第2章 51系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1

第2章51系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

重點(diǎn)：存儲(chǔ)器組織、定時(shí)器以及并行口結(jié)構(gòu)

難點(diǎn)：并行口操作和存儲(chǔ)器組織2.1總體結(jié)構(gòu)一、51系列單片機(jī)一般的總體結(jié)構(gòu)二、AT89C52的總體結(jié)構(gòu)2.11．AT89C52的總體結(jié)構(gòu)框圖2．AT89C52芯片封裝2.1

PDIPPQFP/TQFPPLCCPQFP/TQFP

2.1PLCC3．AT89C52引腳功能

2.1

P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7為4個(gè)8位（共32個(gè)）具有第1功能—I/O口功能的引腳，其中P0.0～P0.7、P1.0、P1.1、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7等26個(gè)引腳具有第2功能，具體情況詳見(jiàn)I/O口第2功能表2.1

I/O口第2功能表引腳第2功能功能說(shuō)明P0.0～P0.7AD0～AD7低8位地址/8位數(shù)據(jù)復(fù)用信號(hào)線P1.0T2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)輸入端P1.1T2EXT2的捕捉/重新加載觸發(fā)輸入信號(hào)P2.0～P2.7A8～A15高8位地址線，16位地址可尋址64KB范圍P3.0RXDUART串行數(shù)據(jù)輸入端P3.1TXDUART串行數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0外部中斷0請(qǐng)求信號(hào)P3.3INT1外部中斷1請(qǐng)求信號(hào)P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入端P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入端P3.6/WR外部RAM寫(xiě)控制信號(hào)P3.7/RD外部RAM讀控制信號(hào)

2.1VCC：電源正端，典型值為+5V；GND：地。RST：復(fù)位信號(hào)引腳。必須在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，才能保證單片機(jī)可靠的復(fù)位。返回低電平則退出復(fù)位。/EA/VPP：正常運(yùn)行方式：為/EA程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)。

Flash編程方式：為VPP編程電源輸入端(+5V或+12V)。XTAL1、XTAL2：為內(nèi)部振蕩電路的輸入端和輸出端。外接石英晶振，也可直接引入外部時(shí)鐘。

2.1ALE//PROG：正常運(yùn)行方式：為ALE地址鎖存允許信號(hào)。其作用：當(dāng)外接存儲(chǔ)器（RAM/ROM）時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低8位。一般ALE接鎖存器74HC373的EN端。當(dāng)沒(méi)有外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端可輸出脈沖信號(hào)，此頻率為石英振蕩頻率的1/6。因此，它可用作對(duì)外部芯片提供輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)的目的。

Flash編程方式：為/PROG編程脈沖輸入信號(hào)。2.2中央處理器

51系列單片機(jī)都有一個(gè)在功能上相同（或相近）的中央處理器CPU。CPU由運(yùn)算器(包括算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、布爾處理器、工作寄存器)、控制器組成。

一、運(yùn)算器

2.21.ALU和布爾處理器是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)運(yùn)算的部件。

ALU完成：數(shù)據(jù)傳送操作；加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算；增量、減量運(yùn)算；十進(jìn)制調(diào)整運(yùn)算；與、或、非、異或邏輯運(yùn)算。

布爾處理器實(shí)現(xiàn)位運(yùn)算，即位置“1”、清“0”和取反。

2.2

2.工作寄存器：就是對(duì)用戶(hù)開(kāi)放的寄存器，包括：程序計(jì)數(shù)器PC，位于內(nèi)部SFR中的累加器ACC（A）、寄存器B、、數(shù)據(jù)指針DPTR、程序狀態(tài)字PSW、堆棧指針SP，位于內(nèi)部RAM中的工作寄存器R0～R7。二、控制器

2.2控制整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)各種操作的部件。包括：時(shí)鐘發(fā)生器、定時(shí)控制邏輯、指令寄存器、指令譯碼器、存儲(chǔ)器的/數(shù)據(jù)傳送控制等。2.3存儲(chǔ)器組織

51系列(主要品種：51子系列、52子系列)單片機(jī)有5個(gè)存貯空間(擴(kuò)展系統(tǒng)地址線A0～A15)：①擴(kuò)展系統(tǒng)有64KB(0～0FFFFH)程序ROM空間，片內(nèi)51子系列有4KB(0000H～0FFFH)或52子系列8KB(0000H～1FFFH)程序ROM空間；②51子系列128B(0～7FH)、52子系列256B(0～0FFH)內(nèi)部RAM空間；

2.3

③128B(80H～0FFH，名義值)內(nèi)部特殊功能寄存器(SFR)；④256b(0～0FFH，名義值)位尋址空間，其中128b((0～7FH))在內(nèi)部RAM20H～2FH的16B中，另128b(80H～0FFH，名義值)在內(nèi)部SFR中能夠被8整除的16B中。⑤擴(kuò)展系統(tǒng)有64KB(0～0FFFFH)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM/IO)空間。一、程序存儲(chǔ)器2.3

51系列單片機(jī)程序存儲(chǔ)器空間為64KB，其地址指針為16位的程序計(jì)數(shù)器PC，對(duì)應(yīng)地址線A0～A15。1.入口地址：①?gòu)?fù)位入口地址：復(fù)位后，PC值為0，CPU從0000H開(kāi)始執(zhí)行程序，即地址0為復(fù)位入口地址。2.3

②中斷入口地址：被安排在程序ROM的開(kāi)始部分，各中斷入口地址如下：0003H：INT0中斷；000BH：INT1中斷；0013H：T0中斷；001BH：T1中斷；0023H：串行口中斷；002BH：T2中斷(52子系列才有)

2.3

2.3

2.與程序ROM相關(guān)的引腳：①P0口、P1口:分別產(chǎn)生A0～A7、A8～A15；②ALE：地址鎖存信號(hào)；③/PSEN:擴(kuò)展了外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，僅當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，產(chǎn)生讀選通負(fù)脈沖信號(hào)；2.3

④/EA：程序存儲(chǔ)器可以在片內(nèi)，也可以在片外，取決于單片機(jī)的類(lèi)型，并由/EA的電平所控制。/EA=0：CPU總是從片外M中取指令執(zhí)行程序。/EA=1：CPU先從片內(nèi)M開(kāi)始取指令執(zhí)行程序，再到片外M中取指令執(zhí)行程序。即：若系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序存儲(chǔ)器總?cè)萘砍^(guò)片內(nèi)M容量時(shí)，則CPU實(shí)際取指令時(shí)，在片內(nèi)M容量范圍內(nèi)是從片內(nèi)M中取指令，超過(guò)時(shí)在片外M中取指令。在只使用片內(nèi)M時(shí)，/EA必須接高電平，即/EA=1。

2.32.3以下是51系列常見(jiàn)的單片機(jī)品種(第1章曾講述)資源配置子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)ROM容量片內(nèi)RAM容量定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源無(wú)ROMEPROMEEPROM(Flash)NMOS5180318051875189514KB128B2×165NMOS5280328052875289528KB256B3×166CMOS5180C3180C5187C51(AT89C51)4KB128B2×165CMOS5280C3280C5287C52(AT89C52)8KB256B3×1662.3二、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1.根據(jù)操作分類(lèi)：⑴多功能型51系列單片機(jī)均有，一般RAM容量128B或256B。⑵單功能型少數(shù)新型51單片機(jī)才有，只能完成數(shù)據(jù)傳送操作。實(shí)質(zhì)是把外部RAM放進(jìn)片內(nèi)，稱(chēng)為XRAM。2.32.根據(jù)功能和用途分類(lèi)：

⑴CPU工作寄存器工作寄存器共有四組，每組8字節(jié)一個(gè)區(qū)，對(duì)應(yīng)工作寄存器為R0～R7。占用內(nèi)部RAM的0～1FH共32字節(jié)。CPU使用工作寄存器只能分區(qū)使用。CPU當(dāng)前使用的工作寄存器區(qū)由程序狀態(tài)字PSW的RS0（PSW.3）位和RS1（PSW.4）位的狀態(tài)決定。2.3

RSO、RS1可以人為修改，即CPU工作在哪個(gè)工作寄存器區(qū)可以人為設(shè)定。這一特點(diǎn)可以提高CPU現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的速度，從而提高CPU的工作效率和響應(yīng)中斷的速度。

復(fù)位時(shí)RS0、RS1為0、0，即復(fù)位時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)置在0區(qū)。注意：不需要4組工作寄存器時(shí)，這個(gè)區(qū)域多余的單元可以作為一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。

對(duì)這部分RAM，CPU有三種字節(jié)型尋址方式：當(dāng)作工作寄存器的寄存器尋址，當(dāng)作普通RAM的直接尋址或寄存器間接尋址。

2.3以下是各工作寄存器的地址映象和工作寄存器區(qū)的狀態(tài)選擇表：寄存器區(qū)域寄存器地址映象R0～R7對(duì)應(yīng)寄存器區(qū)域狀態(tài)選擇RS1、RS00區(qū)00H～07H0、01區(qū)08H～0FH0、12區(qū)10H～17H1、03區(qū)18H～1FH1、12.3

⑵位標(biāo)志區(qū)內(nèi)部RAM20H～2FH這16B是位尋址區(qū)，共有16×8＝128b的位地址，占據(jù)位地址空間0～7FH，這128b的每個(gè)單元都可視為一個(gè)軟件觸發(fā)器，用于存放各種程序標(biāo)志、位控制變量。所以這部分位尋址區(qū)也稱(chēng)為位標(biāo)志區(qū)。注意：位標(biāo)志不多時(shí)，這個(gè)區(qū)域不用的RAM可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。

對(duì)這部分RAM，CPU在字節(jié)操作時(shí)有二種尋址方式：直接尋址或寄存器間接尋址；在位操作時(shí)只能直接尋址。

2.3

⑶堆棧和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

①堆棧

堆棧是用于CPU保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的后進(jìn)先出、先進(jìn)后出的緩沖器。

復(fù)位時(shí)，堆棧指針SP＝07H?？紤]工作寄存器區(qū)和位標(biāo)志區(qū)的存在，所以堆棧一般設(shè)在30H～7FH或30H～0FFH之間。故此系統(tǒng)在初始化程序中一般要修改SP值。

如設(shè)SP＝5FH，則堆棧設(shè)置在60H開(kāi)始的區(qū)域中。2.3

當(dāng)然，在實(shí)際編制的程序堆棧不需要比較大的區(qū)域，且工作寄存器組有多、位標(biāo)志較少時(shí)，堆棧也可以設(shè)置在08H～2FH之間的區(qū)域范圍內(nèi)，如果程序不設(shè)位標(biāo)志，堆棧區(qū)域還可以擴(kuò)大到08H～7FH或0FFH。

堆棧操作是字節(jié)型寄存器間接尋址。進(jìn)棧時(shí)：SP＝（SP）＋1，（direct）→(SP)；退棧時(shí)：（（SP））→direct，SP＝（SP）－1。

即堆棧存放數(shù)據(jù)是由低地址向高地址逐步擴(kuò)大存放區(qū)域的（8086/8088系統(tǒng)恰好相反）。

2.3②數(shù)據(jù)緩沖區(qū)

數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用于存放中間數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果。對(duì)于不用作工作寄存器、位標(biāo)志、堆棧操作的內(nèi)部RAM單元均可用來(lái)作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)量不夠時(shí)，可以考慮選擇內(nèi)部RAM容量較大的品種或擴(kuò)展外部RAM解決。

數(shù)據(jù)緩沖器的尋址方式為字節(jié)型，有兩種：直接尋址或寄存器間接尋址。對(duì)于52系列，內(nèi)部RAM80～0FFH單元只能采用字節(jié)型寄存器間接尋址方式。2.3

2.3三、特殊功能寄存器

特殊功能寄存器SFR包括：內(nèi)部CPU寄存器、I/O口鎖存器、各種功能控制寄存器和狀態(tài)寄存器。SFR根據(jù)型號(hào)不同，多少不一，差別較大，但常用的51、52兩個(gè)子系列基本相同。SFR離散地分布在80H～0FFH之間。以下是AT89C52SFR地址映象2.3AT89C52的SFR地址映象SFR字節(jié)地址SFR字節(jié)地址SFR字節(jié)地址＊P080HTH08CH＊PSW0D0HSP81HTH18DH＊ACC0E0HDPL82H＊P190H＊B0F0HDPH83H＊SCON98H＊T2CON0C8HPCON87HSBUF99HT2MOD0C9H＊TCON88H＊P2A0HRCAP2L0CAHTMOD89H＊IE0A8HRCAP2A0CBHTL08AH＊P30B0HTL20CCHTL18BH＊IP0B8HTH20CDH2.3說(shuō)明：

①上述SFR共27個(gè)，前21個(gè)51子系列均有。52子系列因?yàn)樵黾恿薚2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器功能，從而增加了6個(gè)FSR。

②上述SFR中12個(gè)帶“＊”號(hào)的SFR均能被8整除，這些寄存器均具有位尋址功能。③ACC（A）—累加器，最重要的寄存器，用于存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。2.3

B—運(yùn)算器中寄存器，在乘除運(yùn)算中存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果，在其他運(yùn)算中作中間結(jié)果寄存器。SP—堆棧指針。DPTR—16位數(shù)據(jù)指針，由DPL和DPH組成，用于訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU可以DPL、DPH單獨(dú)操作。④SFR不用的單元是空的(廠商預(yù)留發(fā)展新芯片用單元)，用戶(hù)不應(yīng)對(duì)這些單元進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

SFR的操作：直接尋址(字節(jié)型、能被8整除字節(jié)的位)；能寄存器尋址的有：A(字節(jié))、B(字節(jié))、C(PSW的CY位)、AB(雙字節(jié))、DPTR(雙字節(jié))。

2.3

四、位地址空間從前面可知，51系列的內(nèi)部RAM中20H～2FH單元以及地址為8的倍數(shù)的SFR可以位尋址，占據(jù)了相應(yīng)的位地址。這些單元有8位作為一個(gè)整體的字節(jié)操作，也有按位進(jìn)行的位操作。所以有字節(jié)地址和位地址之分。內(nèi)部RAM20H～2FH字節(jié)地址與0～7FH位地址對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表。

2.3內(nèi)部RAM20H～2FH字節(jié)地址與0～7FH位地址對(duì)應(yīng)關(guān)系字節(jié)地址位地址D7D6……D1D020H07H06H……01H00H21H0FH0EH……09H08H22H17H16H……11H10H23H1FH1EH……19H18H24H27H26H……21H20H25H2FH2EH……29H28H26H37H36H……31H30H27H3FH3EH……39H38H28H47H46H……41H40H29H4FH4EH……49H48H2AH57H56H……51H50H2BH5FH5EH……59H58H2CH67H66H……61H60H2DH6FH6EH……69H68H2EH77H76H……71H70H2FH7FH7EH……79H78H2.3SFR80H～0FFH字節(jié)地址為8的倍數(shù)字節(jié)地址與80H～0FFH位地址對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表。相關(guān)SFR字節(jié)地址與80H～0FFH位地址對(duì)應(yīng)關(guān)系SFR字節(jié)地址位地址D7D6……D1D0P080H87H86H……81H80HTCON88H8FH8EH……89H88HP190H97H96H……91H90HSCON98H9FH9EH……99H98HP2A0HA7HA6H……A1HA0HIEA8HAFHAEH……A9HA8HP3B0HB7HB6H……B1HB0HIPB8HBFHBEH……B9HB8HT2CON

C8HCFHCEH……C9HC8HPSWD0HD7HD6H……D1HD0HACCE0HE7HE6H……E1HE0HBF0HF7HF6H……F1HF0H2.4時(shí)鐘和時(shí)鐘電路、復(fù)位和復(fù)位電路一、時(shí)鐘和時(shí)鐘電路

時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，并且可通過(guò)提高時(shí)鐘頻率來(lái)提高CPU的速度。單片機(jī)允許的最高頻率隨型號(hào)而異，目前單片機(jī)多使用CMOS工藝，最高頻率可達(dá)60MHZ。2.4圖中：XTAL1、XTAL2分別為單片機(jī)的輸入、輸出引腳。片內(nèi)反相放大器和片外晶體振蕩器(或陶瓷諧振器)、電容組成振蕩器。其頻率主要取決于晶體振蕩器(或陶瓷諧振器)，但不高于器件所允許的最高頻率。C1、C2典型值為30pf±10pf(晶體振蕩器)或40pf±10pf(陶瓷諧振器)，

C1、C2作用：幫助起振、微調(diào)頻率。2.4

Rf反饋電阻。Ra限流保護(hù)。二個(gè)二極管限壓保護(hù)。/PD(PCON.1)控制振蕩器起停。

復(fù)位后/PD=1(PCON.1=0)振蕩器工作，可由軟件使PCON.1=1(/PD=0)讓振蕩器停振，使單片機(jī)停止工作，達(dá)到節(jié)電的目的。

2.4二、復(fù)位和復(fù)位電路

復(fù)位就是在啟動(dòng)計(jì)算機(jī)時(shí)，使CPU和其他相關(guān)部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。

復(fù)位條件：為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位，在時(shí)鐘電路工作后，必須在單片機(jī)的RESET端至少維持2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)才進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。若時(shí)鐘頻率為12MHZ，機(jī)器周期為1μs，則在單片機(jī)的RESET端只需持續(xù)2μs以上時(shí)間的高電平就能進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。2.4

復(fù)位狀態(tài)：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位后，片內(nèi)RAM中低128B的內(nèi)容不會(huì)改變，但特殊功能寄存器（SFR）的值被初始化。復(fù)位期間單片機(jī)的ALE、/PSEN和P0～P3端輸出高電平。各寄存器復(fù)位狀態(tài)如下：

89C52復(fù)位后各位不是全0的SFR寄存器共10個(gè)：SP=07H，P0～P3(口鎖存器內(nèi)容)=11111111B，IP=××000000B，IE=0×000000B，SBUF不定，

PCON=0×××0000B，T2MOD=××××××00B。

89C52復(fù)位后各位是全0的SFR寄存器共17個(gè)，包括：DPTR(DPH+DPL)、ACC、B等。

復(fù)位后，PC=0(PC不是SFR，不可直接訪問(wèn))，計(jì)算機(jī)從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。

2.4復(fù)位電路：以下是普通CMOS單片機(jī)的上電自動(dòng)復(fù)位電路和手動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位電路。上電自動(dòng)復(fù)位電路實(shí)質(zhì)是一個(gè)RC微分電路。2.4

89C52內(nèi)部具有下拉電阻，其復(fù)位電路更簡(jiǎn)單。2.4

當(dāng)系統(tǒng)中不止一個(gè)芯片需要復(fù)位操作時(shí)，可參照以下系統(tǒng)復(fù)位電路的思路設(shè)計(jì)符合要求的系統(tǒng)復(fù)位電路。

其中a圖的R1、C組成RC積分電路。電容、電阻的具體值要由所用的芯片和使用頻率決定。三、CPU時(shí)序

2.4

MCS-51包括4個(gè)定時(shí)單位，它們分別是：振蕩周期（節(jié)拍）、時(shí)鐘周期（狀態(tài)周期）、機(jī)器周期和指令周期。以下是單片機(jī)兩種常用晶振4個(gè)周期信號(hào)的對(duì)比表。1.振蕩周期2.4

振蕩周期也叫節(jié)拍，用P表示，振蕩周期是指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期。是時(shí)序中最小的時(shí)間單位。例如：若某單片機(jī)時(shí)鐘頻率為2MHz，則它的振蕩周期應(yīng)為0.5μs。2.時(shí)鐘周期

時(shí)鐘周期又叫做狀態(tài)周期，用S表示。是振蕩周期的二倍，其前半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P1拍，后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P2。P1節(jié)拍通常完成算術(shù)、邏輯運(yùn)算，P2節(jié)拍通常完成傳送指令。3.機(jī)器周期2.4

機(jī)器周期是實(shí)現(xiàn)特定功能所需的周期。51系列一個(gè)機(jī)器周期是固定不變的，由S1～S6(S1P1、S1P2～S6P1、S6P2)等6個(gè)狀態(tài)周期（12個(gè)振蕩周期）組成。4.指令周期指令周期是最大的時(shí)序定時(shí)單位。指令周期是指執(zhí)行一條指令需要的時(shí)間。通常MCS-51的指令周期可以包含有1～4個(gè)機(jī)器周期，大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為1～2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要4個(gè)機(jī)器周期。MCS-51的幾種典型的指令時(shí)序如下圖所示，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)地址鎖存信號(hào)（ALE）產(chǎn)生兩次有效信號(hào)，分別出現(xiàn)在S1P2、S2P1期間與S4P2、S5P1期間。但在訪問(wèn)外部RAM時(shí)，ALE的有效信號(hào)將減少一次。下圖是51系列單片機(jī)的CPU時(shí)序圖2.4一、中斷的概念

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中斷是指CPU正在處理正常工作時(shí)，外部發(fā)生了某一事件，請(qǐng)求CPU迅速處理，CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前工作，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件，處理完后，再回到原來(lái)被中斷的地方繼續(xù)原來(lái)工作的過(guò)程。2.5中斷系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)2.5①分時(shí)操作。②實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理。③故障處理。中斷的功能①實(shí)現(xiàn)中斷及返回。②能實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)排隊(duì)。多個(gè)中斷源時(shí)，當(dāng)幾個(gè)中斷同時(shí)到來(lái)時(shí)，需要按輕重緩急處理，由此須設(shè)置各中斷的優(yōu)先級(jí)別。③能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。如果在執(zhí)行中斷處理程序過(guò)程中，程序又被新的更高級(jí)中斷所打斷，并去執(zhí)行新的中斷處理程序，然后返回來(lái)執(zhí)行原中斷程序。這一過(guò)程叫中斷嵌套。

2.5

二、89C52中斷系統(tǒng)2.5

下圖是89C52的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1共有六個(gè)中斷源，分別是外部中斷兩個(gè)、內(nèi)部的定時(shí)中斷三個(gè)和串行中斷一個(gè)，它們是：外部中斷0—INT0：由P3.2提供。外部中斷1—INT1：由P3.3提供。外部中斷有兩種信號(hào)方式，即電平方式和脈沖方式。T0溢出中斷—TF0：由片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0提供。T1溢出中斷—TF1：由片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1提供。串行口中斷—RI/TI：由片內(nèi)串行口提供。T2溢出中斷—TF2/EXF2：由片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器2提供。1.89C52中斷請(qǐng)求源

2.52.5

在中斷請(qǐng)求被響應(yīng)前，中斷請(qǐng)求是由CPU鎖存在特殊功能寄存器TCON、SCON、T2CON的相應(yīng)中斷標(biāo)志位中。與中斷控制有關(guān)的控制寄存器有五個(gè)：TCON—定時(shí)控制寄存器；IE—中斷允許控制寄存器；IP—中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器；SCON—串行口控制寄存器；T2CON—T2定時(shí)控制寄存器。⑴定時(shí)控制寄存器TCON2.5

D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TF0IE1IT1IE0IT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志觸發(fā)方式選擇0低電平1下降沿TF1：T1溢出中斷標(biāo)志。T1被啟動(dòng)計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，直至計(jì)滿(mǎn)溢出由硬件使TF1=l，向CPU請(qǐng)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(dòng)清“0”TF1。也可用軟件查詢(xún)?cè)摌?biāo)志，并由軟件清“0”TF1。TF0：T0溢出中斷標(biāo)志。其操作功能類(lèi)似于TF1。IE1：外部中斷1標(biāo)志。IE1=1表明外部中斷1向CPU申請(qǐng)中斷。在邊沿觸發(fā)方式下，CPU響應(yīng)中斷后由硬件清“0”IE1IE0：外部中斷0標(biāo)志。其操作功能與IE1類(lèi)似。⑵串行口控制寄存器SCON

2.5

D7D6D5D4D3D2D1D0TIRI串行中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI：串行發(fā)送中斷標(biāo)志。CPU將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送緩沖器SBUF后啟動(dòng)發(fā)送，每發(fā)送完一個(gè)串行幀，硬件置位TI，使TI=1。但CPU響應(yīng)中斷后，并不能自動(dòng)清除TI標(biāo)志，必須由軟件清“0”TI。

RI：串行接收中斷標(biāo)志。在串行口允許接收時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，硬件置位RI，使RI=1。同樣CPU響應(yīng)中斷后不會(huì)自動(dòng)清除RI標(biāo)志，必須由軟件清“0”RI。

⑶T2定時(shí)控制寄存器T2CON2.5D7D6D5D4D3D2D1D0T2EXF2EXEN2T2中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF2：T2溢出中斷標(biāo)志。在捕捉方式和常數(shù)自動(dòng)重裝方式中，T2溢出時(shí)，置“1”TF2

，向CPU請(qǐng)求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，必須由用戶(hù)程序清“0”TF2。在T2作為串行口波特率發(fā)生器或時(shí)鐘輸出方式時(shí)，TF2不會(huì)被置“1”，即不會(huì)產(chǎn)生中斷溢出。EXF2：T2外部中斷標(biāo)志。EXEN2=1時(shí)，當(dāng)T2EX(P1.1)發(fā)生負(fù)跳變時(shí)置“1”EXF2，向CPU請(qǐng)求中斷。CPU響應(yīng)中斷后，必須由用戶(hù)程序清“0”TF2。在T2作為加減計(jì)數(shù)方式時(shí)，EXF2不會(huì)產(chǎn)生中斷。T2外部允許標(biāo)志2.中斷控制

2.5⑴中斷使能控制—中斷允許控制寄存器IED7D6D5D4D3D2D1D0EAET2ESET1EX1ET0EX00禁止，1允許EA：CPU中斷總允許位。EA=1，CPU開(kāi)放中斷，每個(gè)中斷源是被允許還是被禁止，分別由各自的允許位確定；EA=0，CPU屏蔽所有的中斷要求，稱(chēng)關(guān)中斷。2.5ET2：T2中斷允許位。ET2=1，允許T2中斷；ET2=0，禁止T2中斷。ES：串行口中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。ET1：T1中斷允許位。ET1=1，允許T1中斷；ET1=0，禁止T1中斷。EX1：外部中斷1允許位。EX1=1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。ET0：T0中斷允許位。ET0=1，允許T0中斷；ET0=0，禁止T0中斷。EX0：外部中斷0允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。⑵中斷優(yōu)先級(jí)控制—中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP2.5

基本原則是：①高優(yōu)先級(jí)不能被低優(yōu)先級(jí)中斷；②低優(yōu)先級(jí)可被高優(yōu)先級(jí)中斷。③任何一種中斷（不管是高級(jí)還是低級(jí)），一旦得到響應(yīng)，不會(huì)再被它的同級(jí)中斷所中斷。④兩個(gè)同一級(jí)的中斷源同時(shí)向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，CPU通過(guò)內(nèi)部硬件查詢(xún)，按自然優(yōu)先級(jí)確定優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷要求。最低次低低高次高最高ET2ESET1EX1ET0EX0

PT2：定時(shí)計(jì)數(shù)器T2中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT1：定時(shí)計(jì)數(shù)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX1：外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT0：定時(shí)計(jì)數(shù)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX0：外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。單片機(jī)復(fù)位后，IP寄存器被清0，所有中斷源為低級(jí)中斷。

中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）2.5

D7D6D5D4D3D2D1D0PT2PSPT1PX1PT0PX00低級(jí)別，1高級(jí)別3.中斷響應(yīng)

2.5⑴CPU的中斷響應(yīng)條件

①無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷正在服務(wù)；②正在執(zhí)行的機(jī)器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期；③若現(xiàn)行指令是RETI、RET或訪問(wèn)IE、IP指令，則需要執(zhí)行完當(dāng)前指令后，至少再執(zhí)行一條指令后方可響應(yīng)。⑵響應(yīng)過(guò)程①置位中斷優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，即關(guān)閉同級(jí)和低級(jí)中斷：②調(diào)用入口地址，斷點(diǎn)入棧，相當(dāng)于硬件的LCALL指令；③進(jìn)入中斷服務(wù)程序。

中斷源入口地址(52子系列)2.5中斷源入口地址INT00003HT0000BHINT10013HT1001BHRI/TI0023HT2002BH在這些地址中往往安排一條跳轉(zhuǎn)指令，如SJMP(機(jī)器代碼2字節(jié)，地址低8位可變，范圍－128B～＋127B)、AJMP(機(jī)器代碼2字節(jié)，地址低11位可變，范圍2KB)、LJMP(機(jī)器代碼3字節(jié)，地址16位均可變，范圍64KB)跳轉(zhuǎn)到真正的中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行程序，這是因?yàn)榻o每個(gè)中斷源安排的空間只有8個(gè)單元。特別注意：復(fù)位后PC從0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序，而0000H到00003H之間只有三個(gè)字節(jié)，因此，真正意義上的應(yīng)用程序往往被安排在002EH單元之后的某個(gè)地址上開(kāi)始，此時(shí)也需要在0000H地址安排一條跳轉(zhuǎn)指令(常用LJMP)轉(zhuǎn)向應(yīng)用程序。4.響應(yīng)時(shí)間

2.5響應(yīng)時(shí)間—從查詢(xún)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)入口地址所需的機(jī)器周期數(shù)。⑴最快響應(yīng)時(shí)間以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。從查詢(xún)中斷請(qǐng)求信號(hào)到中斷服務(wù)程序需要3個(gè)機(jī)器周期：

1個(gè)周期（查詢(xún)）＋2個(gè)周期（長(zhǎng)調(diào)用LCALL）⑵最長(zhǎng)時(shí)間若當(dāng)前指令是RET、RETI和IP、IE指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長(zhǎng)為8個(gè)周期：

2個(gè)周期執(zhí)行當(dāng)前指令（其中含有1個(gè)周期查詢(xún)）＋4個(gè)周期乘除指令＋2個(gè)周期長(zhǎng)調(diào)用＝8個(gè)周期。三、外部中斷應(yīng)用

2.51.外部中斷觸發(fā)方式