單片機課件第6章中斷系統(tǒng)

§6MCS-51中斷系統(tǒng)一、概述與上對比，單片機中也有同樣的問題。CPU正在執(zhí)行原程序，突然，被意外事情打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行新程序。CPU執(zhí)行新程序結(jié)束后，又回到原程序中繼續(xù)執(zhí)行。這樣的過程就叫。中斷

什么叫中斷？

舉例：某同學(xué)正在教室寫作業(yè)，忽然被人叫出去，回來后，繼續(xù)寫作業(yè)。這就是生活中中斷的例子。

對突發(fā)事故，做出緊急處理。根據(jù)現(xiàn)場隨時變化的各種參數(shù)、信息，做出實時監(jiān)控。

CPU與外部設(shè)備并行工作,以中斷方式相聯(lián)系,提高工作效率。解決快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾。在多項外部設(shè)備同時提出中斷請求情況下，CPU能根據(jù)輕重緩急響應(yīng)外設(shè)的中斷請求。

中斷的作用：對于MCS-51單片機中斷系統(tǒng)的組成可以用一句話來講，叫做：“五源中斷，兩級管理”

五個中斷源：入口地址外部中斷0（/INT0）0003HT0溢出中斷000BH

外部中斷1（/INT1）0013HT1溢出中斷001BH

串口中斷

0023H

二、中斷請求源（“五源中斷”）中斷源的中斷請求，如何通知CPU？利用中斷請求標(biāo)志位來通知?。?！CPU識別中斷申請的依據(jù)：

CPU在每個機器周期的S5P2期間，會自動查詢各個中斷申請標(biāo)志位，若查到某標(biāo)志位被置位,將啟動中斷機制。2．中斷控制

MCS-51單片機設(shè)置了4個專用寄存器用于中斷控制，用戶通過設(shè)置其狀態(tài)來管理中斷系統(tǒng)。一個機器周期P1P2P1P2以上6個中斷請求標(biāo)志位分別分布在TCON、SCON兩個寄存器中。TCONIT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1TF1——T1的溢出中斷標(biāo)志硬件置1，硬件清0（也可軟件清0）TF0——T0的溢出中斷標(biāo)志。（同TF1，只是針對T0的）IE1——外部中斷1（/INT1）請求標(biāo)志。外部有中斷請求時，硬件使IE1置1，硬件清0。IE0——外部中斷0（/INT0）請求標(biāo)志。IT1——外部中斷1（/INT1）觸發(fā)類型控制位。

IT1=0，低電平觸發(fā)。IT1=1，下降沿觸發(fā)。

IT0——

外中斷0（/INT0）觸發(fā)類型控制位，用法同IT1。

SCON

RI

TIRB8TB8RENSM2SM1SM0TI——串口發(fā)送中斷標(biāo)志位。

發(fā)送完數(shù)據(jù)，硬件使TI置1，軟件清0（CLRTI）

RI——串行口接收中斷標(biāo)志位。

硬件置1，軟件清0。

在中斷源與CPU之間有二級中斷允許控制邏輯電路，類似開關(guān)，其中第一級為一個總開關(guān)，第二級為五個分開關(guān)，由IE控制。

三、中斷控制（兩級管理）1、中斷屏蔽（第一級管理）IEEX0ET0EX1ET1ES

——

——EAEA——

總控制位

“—”——未定義位ES——

串口控制位

ET1——T1中斷控制位

EX1——/INT1控制位

ET0——T0中斷控制位

EX0——/INT0控制位

若為“1”，開關(guān)接通，允許例如SETBEA若為“0”，開關(guān)斷開，不允許例如CLRIE.72、中斷優(yōu)先級（第二級管理）為什么要有中斷優(yōu)先級？CPU同一時間只能響應(yīng)一個中斷請求。若同時來了兩個或兩個以上中斷請求，就必須有先有后。！??！

為此將5個中斷源分成高級、低級兩個級別，高級優(yōu)先，由IP控制。

IPPX0PT0PX1PT1PS——————PS——串口的中斷優(yōu)先級別PT1——定時/計數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級別PX1——外部中斷1的中斷優(yōu)先級別PT0——定時/計數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級別PX0——外部中斷0的中斷優(yōu)先級別該位是“1”時，為高級優(yōu)先級該位是“0”時，為低級優(yōu)先級同一級中的5個中斷源的優(yōu)先順序是：

/INT0中斷

T0溢出中斷

/INT1中斷

T1溢出中斷

串口中斷

高低出廠前已由廠家固化順序——事先約定中斷優(yōu)先原則：（概括為四句話）1、低級不打斷高級2、高級不睬低級3、同級不能打斷4、同級、同時中斷，事先約定。

事件1事件2子程序2子程序1中斷嵌套的概念：

主程序中斷中斷四、MCS-51中斷的響應(yīng)過程

日常生活中的中斷與單片機中斷的比較：

某同學(xué)

單片機過程說明正在看書

執(zhí)行主程序有人找出去

中斷信號

中斷請求暫?？磿?/p>

暫停執(zhí)行主程序

中斷響應(yīng)書中作記號

當(dāng)前PC入棧

保護斷點出去做事

執(zhí)行中斷程序

中斷服務(wù)回來繼續(xù)看

返回主程序

中斷返回中斷請求的撤消1．定時器/計數(shù)器中斷請求的撤消

中斷請求被響應(yīng)后。硬件會自動清TF0或TF1。2．外部中斷請求的撤消

（1）跳沿方式外部中斷請求的撤消是自動撤消的。（2）電平方式外部中斷請求的撤消。除了標(biāo)志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請求信號引腳從低電平強制改變?yōu)楦唠娖?，如下圖所示。只要P1.0端輸出一個負(fù)脈沖就可以使D觸發(fā)器置“1”，從而撤消了低電平的中斷請求信號。所需的負(fù)脈沖可增加如下兩條指令得到：

ORLP1，#01H ；P1.0為“1” ANLP1，#0FEH ；P1.0為“0”

電平方式的外部中斷請求信號的完全撤消，是通過軟硬件相結(jié)合的方法來實現(xiàn)的。3．串行口中斷請求的撤消響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測試這兩個中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。所以串行口中斷請求的撤消只能使用軟件的方法

CLRTI；清TI標(biāo)志位

CLRRI；清RI標(biāo)志位例1外部中斷的應(yīng)用：8051單片機的P1口控制8個LED燈，要求8個燈加1移位點亮，當(dāng)中斷來時，燈全滅后全亮，然后繼續(xù)加1移位點亮。

ORG0HAJMPSTORG0003HAJMPEXT0ORG0030HST：MOVSP，#70HMOVIE，#81HMOVIP，#01HMOVTCON，#00HRES：MOVR1，#08H MOVA，#0FFHLOOP：MOVP1，ADECAACALLDELAYACALLDELAYDJNZR1,LOOPSJMPRES 中斷服務(wù)程序EXT0：PUSHACCMOVA，#00 MOVP1，AACALLDELAYACALLDELAYCPLAMOVP1，AACALLDELAYACALLDELAYPOPACCRETI

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。

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

SETB IT0 ；負(fù)跳變觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LED

RETI ；返回主程序單片機INT0P1.01+5V1．軟件等待按鍵釋放。2．硬件清除中斷信號。2.電平觸發(fā)：避免一次按鍵引起多次中斷響應(yīng)。單片機INT0P1.01+5V

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

CLR IT0 ；低電平觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LEDWAIT：JNB P3.2，WAIT；等按鍵釋放

RETI ；返回主程序

[例題3]

通過外部中斷控制八盞燈循環(huán)點亮。解：通過P1口擴展八盞燈，在引腳接一個按鈕開關(guān)到地，每按一下按鈕就申請一次中斷，點亮一盞燈，中斷服務(wù)則是：依次點亮八盞燈中的一盞。采用邊沿觸發(fā)。硬件電路如下圖所示。程序如下：

ORG0000HLJMPMAINORG0013H;中斷服務(wù)程序入口地址

LJMPIN11MAIN：SETBEA;開總中斷允許“開關(guān)”

SETBEX1;開分中斷允許“開關(guān)”

CLRPX1;低優(yōu)先級（也可不要此句）

SETBIT1;邊沿觸發(fā)

MOVA,#01H;給累加器A賦初值

SJMP$;原地等待中斷申請

IN11：RLA;左環(huán)移一次

MOVP1，A;輸出到P1口

RETI;中斷返回

END3.2.4MCS-51擴展外部中斷請求輸入口

8051單片機只提供了兩個外部中斷請求輸入端，如果需要使用多于兩個的中斷源，就必須擴展外部中斷請求輸入口。

1．定時器/計數(shù)器用于擴展外部中斷請求輸入口

8051單片機有兩個定時器/計數(shù)器，它們作為計數(shù)器使用時，計數(shù)輸入端T0（或T1）發(fā)生負(fù)跳變將使計數(shù)器加1，利用此特性，適當(dāng)設(shè)置計數(shù)初值，就可以把計數(shù)輸入端T0（或T1）作為外部中斷請求輸入口。其特點是以占用內(nèi)部定時中斷為代價的。中斷服務(wù)程序的入口地址仍然為000BH或001BH。2．查詢方式擴展外部中斷請求輸入口

把多個中斷源通過硬件（如與非門）引入外部中斷輸入端，同時又連到某個I/O口。當(dāng)有中斷源申請中斷時，在中斷服務(wù)程序中通過軟件查詢可確定哪一個是正在申請的中斷源，其查詢的次序可由中斷優(yōu)先級決定。其特點是中斷響應(yīng)速度較慢。適用于外部中斷源較多的場合。下頁例題中，我們采用74LS21A四輸入端雙與門實現(xiàn)該任務(wù)。

3．使用專用芯片擴展外部中斷請求輸入口

當(dāng)外部中斷源較多，同時又要求中斷響應(yīng)速度很高時，查詢方式擴展外部中斷請求輸入口的方法很難滿足要求。這時可以使用專用接口芯片進行外部中斷請求輸入口的擴展。下面例題中，我們采用74LS21A四輸入端雙與門實現(xiàn)該任務(wù)。查詢方式擴展外部中斷請求輸入口的電路實現(xiàn)：74ls21的邏輯表是：當(dāng)輸入全高時輸出為高，任一輸入低則輸出就為低。電路分析：當(dāng)沒有按鍵按下時，由于上拉電阻的作用，74ls21輸出高，使INT0口為高電平，此時中斷程序不被觸發(fā)。如果任何一個按鍵按下，則74ls21輸出低電平，觸發(fā)中斷程序。中斷程序設(shè)計為：如果程序設(shè)計檢測次序是P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，優(yōu)先級即按順序排列，如果同時有多個鍵被按下，可根據(jù)實際要求設(shè)定為

1、僅僅只響應(yīng)最優(yōu)先中斷；2、按優(yōu)先級順序依次執(zhí)行各個中斷。

設(shè)計程序如下：

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中斷0中斷服務(wù)入口地址

LJMP INT ;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)

ORG 0100H MAIN: SETB EA ;開總中斷允許

SETB EX0 ;開INT0中斷

SETB IT0 ;下降沿有效

……中斷服務(wù)程序清單如下：

INTI CALL D20 ;延時去抖動

MOVP1,#0FFH ;P1口送全1值（準(zhǔn)雙向口原因）

MOV A,P1 ;讀P1口各引腳(設(shè)另四口未用）

CJNE A,#0FFH，CLOSE ;驗證是否確實有鍵閉合

AJMP INT0 ;無鍵按下（按鍵時間過短）則退 ；出中斷

CLOSE:JNB ACC.3,KEY0 ;查詢0號鍵

JNB ACC.2,KEY1 ;查詢1號鍵

JNB ACC.1,KEY2 ;查詢2號鍵

JNB ACC.0，KEY3 ;查詢3號鍵

INT0: RETIKEY0: …… ;7號鍵處理程序

KEY01: MOV A,P1 ;再讀P1口各引腳

JNBACC.0,FUNC71 ;確認(rèn)鍵是否釋放

RETIKEY1: …… ;其他鍵處理程序

…… D20: …… ;20ms延時子程序

…… END

中斷應(yīng)用舉例【例5-1】圖5-6為3個故障源顯示電路，當(dāng)系統(tǒng)無故障時，3個故障源輸入端X1～X3全為低電平，對應(yīng)的3個顯示燈全滅；當(dāng)某部分出現(xiàn)故障時，其對應(yīng)的輸入端由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引起MCS-51單片機中斷，中斷服務(wù)程序的任務(wù)是判定故障，并點亮對應(yīng)的發(fā)光二極管。其中，發(fā)光二極管LED1～LED3對應(yīng)3個輸入端X1～X3。 實現(xiàn)上述功能的電路如圖5-6所示。3個故障源X1～X3通過“或非門”與8031單片機的外部中斷0輸入端相連，同時，X1～X3與P0口的P1.0～P1.2引腳相接，3支發(fā)光二極管LED1～LED3分別與P0口的P1.3～P1.5相接。

主程序為：

ORG0000H AJMPMAIN ORG0003H AJMPSERVEMAIN:ORLP1,#0FFH；燈全滅，準(zhǔn)備讀入

SETBIT0 ；選擇邊沿觸發(fā)方式

SETBEX0 ；允許INT0中斷

SETBEA ；CPU開中斷

AJMP$ ；等待中斷中斷服務(wù)子程序為：SERVE:JNBP1.0,L1 ；若X1無故障，跳到L1CLRP1.3；點亮LED1L1:JNBP1.1,L2；若X2無故障，跳到L2 CLRP1.4 ；點亮LED