單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及應(yīng)用

1、單片機(jī)的中斷系統(tǒng)及應(yīng)用中斷的基本概念中斷源與中斷標(biāo)志中斷的控制（允許和優(yōu)先級）中斷響應(yīng)（處理過程）中斷的應(yīng)用1中斷的基本概念日常生活中的中斷例子單片機(jī)中的中斷概念2日常生活中的中斷例子3單片機(jī)中的中斷概念中斷：是指由于某種隨機(jī)事件的發(fā)生，單片機(jī)暫?，F(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，處理完后又能自動返回原來程序繼續(xù)執(zhí)行。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。一個CPU面向多個任務(wù)時，出現(xiàn)資源競爭，而中斷技術(shù)實質(zhì)上是一種資源共享的技術(shù)。4單片機(jī)中的中斷概念一、中斷源：將能引起中斷的事件即引起中斷的來源稱為中斷源。51系列單片機(jī)中一共設(shè)有5個：2個外

2、部中斷、2個定時/計數(shù)器中斷、1個串行口中斷。二、中斷優(yōu)先級與嵌套：當(dāng)CPU正在處理一個優(yōu)先級低的中斷請求的時候，又有另一個優(yōu)先級比它高的中斷請求，CPU能暫停正在處理的中斷程序，轉(zhuǎn)去處理優(yōu)先級高的中斷請求，待處理完以后，再回到原來正在處理的低優(yōu)先級中斷程序，這種高級中斷源能中斷低級中斷源的中斷處理過程成為中斷嵌套。三、中斷的響應(yīng)過程： 保護(hù)斷點，即保存下一條將要執(zhí)行指令的地址，方法是把這個地址送入堆棧； 尋找到中斷入口，根據(jù)5個不同中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找不同的入口地址； 執(zhí)行中斷程序； 中斷返回，執(zhí)行完中斷程序返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。0003H: 外部中斷0入口 000BH: 定時器T0溢出

3、中斷入口0013H: 外部中斷1入口 001BH: 定時器T1溢出中斷入口0023H：串行口中斷入口5MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)5個中斷源：外部中斷2個、定時/計數(shù)器中斷2個、串行口中斷1個。2個中斷優(yōu)先級（能夠?qū)崿F(xiàn)兩級中斷嵌套），優(yōu)先級的高低由編程來設(shè)定。4個中斷控制的寄存器IE、IP、TCON和SCON. P11IE: 中斷允許寄存器。確定中斷請求是否得到響應(yīng)。IP:中斷優(yōu)先級寄存器。確定中斷源的優(yōu)先級。TCON:定時器控制寄存器。SCON:串行口控制寄存器。6中斷源51系列單片機(jī)有5個中斷源：外部中斷源2個、內(nèi)部中斷源3個。外部輸入中斷源INT0（P3.2）外部輸入中斷源INT1（P3.

4、3）片內(nèi)定時器T0溢出片內(nèi)定時器T1溢出片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源,TXD或RXD：發(fā)送TI或接受RI中斷請求。或或7 IE0TCONSCONINT0 IT0=0 IT0=1INT1 IT1=0 IT1=1TF0 IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA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 中斷標(biāo)志位中斷源允許總允許EA中斷優(yōu)先級MCS-51中斷系統(tǒng)8中斷標(biāo)志每一個中斷源都有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位某一個中斷源申請中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1，IT0/IT1為外部中斷0/1觸發(fā)方式控制位。9中斷允許10中斷優(yōu)先級單

5、片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級，高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，前者優(yōu)先權(quán)高于后者（程序中，相應(yīng)位=1，為高優(yōu)先級）同一優(yōu)先級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）11中斷源 同級內(nèi)的中斷優(yōu)先級外部中斷0 最高定時/計數(shù)器0外部中斷1 定時/計數(shù)器1串行口 最低121010101010矢量地址矢量地址高優(yōu)先級中斷請求PC低優(yōu)先級中斷請求PCIE0IT0IE1IT1EX0EX1ET0ET1ESINT0INT1T0T1TXRX中斷允許寄存器IE源允許總允許中斷優(yōu)先級寄存器IP硬件查詢EA優(yōu)先級TF0TF1TIRI1TCONSCON中斷標(biāo)志中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖13IT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1

6、TF1TCON(88H)位7(8FH)7(8FH)5(8DH)3(8BH)2(8AH)1(89H)0(88H)定時/計數(shù)器控制寄存器-TCONT1溢出中斷標(biāo)志（TCON.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)志位一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動清零。也可以用軟件查詢該標(biāo)志，用軟件清零。外部中斷1中斷請求標(biāo)志（TCON.3）：IE1=0，沒有中斷請求； IE1=1，有中斷請求。外部中斷1中斷請求標(biāo)志（TCON.3）： IT1=0，下降沿觸發(fā)方式； IT1=1，電平觸發(fā)方式。 寄存器TCON可位尋址14RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0SCO

7、N(98H)位1(99H)0(98H)TI-串行發(fā)送中斷標(biāo)志RI-串行接收中斷標(biāo)志串行口控制寄存器-SCON寄存器SCON可位尋址15中斷允許寄存器- IE例：允許外部中斷INT1SETB EAEX0ET0EX1ET1ES-EAIE(A8H)位1(ACH)0(ACH)2(ACH)3(ACH)4(ACH)7(ACH)SETB EX1或者M(jìn)OV IE,#84H寄存器IE可位尋址16中斷優(yōu)先級寄存器- IP51單片機(jī)有兩個優(yōu)先級-高級和低級專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級寄存器，用戶可軟件設(shè)定相應(yīng)位置1時，該位為高優(yōu)先級；相應(yīng)位置0時，該位為低優(yōu)先級；系統(tǒng)復(fù)位時，均為低優(yōu)先級寄存器IP可位尋址PX0PT0

8、PX1PT1PS-IP(B8H)位1(BCH)0(BCH)2(BCH)3(BCH)4(BCH)17中斷處理過程 中斷處理過程分為三個階段-中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回中斷響應(yīng)中斷處理中斷返回中斷請求的撤除18中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)：在滿足CPU的中斷響應(yīng)條件之后，CPU對中斷請求予以處理。中斷響應(yīng)過程： 1.保護(hù)斷點地址 2.把程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址 3.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)程序入口地址中斷服務(wù)子程序入口地址又稱為中斷矢量，或中斷向量。單片機(jī)5個中斷源的入口地址是固定的，不能更改。19下列三種情況之一時，CPU將阻止對中斷的響應(yīng)：1. CPU正在處理同級或更高

9、級的中斷請求。2. 當(dāng)前的機(jī)器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個周期。單片機(jī)有單周期、雙周期、四周期的指令。當(dāng)執(zhí)行的指令為雙周期或四周期時，要等該指令執(zhí)行完才能響應(yīng)中斷。3. 當(dāng)前執(zhí)行的指令是返回指令或訪問IE、IP寄存器進(jìn)行讀/寫的指令，則CPU至少要執(zhí)行一條指令之后才能響應(yīng)中斷。如果中斷標(biāo)志被置位，但由于上述條件之一的原因而未被響應(yīng)，CPU將丟棄中斷查詢的結(jié)果；上述阻止條件已撤銷，但中斷標(biāo)志位已不再存在時，被拖延的中斷就不會再被響應(yīng)。2021中斷服務(wù)程序從入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個過程稱為中斷處理（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

10、斷源的請求。中斷處理入口地址RETI2223中斷返回中斷返回是中斷服務(wù)完后，計算機(jī)返回到原來暫停的位置（斷點），繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。中斷返回由專門的中斷返回指令RETI來實現(xiàn)。24中斷返回RETI指令功能：把斷點地址取出，送回程序計數(shù)器PC中去，另外，還通知中斷系統(tǒng)已完成中斷處理，將清除優(yōu)先級狀態(tài)。特別注意：不能用RET指令代替RETI指令！25中斷處理過程示意圖26中斷服務(wù)程序保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場的過程中不允許中斷，以免現(xiàn)場遭到破壞。保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場之后的開中斷，是為了更高級的中斷可以打斷此中斷服務(wù)程序。硬件自動完成27中斷響應(yīng)時間：從中斷請求標(biāo)志位到CPU開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令所

11、經(jīng)歷的時間。系統(tǒng)只有一個中斷源時,最短時間：CPU響應(yīng)中斷請求，在下一個機(jī)器周期執(zhí)行一個硬件長調(diào)用指令LCALL，使程序轉(zhuǎn)入中斷矢量入口。該調(diào)用指令執(zhí)行是兩個周期，故外部中斷響應(yīng)時間至少需要3個機(jī)器周期。最長時間：正在執(zhí)行指令還沒執(zhí)行完，至多需要三個機(jī)器周期；假若正在執(zhí)行RETI或訪問IE、IP寄存器的指令還需要一個機(jī)器周期，加上完成下一條指令所需要的最長時間4個周期，故最多需要5個機(jī)器周期。中斷響應(yīng)時間28中斷請求的撤除CPU響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回之前，應(yīng)撤除該中斷請求，否則會引起新一次中斷。定時/計數(shù)器溢出中斷標(biāo)志的撤除：硬件自動清除外部中斷請求的撤除： 1.下降沿觸發(fā)方式，硬件自動

12、清除 2.低電平沿觸發(fā)方式，較為復(fù)雜串行口中斷請求的撤除：軟件人為清除29中斷系統(tǒng)的應(yīng)用中斷控制實質(zhì)上是對4個與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP進(jìn)行管理和控制。在實際中斷應(yīng)用時，先要對中斷系統(tǒng)進(jìn)行初始化，也就是用戶對這些特殊功能寄存器中的各控制位賦初值。30中斷系統(tǒng)的初始化初始化主要步驟：（1）開總中斷及相應(yīng)中斷源的中斷。（2）設(shè)定所用中斷源的中斷優(yōu)先級。（3）若為外部中斷，則應(yīng)確定觸發(fā)方式是低電平還是下降沿。31SETB EA;開總中斷SETB EX0;開INT0中斷SETB PX0;設(shè)INT0為高優(yōu)先級CLR IT0;設(shè)INT0為電平觸發(fā)方式例3-2 寫出INT0為低

13、電平觸發(fā)方式的中斷系 統(tǒng)初始化程序。方法1，采用位操作指令：32方法2，采用字節(jié)操作指令：MOV IE,#81H;開總中斷,開INT0中斷MOV IP,#01H;設(shè)INT0為高優(yōu)先級ANL TCON,#0FEH;設(shè)INT0為電平觸發(fā)方式33例3-3 外部中斷0響應(yīng)實例。要求： 外部中斷0下降沿觸發(fā)，P1.2連接一個LED燈亮大約1S，可以采用延時1S的方法，或者使用定時1S實現(xiàn)。34例3-3 外部中斷0響應(yīng)實例。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP WINT0 ORG 0100HMAIN: CLR P1.2 SETB EA SETB EX0 SETB IT0L

14、OOP:AJMP LOOP ORG 0200H WINT0:SETB P1.2 ACALL DEL CLR P1.2 RETI DEL: MOV R7,#05HDEL1: MOV R6,#0C8HDEL2: MOV R5,#0FAHDEL3: DJNZ R5,DEL3 DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1RETEND351. 下列有關(guān)MCS51中斷優(yōu)先級控制的敘述中，錯誤的是A低優(yōu)先級不能中斷高優(yōu)先級，但高優(yōu)先級能中斷低優(yōu)先級B同級中斷不能嵌套C同級中斷請求按時間的先后順序響應(yīng)D同級中斷按CPU查詢次序響應(yīng)中斷請求2. 執(zhí)行中斷返回指令，要從堆棧彈出斷點地址，以便去執(zhí)行被中斷了的

15、主程序。從堆棧彈出的斷點地址送給AA BCY CPC DDPTR 363.各中斷源發(fā)出的中斷請求信號，都會標(biāo)記在( )寄存器 。 A. TMOD/SCON B. TCON/PCON C. IE/TCON D. TCON/SCON 4.執(zhí)行返回指令，退出中斷服務(wù)子程序，則返回地址來自( )。 A. ROM B. 程序計數(shù)器 C. 堆棧區(qū) D. CPU寄存器5. 外部中斷 1的中斷入口地址為( )。A. 0003H B. 000BH C. 0013H D. 001BH 6. 中斷是一種( )。 A .資源共享技術(shù) B .數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù) C .數(shù)據(jù)共享技術(shù) D .并行處理技術(shù) 377. 執(zhí)行 MOV

16、I E ， 81H 指令的意義是：( )。A .屏蔽中斷源 B .開放外部中斷源 0 C .開放外部中斷源 1 D .開放外部中斷源 0 和 1 8. 啟動 T1 運(yùn)行的指令是( ) A. SETB ET0 B. SETB ET1 C. SETB TR0 D. SETB TR1 9. CPU 允許串行口中斷的指令為( ) A. SETB EX0 B. SETB ES C. SETB ET0 D. SETB ET1 10. 8051 系統(tǒng)中，同一優(yōu)先級的幾個中斷源中 優(yōu)先權(quán)最高( )。 A. INT0 B. T0 C. INT1 D. T1 3811.外部中斷 INT0 的觸發(fā)方式控制位 IT0

17、 置 1 后，其有效的中斷觸發(fā)信號是( ) A.高電平 B.低電平 C.上升沿 D.下降沿12. 假定設(shè)置堆棧指針 SP 的值為 37H ，在進(jìn)行子程序調(diào)用時把斷點地址進(jìn)行堆棧保護(hù)后， SP 的值為( )。 A. 36H B. 37H C. 38H D. 39H 13. 如果某MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)的定時/計數(shù)器0的中斷服務(wù)程序放在程序存儲區(qū)的3000H地址開始的一段空間內(nèi)，此時跳轉(zhuǎn)到定時/計數(shù)器0的中斷服務(wù)程序的指令LJMP3000H應(yīng)放在（ ）開始的中斷地址區(qū)。 A. 0003H B. 0013H C. 0023H D. 000BH 14.串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位為( ) A. TI B. R

18、I C. IE0 D. IE1 3915. T1中斷允許控制位為( ) A. ET0 B. ET1 C. ES D. EX1 16. 外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位為( ) (A) PX0 (B) PX1 (C) PT1 (D) PS 17. 指令周期有三種，分別是單周期指令，雙周期指令和( )指令。 A. 三周期B. 四周期 C. 五周期D. 六周期 18. MCS-51單片機(jī)的外部中斷1的中斷請求標(biāo)志是( )。 A. ET1 B. TF1 C. IT1 D. IE1 401. 8051單片機(jī)堆棧遵循數(shù)據(jù) 的原則 。2. 8051單片機(jī)有 中斷源，分成 優(yōu)先級。3. MCS51單片機(jī)的外部中斷請

19、求信號若設(shè)定為電平方式，只有在中斷請求引腳上采樣到有效的 信號時，才能激活外中斷。而在脈沖方式時，只有在中斷請求引腳上采樣到脈沖的 有效信號時，才能激活外中斷。 4.子程序返回指令是_，中斷子程序返回指令是_。5. 中斷處理過程分為_個階段，即 _ 、_以及 _ 。 411.在MCS-51單片機(jī)中，高級中斷可以打斷低級中斷形成中斷嵌套。 2.只要有中斷出現(xiàn)，CPU就立即響應(yīng)中斷。 3.中斷初始化時，對中斷控制寄存器的狀態(tài)設(shè)置，只能使用位操作指令，而不能使用字節(jié)操作指令。 4.只要中斷允許寄存器 IE 中的 EA=1 ，那么中斷請求就一定能夠得到響應(yīng)。 5.多個中斷源不可以同時申請中斷。6.中斷