單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用課件

煙臺(tái)南山學(xué)院

第四章中斷系統(tǒng)

?、中斷的概念

?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)需要，可以中斷正常的

工作程序，改去處理外部需要處理的事

件。當(dāng)外部事件處理完后再回到正常的

工作程序中。

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日

中

常

斷

事

服

務(wù)

中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的重要指標(biāo)之一。務(wù)

程

程

序

序

日常生活中的中斷與計(jì)算機(jī)中斷的比較:

某人看書執(zhí)行主程序日常事務(wù)

電話鈴響中斷信號(hào)如INT=O中斷請(qǐng)求

暫停看書暫售執(zhí)行主程序中斷響應(yīng)

書中作記號(hào)當(dāng)前PC入棧保護(hù)斷點(diǎn)

電話談話執(zhí)行中斷程序中斷服務(wù)

繼續(xù)看書返回主程序中斷返回

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?中斷源：能夠打斷當(dāng)前程序的外部

事件。

?中斷優(yōu)先級(jí)和中斷優(yōu)先權(quán)

?中斷嵌套。

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中斷與子程序的區(qū)別

子程序是預(yù)先安排好的，使用軟件調(diào)用;

中斷是隨機(jī)發(fā)生的，硬件主動(dòng)執(zhí)行。

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二、中斷的作用

?實(shí)現(xiàn)高速CPU與慢速外設(shè)之間的配合;

?實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理；

?實(shí)現(xiàn)故障的緊急處理；

?便于人機(jī)聯(lián)系。

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三、中斷處理過程

?中斷請(qǐng)求保護(hù)斷點(diǎn)中斷響應(yīng)

中斷返回（恢復(fù)斷點(diǎn)）

?使用堆棧保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

?開中斷、關(guān)中斷：是否允許中斷嵌套，防

止重復(fù)中斷，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)關(guān)中斷。

?中斷服務(wù)程序的編寫。

?中斷返回：RETI不同于RET。

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第四章中斷系統(tǒng)

MCS-51中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

八、中斷源及其中斷服務(wù)程序入口地址

工、MCS-5工單片機(jī)有5個(gè)中斷源，2個(gè)

中斷優(yōu)先級(jí)；

?它的中斷處理程序可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)嵌套，有

較強(qiáng)的中斷處理能力；

?單片機(jī)對(duì)中斷系統(tǒng)的管理是通過相關(guān)的

專用寄存器來實(shí)現(xiàn)的。

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L外部中斷2個(gè)：IRTo、INT1

8051單片機(jī)有5個(gè)中斷源，分三類v定時(shí)器中斷2個(gè)：To、Ti

j串行口中斷1個(gè)：RI/TI

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2、中斷入口地址:

?外中斷0（INTO）：0003H

?定時(shí)器。（T。）：OOOBH

?外中斷工（INT1）：0013H

?定時(shí)器工（T工）：OO1BH

?串行口（RI/TI）：0023H

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:、與中斷有關(guān)的SFR

寄存器名稱

D7D6D5D3D2Do

定時(shí)器控制TCON(88H)TF1TFOIE1IT1IE0ITO

寄存器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H

串行口控制SCON(98H)TIRI

寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H

中斷允許IE(A8H)EAESET1EXIETOEXO

寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8H

中斷優(yōu)先級(jí)IP(B8H)PSPT1PX1PTOPXO

寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H

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1、中斷允許控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

?字節(jié)地址為OA8H

?位地址是0A8H~0AFH(IE,0?IE.7)

?各位為“工”表示允許中斷；為“0”表

示禁止中斷。

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1、中斷允許控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

?EA—中斷允許的總控制位，IE.7

?EX。一外部中斷0（INT。）允許控制位，

IE.0

?EX1一外部中斷工（INT。允許控制位，

IE.2

?ET。一定時(shí)計(jì)數(shù)器O（T（j）允許控制位，IE」

?ET,一定時(shí)計(jì)數(shù)器MT。允許控制位，工E.3

?蹄7成串行口3私總口許控制位，JE.4

1、中斷允許控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

?IE復(fù)位值是OOH,即總中斷開關(guān)關(guān)閉。禁止所有中斷。

?單片機(jī)在響應(yīng)中斷后不能自動(dòng)關(guān)中斷，若想禁止中斷

嵌套，必須用軟件關(guān)閉。

?軟件關(guān)閉可以用字節(jié)尋址也可位尋址。

?例:開放外部中斷部

?MOVIE,#81H或MOV0A8H,#81H

?或SETBEA

SETBEX0

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2、定時(shí)器控制寄存器TCON

舊

TCONTFiTRiTF0TRoITiIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

?字節(jié)地址為88H

?位地址是

88H~8FH(TCON-0~TCON-7)

?TRO、TR1>TFO>TF工已學(xué)。

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2、定時(shí)器控制寄存器TCON

舊

TCONTFiTRiTF0TRoIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

?IT。：外中斷O(INTO)請(qǐng)求信號(hào)方式控制

位(ICON.O)

ITo=O,低電平有效，即低電平引起中斷；

ITO=1,負(fù)跳變有效，即高電平跳變到低電

平時(shí)引起中斷。

?IT/外中斷[(INT])請(qǐng)求信號(hào)方式控制

位(工COM2)

?作用同IT。

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2、定時(shí)器控制寄存器TCON

舊

TCONTFiTRiTF0TRoITiIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

?IE0：外中斷。申請(qǐng)標(biāo)志位(TCON.工)

外中斷工申請(qǐng)標(biāo)志位

?IE1；(TCON.3)

?TF0：定時(shí)計(jì)數(shù)器TO溢出標(biāo)志位

(TCON.5)

定時(shí)計(jì)數(shù)器工溢出標(biāo)志位

?TF1：T

(TCON.7)

?以上各位等于工時(shí)即申請(qǐng)中斷。在中斷響應(yīng)

2。1病轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)嗯序時(shí)，均有硬件吧動(dòng)清0

3、串行口控制寄存器SCONO

SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

位地址9F9E9D9C9B9A9998

?字節(jié)地址為98H

?位地址為98H-9FH,

SCON.O~SCON.7

?與串行中斷有關(guān)的是RI和TI(SCON.O、

SCON.1)

?RI(SCON-O)：串行口接收中斷申請(qǐng)標(biāo)志

位，有軟件置。

?TI(SCON-l)：串行口發(fā)送中斷申請(qǐng)標(biāo)志,

201籽林住智門煙臺(tái)南山老浣21

nTrrrrr

rSIn；!「中r川r雨m緩珅落“，二

有兩個(gè)物熟上到「的串行數(shù)據(jù)緩沖螯§甲UE發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出:

接收緩沖釉育舞出，不能寫入，用粒加懦1SBUF表示，共用一木地址99H。

o

注：

?RI、TI的中斷入口都是0023H,所以

CPU響應(yīng)后轉(zhuǎn)入0023H開始執(zhí)行服務(wù)程

序，首先必須判斷是RI中斷還是TI中斷，

然后進(jìn)行相應(yīng)服務(wù)。在返回主程序之前必

須用軟件將RI或TI清除，否則會(huì)出現(xiàn)一次

請(qǐng)求多次響應(yīng)的錯(cuò)誤。

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4、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

IPPSPT1PX1PT0PX0

位地址BCHBBHBAHB9HB8H

?字節(jié)地址為B8H

?位地址為B8H~BCH,IPQ-IP.4

?定義了高、低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中

斷嵌套。

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4、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP

IPPSPT1PX1PTOPX0

位地址BCHBBHBAHB9HB8H

?中斷優(yōu)先級(jí)：有軟件對(duì)IP設(shè)置

?PX0：外中斷0IP.0

?PT0：定時(shí)器TOIP.1

外中斷工

?PX1：IP.2

定時(shí)器

?PT1；T1IP.3

?PS：串行口中斷IP.4

?各位設(shè)置為工時(shí)為高優(yōu)先級(jí)，各位設(shè)置為0

201時(shí)必低優(yōu)先級(jí)c煙臺(tái)南山老浣25

中斷優(yōu)先權(quán)：

?當(dāng)5個(gè)中斷源在同一個(gè)優(yōu)先級(jí)的情況下，由

硬件順序排列了優(yōu)先權(quán)：

串行口

INT0>To>INTj>Ti>

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在開放中斷的條件下（IE）,使用中斷

優(yōu)先級(jí)的原則：

?非中斷服務(wù)程序可被任一個(gè)中斷申請(qǐng)所中

斷；

?若干中斷同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU先選擇優(yōu)

先級(jí)高的進(jìn)行中斷響應(yīng)；

?CPU同時(shí)接收到幾個(gè)優(yōu)先級(jí)相同的中斷申

請(qǐng)時(shí)，先響應(yīng)中斷優(yōu)先權(quán)高的；

?低優(yōu)先級(jí)可被高優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)所中斷,

但同級(jí)不能嵌套。

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中斷申

中斷原入口地中斷開清0優(yōu)先級(jí)

中斷方式請(qǐng)標(biāo)志

因址關(guān)(EA)方式標(biāo)志位

位

ITO(TCON.O)=1^^<

IE0自動(dòng)

P3.2弓I0003EXO脈沖PX0(I

INTO(TCON

腳H(IE.0)IT0(TCON.0)=0為低P.O)

外-1)軟件

部電平

中IT1(TCON.2)=1為負(fù)

斷IE1自動(dòng)

P3.3弓|0013EX1脈沖PX1(I

INTI(TCON

腳H(IE-2)rn.(TCON.2)=o為低P.2)

-3)軟件

電平

TFO

000BETOPTO(I

TOTO溢出T0溢出(TCON自動(dòng)

H(IE-1)P-l)

-5)

TF1

001BET1PT1(I

T1TI溢出T1溢出(TCON自動(dòng)

H(IE.3)P.3)

?7)

RI：接RI

收完一接收完一幀數(shù)(SCON

串行幀數(shù)0023ES.0)PS(IP.

軟件

口TI：發(fā)H(IE-4)TI4)

完

送發(fā)送完一幀數(shù)

數(shù)

幀(SCON

-1)

三、MCS-51單片機(jī)對(duì)中斷的響應(yīng)

工、響應(yīng)條件

前提：

?中斷源有中斷申請(qǐng)；

?此中斷源的中斷允許位為“工”；

?CPU開中斷，即總開關(guān)EA=1。

O2011-7-18煙臺(tái)南山老浣29

CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S6都對(duì)中斷源進(jìn)行檢

測(cè)，并對(duì)其排列順序。

在滿足下列條件時(shí)才響應(yīng)中斷：

?無同級(jí)或更高級(jí)中斷正在服務(wù)；

?當(dāng)前指令周期已經(jīng)結(jié)束；

?若現(xiàn)行指令為RETI或訪問IE、IP指令時(shí)，執(zhí)行

該指令以及緊接著的下一條指令也執(zhí)行完成。

CPU將在下一個(gè)機(jī)器周期S1響應(yīng)中斷。

若中斷申請(qǐng)已置1,但因上述條件封鎖未被立

即響應(yīng)，且當(dāng)封鎖解除后申請(qǐng)已復(fù)位，則中斷

不盛被晌應(yīng)。

煙臺(tái)南山名浣30

2、中斷響應(yīng)時(shí)間

從產(chǎn)生外部中斷請(qǐng)求到開始執(zhí)行中斷服務(wù)

程序的第一條指令的時(shí)間。

2011-7-18煙臺(tái)南山老浣31

?最短需要三個(gè)周期：一個(gè)用于查詢中斷請(qǐng)求標(biāo)志位,

且這個(gè)周期恰好是指令的最后一個(gè)周期，則在這個(gè)

機(jī)器周期結(jié)束后，中斷請(qǐng)求被CPU響應(yīng)，產(chǎn)生一條

硬件自動(dòng)生成的長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL,以使CPU轉(zhuǎn)到

相應(yīng)的服務(wù)程序入口。這條指令需兩個(gè)機(jī)器周期，

故最少需三個(gè)機(jī)器周期。

?最長(zhǎng)需8個(gè)機(jī)器周期：若在中斷查詢時(shí)正好開始執(zhí)

行RET、RETI或訪問IE、IP,則需當(dāng)前指令完成后

再繼續(xù)執(zhí)行一條指令，才進(jìn)行中斷響應(yīng)。RET、

RETI用2個(gè)機(jī)器周期+MUL、DIV4個(gè)機(jī)器周期+

LCALL2個(gè)機(jī)器周期=8個(gè)機(jī)器周期

2011-7-18煙臺(tái)南山老浣32

3、外中斷的采樣：INTO、INTI

?只有外中斷源才有采樣問題

?MCS-51單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2對(duì)

外中斷請(qǐng)求引腳（P3.2、P3.3）采樣，若有

中斷請(qǐng)求，則置位工EO和IE工。

?由于每個(gè)機(jī)器周期只采樣一次，故為確保采

樣，在P3.2、P3.3引腳上的信號(hào)電平至少

保持1個(gè)機(jī)器周期。

O2011-7-18煙臺(tái)南山老浣33

電平觸發(fā)方式：ICON.0=IT0=0(或

ICON.2=IT1=0)時(shí)

?若CPU采樣至UINTO或INT1為低電平(該電

平來自外部硬件，CPU無法控制)即可申請(qǐng)

中斷。在CPU響應(yīng)前引腳必須保持低電平，

但若低電平保持時(shí)間過長(zhǎng)，在執(zhí)行了一次中

斷程序后仍未撤銷，還會(huì)引起中斷。故在采

用電平觸發(fā)情況時(shí)，在這次中斷服務(wù)程序執(zhí)

行完之前，引腳上必須變成高電平。

一般很少使用電平觸發(fā)方式

2011-7-18煙臺(tái)南山當(dāng)浣34

邊沿觸發(fā)方式：ICON.0=IT0=：L(或

ICON.2=IT1=1)時(shí)

CPU在S5P2采樣，如果在相鄰的兩次采

樣中，第一次采到引腳=1,第二次采樣引

腳=0則置位IEO或IE1,申請(qǐng)中斷。IE0和

IE1狀態(tài)可一直保持，直到CPU響應(yīng)中斷。

進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，IE0和IE1有硬件自

動(dòng)清0

O2011-7-18煙臺(tái)南山老浣35

4、中斷請(qǐng)求的撤除

?CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)及時(shí)撤除中斷請(qǐng)求，

否則會(huì)引起重復(fù)中斷。

?定時(shí)器中斷申請(qǐng)標(biāo)志位（TFO和TF工）以

及外中斷的邊沿觸發(fā)方式產(chǎn)生的中斷

（IEO和IE工）CPU可自動(dòng)撤除。但外中

斷的電平觸發(fā)方式和串行口中斷必須通過

外部硬件或軟件撤除。

O2011-7-18煙臺(tái)南山歌浣36

5、堆棧的應(yīng)用：保護(hù)斷點(diǎn)、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)

在中斷服務(wù)程序開始，就需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，

由PUSH入棧；在中斷服務(wù)程序最后，由

POP出棧。

37

2011-7-18煙臺(tái)南山老流

注：

'?入棧、出棧的順序相反；

?入棧和出棧數(shù)目相同；

?PUSH和POP必須成對(duì)出現(xiàn)；

I?設(shè)為堆棧區(qū)的字節(jié)單元不能再做數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；

?SP初始值為07H,在初始化程序必須對(duì)SP置

初值；

?在發(fā)生中斷嵌套時(shí)，為防止入棧錯(cuò)誤，可以：

主程序只使用工作寄存器。區(qū)、第一個(gè)中斷服

務(wù)程序使用工區(qū)、第二個(gè)中斷服務(wù)程序使用2區(qū)

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