MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)課件

單片微型計算機原理及應用A

Microcontroller’sPrinciple

andApplications課程主講：訾學博單片微型計算機原理及應用A

Microcontroller’第1章:微機原理概述第2章:單片機概述第3章:MCS-51單片機的硬件結構(*)第4章:MCS-51單片機指令系統(tǒng)(*)第5章:MCS-51單片機程序設計(*)第7章:MCS-51的定時器/計數(shù)器(*)第6章:MCS-51的中斷系統(tǒng)(*)第8章:MCS-51的串行口(*)第9章:系統(tǒng)擴展技術第10章:模擬接口第11章:人機交互接口課程內容2第1章:微機原理概述第2章:單片機概述第3章:MCS-51本講主要內容8051單片機的中斷系統(tǒng)8051單片機的中斷處理過程8051單片機的中斷服務程序設計8051的多中斷源系統(tǒng)設計第6章8051的中斷系統(tǒng)3本講主要內容8051單片機的中斷系統(tǒng)8051單片機的中斷處理某人看書——某人正在處理一件事A手機鈴響——出現(xiàn)另一件須立即解決的事B暫?？磿兄笰 書中作記號——記錄斷點，便于接續(xù)電話談話——處理B 繼續(xù)看書——繼續(xù)A的工作 保護斷點中斷響應中斷請求中斷返回

(1)現(xiàn)實生活中的中斷：6.1.1中斷的概念6.1

8051單片機的中斷系統(tǒng)4某人看書——某人正在處理一件事A保護斷點中斷響應中斷請求中斷

中斷原因：

一個人不可能同時完成兩項任務。

單片機只有一個CPU，一旦面臨多任務，它也會中斷嗎？先接電話，然后再繼續(xù)看書，這樣效率最高！5中斷原因：單片機只有一個CPU，一旦面臨多任務，它也(2)單片機的中斷

CPU進行工作A時發(fā)生了事件B，請求CPU馬上處理

CPU暫時中斷當前工作A，轉去處理事件B

事件B處理完后，回到工作A被中斷的地方繼續(xù)處理A工作中斷源

中斷請求

中斷服務

中斷返回中斷系統(tǒng)中斷的優(yōu)點利用率高

實時性強可靠性好(2)單片機的中斷CPU進行工作A時發(fā)生了事件B，請求C中斷當CPU正在處理某件事情時，單片機外部或內部發(fā)生的某一緊急事件請求CPU立即去處理，于是，CPU暫時中止當前的工作，轉去處理這個緊急事件，待處理完畢后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作。中斷系統(tǒng)能夠實現(xiàn)中斷處理功能的部件中斷處理過程①中斷請求②中斷響應③中斷服務④中斷返回7主程序中斷請求→響應中斷請求返回主程序中斷服務程序繼續(xù)執(zhí)行主程序中斷7主程序中斷請求→響應中斷請求返回主程序中斷服務程序繼續(xù)中斷源引起中斷的原因，或者是能發(fā)出中斷申請的來源又被稱作“中斷請求源”中斷請求中斷源向CPU提出的處理請求外部中斷0和1(INT0、INT1)采集到低電平或者脈沖下降沿時，產生中斷請求。INT0來自P3.2引腳INT1來自P3.3引腳定時/計數(shù)器0和1(T0、T1)定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外T0來自P3.4引腳T1來自P3.5引腳計數(shù)值由8個1變成8個0時，產生中斷請求。串行中斷發(fā)送或接收完一個字節(jié)數(shù)據時，產生中斷請求發(fā)送來自P3.0引腳接收來自P3.1引腳8MCS-51的中斷源中斷源外部中斷0和1(INT0、INT1)8MCS-51的中中斷技術的應用并行處理

CPU可以與多臺外設并行工作，并分時與他們進行信息交換，提高了CPU的工作效率。實時控制

單片機應用系統(tǒng)可能隨機請求CPU提供服務。有了中斷系統(tǒng)，CPU就可以立即響應并予以處理。故障處理

單片機系統(tǒng)在工作時可能會出現(xiàn)一些突發(fā)故障，如電源斷電，存儲器出錯，程序執(zhí)行錯誤（如除數(shù)為0）等，一旦出現(xiàn)故障，CPU就可及時轉去執(zhí)行故障處理程序，而不必停機。9中斷技術的應用并行處理9中斷系統(tǒng)為實現(xiàn)中斷功能而配置的硬件和編寫的軟件就是中斷系統(tǒng)。中斷由誰來實施？中斷功能由中斷系統(tǒng)來執(zhí)行。10中斷系統(tǒng)為實現(xiàn)中斷功能而配置的硬件和編寫的軟件就11IT0=0IT0=1IE0TF0IE1TF1TIRIT0T1TXRX+ESET1EX1ET0EX010PT010PT110PX110PS10PX0矢量地址自然優(yōu)先級矢量地址自然優(yōu)先級低級中斷請求PC高級中斷請求PCIEIPIT1=0IT1=1硬件查詢硬件查詢源允許總允許優(yōu)先級中斷請求標記中斷觸發(fā)方式中斷源中斷請求中斷允許中斷優(yōu)先級中斷響應8051中斷系統(tǒng)的結構5個中斷源、2個中斷優(yōu)先級11IT0=0IT0=1TF0IE1TF1TIRIT0T1T6.1.2中斷源——中斷的申請方8051單片機有5個中斷源。見下表

哪些部件可以向CPU申請中斷呢？中斷源說明外部中斷從P3.2引腳引入的外部中斷申請定時器T0中斷定時器T0溢出時引發(fā)中斷申請外部中斷從P3.3引腳引入的外部中斷申請定時器T1中斷定時器T1溢出時引發(fā)中斷申請串行口中斷一次串行發(fā)送或接收完成后，發(fā)出中斷申請能夠向CPU發(fā)出中斷申請的部件稱為中斷源。6.1.2中斷源——中斷的申請方8051單片機有5個中斷源6.1.3中斷控制——中斷的控制“工具”中斷允許寄存器IE中斷優(yōu)先級寄存器IP定時/計數(shù)器及外部中斷控制寄存器TCON串口控制寄存器SCON單片機通過對4個特殊功能寄存器實施中斷控制：136.1.3中斷控制——中斷的控制“工具”中斷允許寄存器I觸發(fā)方式設置及中斷標志

76543210TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0字節(jié)地址：88H外部中斷觸發(fā)方式位IT1、IT0(用ITx表示)電平方式（ITx=0），INTx引腳低電平時IEx=1，響應中斷后IEx不自動清0（INTx引腳狀態(tài)）。邊沿方式（ITx=1），INTx引腳負跳變時IEx=1，響應中斷后IEx自動清0。外部中斷標志IE1、IE0（用IEx表示）觸發(fā)方式設置及中斷標志76543210TCONTF1TR兩種觸發(fā)方式比較：

電平方式時，INTx低電平必須保持到響應時，否則就會漏掉；在中斷服務結束前，INTx低電平必須撤除，否則中斷返回之后將再次產生中斷。

例，8255的中斷請求線在接受讀或寫操作后即被復位，因此以其去請求電平觸發(fā)方式的中斷比較方便。邊沿方式時，采樣到有效下降沿后，在IEx中將鎖存一個1。若CPU暫時不能響應，申請標志也不會丟失，直到響應時才清0。

例，ADC0809的轉換結束信號EOC為正脈沖，經反相后就可以作為8051的INTx信號。兩種觸發(fā)方式比較：電平方式時，INTx低電平必須保持到響溢出中斷標志TF1、TF0（用TFx表示）溢出中斷請求標志TFx，Tx啟動后就開始由初值進行加1計數(shù)，直至最高位產生溢出使TFx=1向CPU請求中斷。CPU響應中斷后TFx自動清0。

SCON的中斷標志76543210SCONTIRI字節(jié)地址：98HRI：串口接收中斷標志，響應中斷時不能自動清除

TI：串口發(fā)送中斷標志，響應中斷時不能自動清除

溢出中斷標志TF1、TF0（用TFx表示）溢出中斷請求外部中斷INTi(i=0,1)電平方式觸發(fā)中斷ITi設置為0CPU在每個機器周期的S5P2采樣INTi引腳，若INTi引腳為低電平時，則置IEi為1，產生中斷請求。跳沿方式觸發(fā)中斷ITi設置為1加到INT0上的信號電平從高跳變到低時，觸發(fā)中斷當CPU響應中斷后，IEi由硬件自動復位定時/計數(shù)器中斷Ti(i=0,1)Ti產生溢出(計數(shù)值由8個1變成8個0)時，TFi由0變成1，向CPU發(fā)出中斷請求。中斷響應后，TFi自動復位。串行中斷發(fā)送(TX)發(fā)送完一個字節(jié)數(shù)據時，TI由0置1，向CPU發(fā)出中斷請求。中斷響應后，必須用指令復位TI。接收(RX)接收完一個字節(jié)數(shù)據時，RI由0置1，向CPU發(fā)出中斷請求。中斷響應后，必須用指令復位RI。17S1S2S3S4S5S6P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2外部中斷INTi(i=0,1)串行中斷17S1S2S3S4S18位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位符號TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1TF0:當定時/計數(shù)器產生溢出時，由硬件置“1”，并申請中斷。當轉向中斷服務時，再由硬件自動清“0”。IE1IE0:當CPU采樣到外部中斷請求時，由硬件置“1”。當轉向中斷服務時，再由硬件自動清“0”。IT1IT0:為1時，脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效為0時，電平觸發(fā)方式，低電平有效位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H位符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRITI:當串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”RI:當串行口接收完一幀串行數(shù)據后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”中斷請求所影響到的位地址18位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H位中斷允許控制中斷源的開放和屏蔽由IE控制（1，開放；0，禁止）

76543210IEEAESET1EX1ET0EX0字節(jié)地址：A8HEX0:外中斷0允許ET0:T0中斷允許

EX1:外中斷1允許ET1:T1中斷允許ES:串口中斷允許

EA:CPU中斷允許

中斷允許控制中斷源的開放和屏蔽由IE控制（1，開放；0，禁20位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位符號EA--ESET1EX1ET0EX0EA:中斷允許總控制位。0禁止，1允許。ES:串行中斷允許控制位。0禁止，1允許。ET1:定時計數(shù)器1中斷允許控制位。0禁止，1允許。EX1外部中斷1允許控制位。0禁止，1允許。ET0定時計數(shù)器0中斷允許控制位。0禁止，1允許。EX0外部中斷0允許控制位。0禁止，1允許。中斷允許20位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位21【例】若允許片內2個定時/計數(shù)器中斷，禁止其他中斷源的中斷請求，試編寫出設置IE的程序段。CLRES;ES=0，禁止串行口中斷CLREX0;EX0=0，禁止外部中斷0CLREX1;EX1=0，禁止外部中斷1SETBET0;ET0=1，允許定時/計數(shù)中斷0SETBET1;ET1=1，允許定時/計數(shù)中斷0SETBEA;CPU開中斷(方法1)用位操作指令(方法2)用字節(jié)操作指令MOVIE,#10001010BIE位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H位符號EA--ESET1EX1ET0EX01000101021【例】若允許片內2個定時/計數(shù)器中斷，禁止其他中斷源的中中斷優(yōu)先級控制中斷優(yōu)先級由IP控制（1，高級；0，低級）

76543210IPPSPT1PX1PT0PX0字節(jié)地址：B8HPX0:外中斷0優(yōu)先級

PT0:T0中斷優(yōu)先級PX1:外中斷1優(yōu)先級PT1:T1中斷優(yōu)先級PS:串口中斷優(yōu)先級同一優(yōu)先級的自然順序：自高至低：INT0、T0、INT1、T1、串口。

中斷優(yōu)先級控制中斷優(yōu)先級由IP控制（1，高級；0，低級）23位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位符號---PSPT1PX1PT0PX0PX0:外部中斷0的優(yōu)先級設定位，1為高，0為低PT0:定時中斷0的優(yōu)先級設定位，1為高，0為低PX1:外部中斷1的優(yōu)先級設定位，1為高，0為低PT0:定時中斷0的優(yōu)先級設定位，1為高，0為低PX:串行中斷的優(yōu)先級設定位，1為高，0為低中斷優(yōu)先級23位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位中斷優(yōu)先級遵循的原則幾個中斷同時申請，先響應高級的中斷正進行的中斷服務，同級或低級中斷不能對其中斷，但可以被高級中斷所中斷。

為此，中斷系統(tǒng)內設有對應高、低2個優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器（用戶不能尋址）。狀態(tài)觸發(fā)器的復位由中斷返回指令RETI控制。中斷優(yōu)先級遵循的原則幾個中斷同時申請，先響應高級的中斷25【例】設置IP寄存器的初始值，使得MCS-51系統(tǒng)的2個外中斷請求為高優(yōu)先級，其他中斷請求為低優(yōu)先級SETBPX0;PX0=1，外中斷0為高優(yōu)先級SETBPX1;PX1=1，外中斷1為高優(yōu)先級CLRPT0;PT0=0，定時中斷0為低優(yōu)先級CLRPT1;PT1=0，定時中斷1為低優(yōu)先級CLRPS;PS=0，串行中斷為低優(yōu)先級(方法1)用位操作指令(方法2)用字節(jié)操作指令MOVIP,#00000101B位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H位符號---PSPT1PX1PT0PX000000101IP25【例】設置IP寄存器的初始值，使得MCS-51系統(tǒng)的2個6.2.1中斷響應條件和時間中斷響應條件①CPU開中斷②中斷源發(fā)出中斷請求③中斷源的中斷允許位為1④無同級或更高級中斷正在被服務6.2

8051單片機中斷處理過程6.2.1中斷響應條件和時間中斷響應條件①CPU開中斷中斷響應的過程①由硬件根據中斷源的類型自動生成一條長調用指令LCALLaddr16。Addr16為程序存儲器中相應的中斷入口地址②CPU執(zhí)行LCALLaddr16(1)將PC的內容壓入堆棧，以保護斷點(2)將中斷入口地址裝入PC，使程序轉向響應中斷請求的中斷入口地址。27中斷源入口地址外部中斷00003H定時/計數(shù)器T0000BH外部中斷10013H定時/計數(shù)器T1001BH串行中斷0023H兩個中斷入口間隔只有8個字節(jié)，一般情況下難以安排下一個完整的中斷服務程序，通常只是在中斷入口地址處放置一條無條件轉移指令，使程序執(zhí)行轉向在其他地址存放的中斷服務程序。中斷響應的過程27中斷源入口地址外部中斷00003H定時/計中斷響應被封鎖的三種情況①CPU正在處理同級的或更高優(yōu)先級的中斷。一個中斷被響應時，要把中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器設置為“1”(該觸發(fā)器指出CPU處理的中斷優(yōu)先級別)，從而封鎖低級中斷和同級中斷請求。②查詢到中斷請求的機器周期不是當前正在執(zhí)行指令的最后一個機器周期。只有當前指令執(zhí)行完畢后，才能響應中斷請求，以確保當前指令完整的執(zhí)行。③正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。MCS-51中斷系統(tǒng)規(guī)定，在執(zhí)行完上述指令后，需要再去執(zhí)行完一條指令，才能響應新的中斷請求。28中斷響應被封鎖的三種情況28中斷響應時間中斷響應至少需要3個完整的機器周期（3~8個）！受阻時要附加3~5個機器周期（無同級或高級中斷正進行）

查詢周期不是當前指令的最后機器周期(如MUL，+3)查詢周期恰逢RETI類指令(且后跟MUL指令+5)中斷響應時間中斷響應至少需要3個完整的機器周期（3~8個）6.2.2中斷響應過程

CPU響應中斷過程將相應優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1（阻斷后來同級或低級中斷）執(zhí)行硬件LCALL指令（PC入棧，中斷服務程序入口址送PC）執(zhí)行中斷服務程序

編寫中斷服務程序注意中斷服務程序入口存放指令LJMP或AJMP現(xiàn)場保護與現(xiàn)場恢復6.2.2中斷響應過程CPU響應中斷過程將相應優(yōu)先級狀態(tài)6.2.3中斷返回中斷服務程序最后指令必須是RETI，其功能：將斷點從堆棧彈送PC，CPU從原斷點繼續(xù)執(zhí)行將相應優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0，恢復原來工作狀態(tài)注意不能用RET代替RETI

中斷服務程序中PUSH和POP必須成對使用6.2.3中斷返回中斷服務程序最后指令必須是RETI，其6.2.4中斷請求的清除

CPU響應某中斷后，在中斷返回前，中斷請求應被撤除，否則會引起另一次中斷。1、定時器0和定時器1中斷

CPU在響應中斷后用硬件自動清除有關的中斷請求標志TF0或TF1。2、邊沿觸發(fā)的外部中斷在硬件CPU在響應中斷后用硬件自動清除有關的中斷請求標志IE0或IE1。3、電平觸發(fā)的外部中斷在硬件上CPU對/INT0、INT1沒有控制，因此必須另外采取措施—加外部硬件控制和軟件編程。4、串行口中斷

CPU在響應中斷后沒有用硬件自動清除中斷請求標志RI和TI，必須在中斷服務程序中用軟件清除之，以撤除中斷請求。326.2.4中斷請求的清除CPU響應某中斷33ORG0000H;程序開始LJMPSTART;=LJMP1000HORG0003H;外部中斷0入口地址LJMPINTORG1000H;主程序入口START:MOVP1,#0AAH;0AAH=10101010BSETBEX0;允許外部中斷0SETBPX0;設置外部中斷0為高優(yōu)先級SETBIT0;設置外部中斷0為負跳變觸發(fā)SETBEA;開中斷SJMP$;原地跳轉，等待中斷INT:CLREA;關中斷PUSHPSW;現(xiàn)場保護PUSHACC;SETBEA;開中斷CPLA;對累加器A按位取反MOVP1,A;累加器A值送P1端口CLREA;關中斷POPACC;現(xiàn)場保護POPPSW;SETBEA;開中斷RETI;關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回中斷服務程序的基本流程6.38051中斷程序設計33ORG0000H;程序開始LJMPSTART;=L34為了防止此時有高一級的中斷進入，以免現(xiàn)場保護的執(zhí)行過程被中斷。關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回34為了防止此時有高一級的中斷進入，以免現(xiàn)場保護的執(zhí)行過程被35關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回所謂現(xiàn)場是指中斷時刻單片機中某些寄存器和存儲器單元中的數(shù)據或狀態(tài)。為了不讓中斷服務程序的執(zhí)行破壞這數(shù)據或狀態(tài)，以免中斷返回后影響主程序的運行，需要將他們送入堆棧保存起來。35關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回36關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回為了允許有更高級的中斷進入。這樣一來，除了現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復外，中斷處理的過程仍允許中斷嵌套的功能36關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回37關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回為了防止此時有高一級的中斷進入，以免現(xiàn)場恢復的執(zhí)行過程被中斷。37關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回38關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回中斷處理結束后，在返回主程序前，把保存的現(xiàn)場的內容從堆棧中彈出，以恢復那些寄存器和存儲單元中的原有內容38關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回39關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回為了允許有更高級的中斷進入。現(xiàn)場恢復后，仍允許中斷嵌套的功能。39關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回40關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回必須是返回指令RETI。CPU執(zhí)行完這條指令后，把響應中斷時所置“1”的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清“0”，然后從堆棧中彈出棧頂上的兩個字節(jié)的斷點地址送到程序計數(shù)器PC,彈出的第一個字節(jié)送入PCH，第二個字節(jié)送入PCL，CPU從斷點處重新執(zhí)行被中斷的主程序40關中斷現(xiàn)場保護開中斷中斷處理關中斷現(xiàn)場恢復開中斷中斷返回【例6-1】單外部中斷源示例ORG0000HLJMPMAIN

ORG0003H

LJMPINT0

ORG0030HMAIN:CLRIT0;電平

SETBEA

SETBEX0

MOVDPTR，#1000H……

主程序：【例6-1】單外部中斷源示例ORG0000H主中斷服務程序:ORG0200HINT0:PUSHPSWPUSHACCCLRP3.0；由P3.0輸出0NOPNOPSETBP3.0MOVP1,#0FFH；置P1口為輸入

MOVA,P1；輸入數(shù)據

MOVX@DPTR,A；存入數(shù)據存儲器

INCDPTR；修改數(shù)據指針，指向下一個單元

……POPACC