單片機(jī)原理課件第5章 單片機(jī)的中斷與定時(shí)

第5章單片機(jī)的中斷與定時(shí)

[中斷篇]

5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.4中斷源擴(kuò)展中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用專心看書(shū)中又能愉快地看書(shū)了插入書(shū)簽（中斷看書(shū)，記下中斷位置）開(kāi)門（執(zhí)行中斷）咚~咚~咚~（中斷請(qǐng)求）根據(jù)書(shū)簽找到中斷位置繼續(xù)看書(shū)去開(kāi)門（響應(yīng)中斷）5.1中斷的基本概念1.什么是中斷？引入中斷的益處？

中斷（Interrupt）：當(dāng)CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)時(shí)，如果內(nèi)部或外部發(fā)生了緊急事件，

CPU暫停正在處理的工作，而去迅速處理緊急事件，待處理完后再回到原來(lái)中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)被中止的程序。斷點(diǎn)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回主程序在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入中斷機(jī)制的益處：1）實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作。提高CPU的效率，解決CPU與外設(shè)之間速度不匹配的問(wèn)題；

2）實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)，及時(shí)處理隨機(jī)產(chǎn)生的事件；3）及時(shí)處理故障，提高系統(tǒng)可靠性。如處理設(shè)備故障，電源突然掉電等問(wèn)題。

及時(shí)處理特殊事件5.1中斷的基本概念2.什么是中斷源？如何申請(qǐng)中斷？

中斷源：發(fā)出中斷請(qǐng)求的設(shè)備和電路

中斷信號(hào)形式：電平信號(hào)或邊沿信號(hào)5.1中斷的基本概念3.中斷響應(yīng)？中斷服務(wù)程序？4.什么是中斷嵌套？什么是中斷優(yōu)先？5.什么是中斷等待？什么是中斷丟失？斷點(diǎn)中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回主程序5.1中斷的基本概念5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.4中斷源擴(kuò)展5.2.1MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外部中斷(2個(gè))：外部中斷0和外部中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷(2個(gè))串行口中斷(1個(gè))通過(guò)SFR進(jìn)行中斷控制兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可以形成嵌套中斷標(biāo)志位5.2MCS-51中斷系統(tǒng)CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2對(duì)/INTx引腳進(jìn)行查詢，并對(duì)IEx的狀態(tài)進(jìn)行刷新。一、概述

中斷源：5個(gè)

優(yōu)先級(jí)別：2級(jí)二、中斷控制寄存器（SFR）TCON：

存放中斷標(biāo)志（IE0,IE1,TF0,TF1），

選擇外部中斷信號(hào)觸發(fā)類型（IT0，IT1）SCON：

存放中斷標(biāo)志TI、RIIE：

中斷允許寄存器，決定CPU是否屏蔽中斷申請(qǐng)。IP：

中斷優(yōu)先級(jí)別寄存器，設(shè)定中斷的優(yōu)先級(jí)別。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)外部中斷觸發(fā)方式如何選擇？

觸發(fā)方式分為：電平和邊沿兩種，由ITx（IT0，IT1）控制。如何開(kāi)放和禁止中斷？

由IE控制。如何設(shè)置中斷的優(yōu)先級(jí)？（同級(jí)優(yōu)先、不同級(jí)優(yōu)先）

由IP控制。如何知道存在中斷申請(qǐng)？有哪些中斷標(biāo)志位？

CPU定時(shí)查詢中斷標(biāo)志的狀態(tài)，若標(biāo)志為1，表示有中斷。

中斷標(biāo)志包括：IE0，IE1，TF0，TF1，TI，RI中斷標(biāo)志何時(shí)會(huì)被自動(dòng)清零？

一般情況下：CPU完成中斷響應(yīng)，開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序以前會(huì)清除對(duì)應(yīng)的中斷標(biāo)志。

特殊情況是：CPU不會(huì)自動(dòng)清除RI，TI標(biāo)志，因?yàn)樗麄児灿靡粋€(gè)中斷矢量入口。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)TCON:TimerController5.2MCS-51中斷系統(tǒng)SCON:Serialportcontroller5.2MCS-51中斷系統(tǒng)IP:Interruptpriority5.2MCS-51中斷系統(tǒng)同級(jí)優(yōu)先級(jí)別定義：5.2MCS-51中斷系統(tǒng)IE：Interruptenable5.2MCS-51中斷系統(tǒng)1）上電復(fù)位時(shí)中斷系統(tǒng)的初始工作狀態(tài)是怎樣的？2）上電復(fù)位時(shí)/INT0、/INT1為哪種觸發(fā)方式？3）上電復(fù)位時(shí)優(yōu)先級(jí)別最高的是誰(shuí)？最低的是誰(shuí)？4）中斷是開(kāi)放的？還是禁止的？5）如何使RX/TX的優(yōu)先級(jí)別高于其它中斷？5.2MCS-51中斷系統(tǒng)5.2MCS-51中斷系統(tǒng)三、中斷矢量入口地址

P22中斷矢量入口地址：與中斷源綁定，不可改變。矢量入口地址間隔：8字節(jié)5.2MCS-51中斷系統(tǒng)四、中斷響應(yīng)條件和時(shí)間

P.108-109CPU響應(yīng)中斷的3個(gè)基本條件是什么？在哪3種情況下CPU會(huì)拖延對(duì)中斷申請(qǐng)的響應(yīng)？中斷響應(yīng)的任務(wù)是什么？CPU響應(yīng)中斷需要多長(zhǎng)時(shí)間？5.2MCS-51中斷系統(tǒng)1.中斷響應(yīng)條件

基本條件1）存在中斷申請(qǐng)2）CPU開(kāi)放總中斷，即EA=13）對(duì)應(yīng)中斷源中斷開(kāi)放

阻斷CPU迅速響應(yīng)中斷的三種情況：1）當(dāng)前指令未執(zhí)行完；2）正在執(zhí)行同級(jí)或高級(jí)中斷；3）當(dāng)前指令為RETI，或訪問(wèn)IE、IP的指令。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)可以理解為：1）當(dāng)前指令執(zhí)行完后，CPU才會(huì)響應(yīng)中斷；2）同級(jí)中斷不能打斷同級(jí)中斷；低級(jí)中斷不能打斷高級(jí)中斷；但高級(jí)中斷可以打斷低級(jí)中斷。3)當(dāng)前指令是RETI，或訪問(wèn)IE、IP的指令時(shí)，不僅僅當(dāng)前指令要執(zhí)行完才能響應(yīng)中斷，而且還要外帶執(zhí)行一條指令。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)中斷響應(yīng)的任務(wù)1）置位對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，

表明CPU進(jìn)入中斷服務(wù)狀態(tài)，開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。2）中斷系統(tǒng)硬件生成LCALL，控制PC跳轉(zhuǎn)到中斷入口。3）清除中斷標(biāo)志（除RI、TI以外，即不會(huì)清除RI和TI標(biāo)志）。3.中斷響應(yīng)時(shí)間

中斷響應(yīng)時(shí)間：指CPU查詢到有效中斷標(biāo)志后，PC轉(zhuǎn)移到矢量入口的時(shí)間。SeeAlso2-index80C51_FAM_HARDWARE_1P.17C3C4C5C6C7C8C9RETIC1MULLCALL查詢到中斷標(biāo)志C2一般情況下中斷響應(yīng)時(shí)間為3－8cycles五、CPU對(duì)外部中斷申請(qǐng)信號(hào)的要求高電平和低電平的持續(xù)時(shí)間不可短于一個(gè)機(jī)器周期！

5.2MCS-51中斷系統(tǒng)5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.4中斷源擴(kuò)展5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)1.中斷結(jié)構(gòu)初始化：選擇觸發(fā)方式、開(kāi)放中斷

理解以下指令的作用：

MOVSP,#40H；設(shè)置堆棧指針

SETBIT0；設(shè)外部中斷0為負(fù)跳變觸發(fā)方式SETBEX0；允許外部中斷0中斷SETBEA

；

開(kāi)放CPU中斷ISR：InterruptServiceRoutine，中斷服務(wù)程序2.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)例：外部中斷的應(yīng)用

ctupdn.asm利用外部中斷0、1設(shè)計(jì)一個(gè)加1、減1計(jì)數(shù)器要求：按動(dòng)開(kāi)關(guān)K1實(shí)現(xiàn)加1計(jì)數(shù)；按動(dòng)K2實(shí)現(xiàn)減1計(jì)數(shù)硬件連線：/INT0(P3.2引腳)/INT1(P3.3引腳)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)主流程：/INT0中斷服務(wù)流程：/INT1中斷服務(wù)流程：5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)注意：1.中斷矢量入口的處理方法2.中斷程序調(diào)試方法3.中斷標(biāo)志的變化過(guò)程4.RETI與RET的區(qū)別討論：

1.執(zhí)行中斷服務(wù)流程需要多長(zhǎng)時(shí)間？2.在開(kāi)關(guān)撥動(dòng)過(guò)程中能夠正常計(jì)數(shù)嗎？3.如何避免重復(fù)中斷？5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)1）電平觸發(fā)方式下如何避免重復(fù)中斷?有哪些方法？2）在電平觸發(fā)方式下中斷會(huì)丟失嗎?3）在邊沿觸發(fā)方式下應(yīng)注意什么問(wèn)題？5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)按鍵抖動(dòng)問(wèn)題：5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)解決方案----電平觸發(fā)方式下避免重復(fù)中斷的方法（

參見(jiàn)教材胡乾斌----P145-147）方法一：

在中斷服務(wù)程序中通過(guò)P1.0端口輸出負(fù)脈沖，撤銷外部設(shè)備發(fā)出的中斷申請(qǐng)。5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法二：利用RS觸發(fā)器消除抖動(dòng)（硬件消抖）5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)例題5.1：銀行玻璃門的自動(dòng)開(kāi)啟控制基本原理：利用按鍵模擬有人靠近玻璃門，產(chǎn)生脈沖，并向MCU發(fā)出中斷申請(qǐng)。由P1.0輸出低電平模擬開(kāi)門操作。由P1.2輸出負(fù)脈沖清除中斷申請(qǐng)。5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.4中斷源擴(kuò)展

中斷源的擴(kuò)展方法：利用中斷與查詢相結(jié)合的方法利用（片上）定時(shí)/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展外部中斷5.4中斷源擴(kuò)展

問(wèn)題只有2個(gè)外部中斷源，不能滿足有多個(gè)外部中斷申請(qǐng)的情況。也就是說(shuō)當(dāng)有2個(gè)以上中斷源時(shí)，它的中斷輸入端就不夠了。擴(kuò)展方法：可以采用中斷與查詢相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。？如何解決5.4中斷源擴(kuò)展設(shè)計(jì)思想：多個(gè)中斷源共用一個(gè)中斷矢量入口，在ISR中，利用軟件逐個(gè)查詢。INT0INT1P1.3P1.2P1.1P1.0+5VIR1IR2IR3IR4OC門通過(guò)門電路產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)送給/INT1。多個(gè)中斷源輸入線連接到P1口，CPU在中斷服務(wù)程序中查詢識(shí)別5.3.2中斷擴(kuò)展采用了OC門構(gòu)成的線與結(jié)構(gòu)？如何解決查詢法：有多個(gè)外部中斷請(qǐng)求源時(shí)，按輕重緩急程度進(jìn)行排隊(duì)，最高優(yōu)先級(jí)的中斷源直接輸入到/INT0，其余的中斷源用查詢法擴(kuò)展連接到/INT1。問(wèn)題：MCS-51單片機(jī)只有兩個(gè)優(yōu)先級(jí),遇到有多個(gè)外部中斷怎么辦？進(jìn)入中斷處理程序后，通過(guò)I/O口來(lái)查詢識(shí)別中斷源，程序查詢的次序由中斷源的輕重緩急來(lái)決定。5.3.2中斷擴(kuò)展INT0INT1P1.3P1.2P1.1P1.0+5VIR1IR2IR3IR4OC門IR0最高優(yōu)先級(jí)的中斷源直接輸入到/INT0IR1，IR2，IR3，IR4公用/INT1

5.3.2中斷擴(kuò)展ORG0013HLJMPINT1......INT1: PUSHPSWPUSHACCJBP1.0,IR1JBP1.1,IR2JBP1.2,IR3JBP1.3,IR4GOBACK: POPACCPOPPSWRETIIR1:;

INT1中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACKIR2:;INT2中斷服務(wù)程序...... AJMPGOBACKIR3:;INT3中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACKIR4:;INT4中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACK中斷入口地址排隊(duì)查詢執(zhí)行中斷程序中斷返回5.3.2中斷擴(kuò)展1）中斷申請(qǐng)電平高有效，還是低有效？2）如何判斷IR1-IR4的中斷優(yōu)先級(jí)別？3）若使IR4的優(yōu)先級(jí)別高于IR1應(yīng)如何修改程序？1.中斷的基本概念中斷、中斷源、中斷優(yōu)先、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回本章小結(jié)執(zhí)行主程序繼續(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RETI主程序外部中斷(2個(gè))：外部中斷0和外部中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷(2個(gè))：定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷1串行口中斷(1個(gè))通過(guò)SFR進(jìn)行中斷控制兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可以形成嵌套中斷標(biāo)志位2MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本章小結(jié)51單片機(jī)的中斷源、中斷優(yōu)先級(jí)別與中斷結(jié)構(gòu)相關(guān)的SFR與外部中斷相關(guān)的信息：

中斷標(biāo)志位：IE0，IE1

外部中斷類型選擇位：IT0、IT1

中斷允許：EA