng)啟動T0或或T1計數(shù)后，從初始值開始加計數(shù)后，從初始值開始加1計數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)

9、計數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時，由硬件對生溢出時，由硬件對TF0(TF1)置位，表示內(nèi)部置位，表示內(nèi)部T0或或T1向向CPU發(fā)出中斷請求，當(dāng)發(fā)出中斷請求，當(dāng)CPU響應(yīng)響應(yīng)TF0(TF1)中斷時，由硬件自動對中斷時，由硬件自動對TF0(TF1)清零。清零。也可用軟件查詢該標(biāo)志位，也可用軟件查詢該標(biāo)志位，然后用軟件清零然后用軟件清零。132) SCON(串行口控制寄存器串行口控制寄存器)中中的中斷請求標(biāo)志的中斷請求標(biāo)志TIRISCON位地址位地址99H98H RI：串行口接收中斷請求串行口接收中斷請求標(biāo)志位標(biāo)志位 當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；請求中；請求中斷斷

10、 在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。CLR RI 或或 ANL SCON，#0FEH14TIRISCON位地址位地址99H98HTI：串行口：串行口發(fā)送發(fā)送中斷請求標(biāo)志位中斷請求標(biāo)志位 當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”； 在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。CLR TI 或或 ANL SCON, #0FDH152. 中斷中斷允許允許控制標(biāo)志位控制標(biāo)志位單片機(jī)對中斷源的開放或關(guān)閉是由單片機(jī)對中斷源的開放或關(guān)閉是由中斷允許控制寄存中斷允許控制寄存器器IE進(jìn)行控制進(jìn)行控制EAEAESET1EX1E

11、T0EX0IE位地址位地址AFHACHABH AAHA9HA8HEA：中斷允許總控制位。：中斷允許總控制位。 EA=0 ：屏蔽所有中斷請求；：屏蔽所有中斷請求； EA=1 ：CPU開放所有中斷請求；開放所有中斷請求；16EAEAESET1EX1ET0EX0IE位地址位地址AFHACHABH AAHA9HA8HEX0(EX1)：外部中斷：外部中斷0/1允許控制位允許控制位 EX0(EX1)=1 ：外部中斷：外部中斷0/1允許允許EX0(EX1)=0：外部中斷：外部中斷0/1禁止禁止ET0(ET1)：定時：定時/計數(shù)器計數(shù)器0/1中斷允許控制位中斷允許控制位 ET0(ET1)=0 ，禁止定時，禁止

12、定時/計數(shù)計數(shù)0/1中斷中斷 ET0(ET1)=1 ，允許定時，允許定時/計數(shù)計數(shù)0/117EAESET1EX1ET0EX0IE位地址位地址AFHACHABH AAHA9HA8H ES：串行中斷允許控制位：串行中斷允許控制位 ES=0，串行中斷禁止，串行中斷禁止 ES=1，串行中斷允許，串行中斷允許18例例1，假設(shè)允許，假設(shè)允許T0和和T1中斷，禁止其他中斷，請設(shè)置中斷，禁止其他中斷，請設(shè)置IE的值。的值。 EAESET1EX1ET0EX0 1解：解：(IE)=8AH11000001)字節(jié)操作指令：字節(jié)操作指令：MOV IE, #8AH或或MOV A8H, #8AH2)位操作指令：位操作指令：

13、SETB ET0SETB ET1SETB EA193. 中斷優(yōu)先級控制標(biāo)志位中斷優(yōu)先級控制標(biāo)志位PSPT1PX1PT0PX0IP位地址位地址BCHBBHBAHB9HB8H串行口中斷優(yōu)先級串行口中斷優(yōu)先級控制位，控制位，PS=1，為高；為高；PS=0為低為低T1中斷優(yōu)先中斷優(yōu)先級控制位級控制位外部中斷外部中斷1中斷中斷優(yōu)先級控制位優(yōu)先級控制位T0中斷優(yōu)先中斷優(yōu)先級控制位級控制位外部中斷外部中斷0中斷優(yōu)中斷優(yōu)先級控制位先級控制位說明：以上各位與說明：以上各位與IE的低五位相對應(yīng)的低五位相對應(yīng)，為，為“1”時為高時為高級。初始化編程時，由級。初始化編程時，由軟件軟件確定。確定。20PSPT1PX1P

14、T0PX0IP位地址位地址BCHBBHBAHB9HB8H 注意：當(dāng)單片機(jī)復(fù)位后，注意：當(dāng)單片機(jī)復(fù)位后，IP=00H，故，故所有的中斷都是低所有的中斷都是低優(yōu)先級中斷優(yōu)先級中斷?？赏ㄟ^軟件對中斷源設(shè)置優(yōu)先級。可通過軟件對中斷源設(shè)置優(yōu)先級。例如，例如，SETB PT0 CLR PX0 等。等。21中斷源的矢量地址及優(yōu)先級排序中斷源的矢量地址及優(yōu)先級排序中斷系統(tǒng)對中斷優(yōu)先級處理原則中斷系統(tǒng)對中斷優(yōu)先級處理原則1）不同級的中斷源同時申請中斷時，先高后低；）不同級的中斷源同時申請中斷時，先高后低；2）處理低級中斷又收到高級中斷請求時，停低轉(zhuǎn)高；）處理低級中斷又收到高級中斷請求時，停低轉(zhuǎn)高；3）處理高級中

15、斷又收到低級中斷請求時，高不踩低；）處理高級中斷又收到低級中斷請求時，高不踩低；4）同級的中斷源同時申請中斷時，按上表的順尋內(nèi)部查詢；）同級的中斷源同時申請中斷時，按上表的順尋內(nèi)部查詢；22例例2：若要求中斷源：若要求中斷源T0，T1，INT0和和INT1允許中斷，禁止允許中斷，禁止串行口中斷，將串行口中斷，將T0，T1設(shè)為高優(yōu)先級，設(shè)為高優(yōu)先級，INT0，INT1設(shè)為低設(shè)為低優(yōu)先級。試確定優(yōu)先級。試確定IE、IP控制字。控制字。解：解：EX0ET0EX1ET1ESEA111101IEPX0PT0PX1PT1PSIP010100故：故：IE=10001111=8FHIP=00001010=0A

16、H000023（三）中斷響應(yīng)過程（三）中斷響應(yīng)過程1、中斷響應(yīng)條件、中斷響應(yīng)條件1）中斷源發(fā)出中斷請求；）中斷源發(fā)出中斷請求；2）中斷中允許位）中斷中允許位EA=1，即，即CPU開放中斷；開放中斷；3）發(fā)出中斷請求的中斷源所對應(yīng)位為）發(fā)出中斷請求的中斷源所對應(yīng)位為1，即，即,開放中斷；開放中斷；242、編寫中斷服務(wù)程序注意事項、編寫中斷服務(wù)程序注意事項1）在相應(yīng)中斷服務(wù)程序入口地址放一條長跳轉(zhuǎn)指令）在相應(yīng)中斷服務(wù)程序入口地址放一條長跳轉(zhuǎn)指令LJMP， 若在若在2KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，可使用短跳轉(zhuǎn)范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，可使用短跳轉(zhuǎn)AJMP;2）對一些中斷源，）對一些中斷源，CPU在響應(yīng)中斷后會自動清除中斷標(biāo)志，

17、在響應(yīng)中斷后會自動清除中斷標(biāo)志， 如如TF0、TF1和邊沿觸發(fā)方式下的和邊沿觸發(fā)方式下的IE0、IE1。 對對串行接口中斷串行接口中斷必須由用戶在中斷服務(wù)程序中用必須由用戶在中斷服務(wù)程序中用軟件清除相應(yīng)標(biāo)志位。如軟件清除相應(yīng)標(biāo)志位。如CLR TI 對對電平觸發(fā)的外部中斷需要利用外接電路來撤除電平觸發(fā)的外部中斷需要利用外接電路來撤除中斷請求信號。中斷請求信號。3）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場，以免中，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息；斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息；4）在中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，最后一條指令）在中斷

18、服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，最后一條指令應(yīng)是返回指令應(yīng)是返回指令“RETI”;25第三節(jié)第三節(jié) 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例1. 邊沿觸發(fā)方式中斷處理實現(xiàn)邊沿觸發(fā)方式中斷處理實現(xiàn)如圖：要求如圖：要求 用用4個燈對應(yīng)顯個燈對應(yīng)顯示示4個開關(guān)的狀態(tài)，即個開關(guān)的狀態(tài)，即開關(guān)打開關(guān)打開，燈滅開，燈滅；開關(guān)閉合，燈亮開關(guān)閉合，燈亮。由另由另一個開關(guān)控制中斷申請一個開關(guān)控制中斷申請，要求每申請一次，完成一個要求每申請一次，完成一個讀寫過程，使指示燈與開關(guān)讀寫過程，使指示燈與開關(guān)狀態(tài)對應(yīng)。狀態(tài)對應(yīng)。7407驅(qū)動門，驅(qū)動門，調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)電流267407 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H MOV A,#0FFH MOV P1,A MOV A,P1 SWAP A MOV P1,A RETI ORG 1000HMAIN: SETB IT0 SETB EX0 SETB EAHERE:AJMP HERE END 272. 電平觸發(fā)中斷處理實現(xiàn)電平觸發(fā)中斷處理實現(xiàn)中斷申請撤銷線中斷申請撤銷線向向CPU申申請中斷請中斷 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP W1 ORG 0050HMAIN: CLR IT0