MCS-51單片機(jī)第五章-MCS-51中斷系統(tǒng)課件

1、第5章 MCS-51中斷系統(tǒng)5.1 中斷的概念5.4 中斷的處理過程5.2 中斷的控制5.3 中斷的響應(yīng)和返回5.5 多中斷源系統(tǒng)5.6 外部中斷應(yīng)用舉例Beijing Institute of Petro-chemical Technology中斷系統(tǒng)是計算機(jī)的重要指標(biāo)之一。某人看書 執(zhí)行主程序 日常事務(wù)電話鈴響 中斷信號如INT=0 中斷請求暫?？磿?暫停執(zhí)行主程序 中斷響應(yīng)書中作記號 當(dāng)前PC入棧 保護(hù)斷點電話談話 執(zhí)行中斷程序 中斷服務(wù)繼續(xù)看書 返回主程序 中斷返回日常事務(wù)程序中斷服務(wù)程序5.1中斷概念日常生活中的中斷與計算機(jī)中斷的比較：Beijing Institute of Pet

2、ro-chemical Technology 日常中斷的例子返回 你正在專心看書，突然電話鈴響，于是你記下正在看的書的頁數(shù)，去接電話，接完電話后再回來接著看書。Beijing Institute of Petro-chemical Technology返回中斷是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，計算機(jī)暫停現(xiàn)行程序的運(yùn)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一程序，以處理發(fā)生的事件，處理完畢后又自動返回原來的程序繼續(xù)運(yùn)行。將能引起中斷的事件稱為中斷源。CPU現(xiàn)行運(yùn)行的程序稱為主程序。處理隨機(jī)事件的程序稱為中斷服務(wù)子程序。 5.1中斷概念Beijing Institute of Petro-chemical Technology

3、中斷技術(shù)的優(yōu)點分時操作 CPU可以同多個外設(shè)“同時”工作實時處理 CPU及時處理隨機(jī)事件故障處理 電源掉電、存儲出錯、運(yùn)算溢出 5.1中斷概念Beijing Institute of Petro-chemical Technology 所謂“中斷”，是指CPU執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)特殊請求，CPU暫時中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去處理更緊急的事件，處理完畢后，CPU返回原程序的過程。 中斷與子程序的最主要區(qū)別：子程序是預(yù)先安排好的；中斷是隨機(jī)發(fā)生的；中斷的定義，與子程序的區(qū)別5.1中斷概念Beijing Institute of Petro-chemical TechnologyMCS-51中斷系統(tǒng)

4、內(nèi)部結(jié)構(gòu)Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷源8051單片機(jī)有5個中斷請求源：單片機(jī)INT0或 外部輸入中斷源INT0(P3.2)INT1或 外部輸入中斷源INT1(P3.3)T0 片內(nèi)定時器T0的溢出T1 片內(nèi)定時器T1的溢出串行口 片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷標(biāo)志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標(biāo)志位 每一個中斷源都有相應(yīng)的

5、中斷標(biāo)志位； 某一個中斷源申請中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1。5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷允許CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標(biāo)志位 EA總中斷允許位，EA=1開放所有中斷，EA=0，禁止所有中斷； 某一個中斷源還有相應(yīng)的中斷允許位，1允許相應(yīng)中斷源的中斷，0禁止相應(yīng)中斷源的中斷。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology MCS-51

6、的中斷系統(tǒng)中斷優(yōu)先級CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中斷源中斷標(biāo)志位 單片機(jī)中有兩個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級中斷和低優(yōu)先級中斷，前者優(yōu)先權(quán)高于后者（在程序中設(shè)置，相應(yīng)位=1，為高優(yōu)先級）； 同一優(yōu)先級別的中斷源按照自然優(yōu)先級順序確定優(yōu)先級別（硬件形成，無法改變）。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級高低優(yōu)先控制PSPT0PX0PX1PT15.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology IE0TCONSCONINT0 IT0=0 IT0=1INT1 IT1=0 IT1=1TF0 I

7、E1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級矢量地址高級中斷請求自然優(yōu)先級矢量地址低級中斷請求PX0PT0PX1PT1PSIEIP MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中斷標(biāo)志位中斷源允許總允許中斷優(yōu)先級Beijing Institute of Petro-chemical Technology5.2.1 中斷控制寄存器1.中斷標(biāo)志位： TF1、TF0、IE1、IE0、RI 、TI登記各中斷源請求信號：=1，有中斷請求；= 0，無中斷請求。CPU響應(yīng)中斷后,該中斷標(biāo)志自動清零。TI，RI標(biāo)志必須軟件清零。2.外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1=1：負(fù)邊沿觸發(fā)中斷

8、請求；= 0：低電平觸發(fā)中斷請求。中斷允許控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0 =1開中斷；= 0關(guān)中斷。例：允許CPU響應(yīng)INT0的中斷請求SETB EX0 SETB EA中斷優(yōu)先級控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX0 2級優(yōu)先級：=1為高優(yōu)先級，= 0為低優(yōu)先級。同一優(yōu)先級別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級：高 INT0、T0、INT1、T1、SIO 低。5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical TechnologyTCON寄存器T0和T1控制寄存器 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONT1溢出中斷標(biāo)志(TCO

9、N.7): T1啟動計數(shù)后，計滿溢出由硬件置位TF1=1，向CPU請求中斷，此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動清0。也可用軟件查詢該標(biāo)志，并由軟件清0。765432105.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON 88H外部中斷INT1中斷標(biāo)志位(TCON.3) : IE11，外部中斷1向CPU申請中斷 外部中斷INT1觸發(fā)方式控制位(TCON.2)： IT1=0，電平觸發(fā)方式 IT1=1, 下降沿觸發(fā)方式76543210TCON寄存器T0和T1控制寄存器注意：

10、該寄存器可以位尋址。5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology返回 TI (SCON.1)串行發(fā)送中斷標(biāo)志。 RI (SCON.0)串行接收中斷標(biāo)志。 TI RISCON寄存器串行口控制寄存器SCON 98H76543210注意：該寄存器可以位尋址。5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical TechnologyIE寄存器中斷允許寄存器 IE A8H EA ESET1EX1ET0EX0例：允許定時器T0中斷： SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H765432

11、10注意：該寄存器可以位尋址。5.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology 51單片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級高級和低級 專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，用戶可用軟件設(shè)定 相應(yīng)位為1，對應(yīng)的中斷源被設(shè)置為高優(yōu)先級，相應(yīng)位為0，對應(yīng)的中斷源被設(shè)置為低優(yōu)先級 系統(tǒng)復(fù)位時，均為低優(yōu)先級 該寄存器可以位尋址 PSPT1PX1PT0PX0IP寄存器中斷優(yōu)先級寄存器 IP B8H 765432105.2 中斷的控制Beijing Institute of Petro-chemical Technology5.3中斷響應(yīng)和中斷返回 一.中斷響應(yīng)周期

12、時序 每個機(jī)器周期采樣中斷標(biāo)志位，若有中斷請求，將在下一個機(jī)器周期按優(yōu)先級順序進(jìn)行中斷查詢。 二. 各中斷源中斷服務(wù)程序的入口地址 三. 中斷響應(yīng)阻斷 1 . 當(dāng)CPU未執(zhí)行完一條指令。 2當(dāng)有同級或高級中斷服務(wù)。 3執(zhí)行RETI指令或訪問IE、IP的指令后，不能立即響應(yīng)中斷。 四. 中斷返回中斷返回指令： RETI= RET指令 + 通知CPU中斷服務(wù)已結(jié)束。 五、中斷響應(yīng)時間正常中斷響應(yīng)時間至少為38個機(jī)器周期，如果有同級或高級中斷服務(wù)，將延長中斷響應(yīng)時間。Beijing Institute of Petro-chemical Technology5.4 中斷處理過程一.中斷響應(yīng)條件1有中

13、斷請求信號2. 系統(tǒng)處于開中斷狀態(tài)二中斷響應(yīng)過程1保護(hù)斷點：將斷點地址壓入堆棧保存，即當(dāng)前PC值入棧。2尋找中斷源：中斷服務(wù)程序硬件入口PC，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)。3中斷處理：執(zhí)行中斷源所要求的程序處理段。4中斷返回：執(zhí)行RETI指令，棧頂內(nèi)容PC，程序跳轉(zhuǎn)回斷點處。Beijing Institute of Petro-chemical Technology中斷響應(yīng)(以外部中斷0為例)中斷響應(yīng)：在滿足CPU的中斷響應(yīng)條件之后，CPU對中斷源中斷請求予以處理。中斷響應(yīng)過程： 保護(hù)斷點地址；中斷響應(yīng) 把程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址(通常稱矢量地址)。特別注意：這些工作是硬件自動完成的！ 斷點地址中斷服務(wù)

14、子程序的入口地址外部中斷0入口地址0003ZD0AJMP ORG 0003HAJMP ZD0ZD0中斷響應(yīng)中斷服務(wù)子程序入口地址又稱為中斷矢量或中斷向量。中斷響應(yīng)單片機(jī)中5個中斷源的矢量地址是固定的，不能改動。斷點地址中斷服務(wù)子程序的入口地址5.4 中斷處理過程Beijing Institute of Petro-chemical Technology程序存儲器ROM0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時器1溢出中斷入口002AH使用時，通常在這些入口地

15、址處存放一條跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷服務(wù)程序起始地址上去！Beijing Institute of Petro-chemical Technology程序存儲器ROM0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時器1溢出中斷入口002AH包含T0中斷服務(wù)子程序的程序結(jié)構(gòu)：ORG 0000HAJMP MAINORG 000BHAJMP INTT0ORG 0100HMAIN: . . .INTT0:. . . RETI ENDAJMP MAINAJMP

16、INTT0中斷處理中斷服務(wù)程序從中斷子程序入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個過程稱為中斷處理(或中斷服務(wù))。中斷服務(wù)子程序一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場，二是處理中斷源的請求。中斷響應(yīng)入口地址RETIBeijing Institute of Petro-chemical Technology中斷處理INTT0: PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW 中斷源服務(wù) POP PSW POP DPL POP DPH POP ACC RETI保護(hù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場Beijing Institute of Petro-chemical Technology

17、 5.5 多中斷源系統(tǒng)3.用一個中斷入口接受多個外部中斷源，并加入中斷查詢電路。當(dāng)外部中斷源多于中斷輸入引腳時，可采取以下措施：1.用定時器計數(shù)輸入信號端T0、T1作外部中斷入口引腳2.用串行口接收端RXD作外部中斷入口引腳Beijing Institute of Petro-chemical Technology 5.6 處理外部中斷舉例要求每次按動按鍵，使外接發(fā)光二極管LED改變一次亮滅狀態(tài)。解：INT0輸入按鍵信號，P1.0輸出改變LED狀態(tài)。1跳變觸發(fā)：每次跳變引起一次中斷請求。單片機(jī)INT0P1.01+5V ORG 0000H AJMP MAINORG0003H；中斷入口 AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：SETBEA；開總允許開關(guān)SETBEX0；開INT0中斷SETBIT0；負(fù)跳變觸發(fā)中斷Here：SJMPHere ；相當(dāng)于執(zhí)行其它任務(wù)ORG0200H；中斷服務(wù)程序PINT0：CPL P1.0；改變LEDRETI；返回主程序Beijing Institute of Petro-chemical Technology1軟件等待按鍵釋放。2硬件清除中斷信號。2. 電平觸發(fā)：避免