《單片機(jī)技術(shù)及應(yīng)用》課件第4章 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)

第五章MCS-51的中斷系統(tǒng)§4.1中斷的基本概念

中斷的概念

CPU正在執(zhí)行程序時(shí)，由于某種外界的原因，必須盡快終止當(dāng)前的程序執(zhí)行，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被終止的程序，這個(gè)過程叫中斷。中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)—實(shí)現(xiàn)中斷功能的部件中斷源—產(chǎn)生中斷請求的事件中斷請求—中斷源向CPU提出的處理請求中斷響應(yīng)過程—CPU暫時(shí)中止程序，執(zhí)行中斷處理中斷服務(wù)—對(duì)事件處理的整個(gè)過程中斷返回—中斷處理完畢，CPU返回原程序繼續(xù)執(zhí)行中斷子程序—響應(yīng)中斷之后執(zhí)行的子程序低優(yōu)先級(jí)INT0INT1IE0TF0IE1TF1T0T1IT0IT11010TIRITxRxEX0EAET0EX1ET1ESPX0PT0PX1PT1PS0000010000011110111111TCONIEIPSCON§4.2、MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高優(yōu)先級(jí)中斷源中斷標(biāo)志中斷允許中斷優(yōu)先

MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)有4個(gè)特殊功能寄存器，分別為：定時(shí)器控制寄存器TCON；串行口控制寄存器SCON；中斷允許寄存器IE;

中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP。

§4.3中斷控制

一、中斷請求標(biāo)志寄存器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON:

TF1-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1產(chǎn)生的溢出中斷請求標(biāo)志位；

TF0-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0產(chǎn)生的溢出中斷請求標(biāo)志位；

TR1-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的開關(guān)，=1時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器開始運(yùn)行；

TR0-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的開關(guān)，=1時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器開始運(yùn)行；

IE1-外部中斷1的中斷請求位。當(dāng)外觸發(fā)條件為“下降沿”時(shí)，CPU響應(yīng)中斷時(shí)，該為自動(dòng)清“0”；若為低電平工作方式，則IE1一直保持“1”；

IE0-外部中斷0的中斷請求位。意義同上。

IT1-外部中斷1的觸發(fā)方式選擇，=1為下降沿，=0則為低電平。

IT0-外部中斷0的觸發(fā)方式選擇，=1為下降沿，=0則為低電平。

二、串行口控制寄存器

TIRISCON:

TI-串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位。串行口每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件置“1”TI，請求中斷。但CPU響應(yīng)中斷后，并不能自動(dòng)清零該位，因此必須應(yīng)用CLRTI，軟件清零。

RI-串行口接收中斷請求標(biāo)志位。串行口每接收完一個(gè)串行幀，硬件置“1”RI，請求中斷。同樣，該位也必須應(yīng)用CLRRI來軟件清零。注意：即使不用中斷，只要是串行口發(fā)送和接收，該兩個(gè)位也可以檢測到。

三、中斷允許寄存器EAESET1EX1ET0EX0IE:

EA-中斷允許總控制位，若該位為“0”，則屏蔽一切中斷；

ES-串行口中斷允許位；

ET1-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T1中斷允許位；

EX1-外部中斷1中斷允許位；

ET0-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0中斷允許位；

EX0-外部中斷0的中斷允許位。

上述為1時(shí)，響應(yīng)中斷允許，為0時(shí)，相應(yīng)中斷被屏蔽。四、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器

PSPT1PX1PT0PX0IP:PS-串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位；

PT1-計(jì)數(shù)器/定時(shí)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-計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位；

PX0-外部中斷0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。

上述為1時(shí)，其中斷優(yōu)先級(jí)提到高級(jí)，為0時(shí)，保持原級(jí)別。五、中斷優(yōu)先級(jí)中斷源中斷入口地址同一級(jí)的中斷優(yōu)先級(jí)外部中斷00003H高計(jì)數(shù)器/定時(shí)器0000BH外部中斷10013H計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1001BH串行口收發(fā)中斷0023H低中斷優(yōu)先級(jí)的處理原則：①不同級(jí)的中斷源同時(shí)申請中斷時(shí)，先高后低；②處理低級(jí)中斷又收到高級(jí)中斷時(shí)，停低轉(zhuǎn)高；③處理高級(jí)中斷又收到低級(jí)中斷時(shí)，高不睬低，但高執(zhí)行完后再執(zhí)行低的；④同級(jí)的中斷源同時(shí)申請時(shí)，按上表的順序執(zhí)行。CPU響應(yīng)中斷的基本條件有：①中斷源發(fā)出中斷請求；②中斷總允許位EA=1，即CPU開放中斷；③發(fā)出中斷請求的中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷允許位為“1”，即沒有屏蔽中斷；若上述條件滿足，且不存在下述情況：①CPU正在執(zhí)行同級(jí)或更高級(jí)別的中斷服務(wù)程序；②當(dāng)前的指令周期還未結(jié)束，以保證指令的完整性，防止返回后出現(xiàn)錯(cuò)誤指令；③現(xiàn)行指令為RETI或訪問IE或IP的指令，該指令以及緊接著的下一條指令還沒有執(zhí)行完。為了保證CPU能正確返回，CPU在執(zhí)行RETI或方位IE、IP的指令后，至少需要再執(zhí)行一條指令，才會(huì)響應(yīng)新的中斷請求?！?.4中斷響應(yīng)

一、中斷響應(yīng)操作過程MCS-51的CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷標(biāo)志，如查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為“1”，講座在接下來的機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷，首先置位響應(yīng)的中斷優(yōu)先級(jí)生效觸發(fā)器，禁止同級(jí)或低級(jí)中斷，然后由硬件執(zhí)行一個(gè)調(diào)用程序，把當(dāng)前PC值壓入堆棧，以保護(hù)斷點(diǎn)（但不自動(dòng)保存寄存器的值），再將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址送入PC，于是CPU接著從中斷服務(wù)程序的入口處開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。二、編程時(shí)需要注意的問題編程時(shí)需要注意的問題：

①中斷入口地址后的字節(jié)數(shù)與程序的轉(zhuǎn)移問題，應(yīng)用AJMP或LJMP將程序跳轉(zhuǎn)。②有些中斷標(biāo)志位硬件不自動(dòng)清零，在編程時(shí)注意。CPU響應(yīng)中斷時(shí)，T1、T0的TF1、TF0能自動(dòng)清零，外部中斷下降沿觸發(fā)的外部中斷標(biāo)志IE1、IE0自動(dòng)清零，其余均須軟件清零。③中斷服務(wù)程序的返回為RETI，執(zhí)行該句時(shí)，將首先清除優(yōu)先級(jí)觸發(fā)器，以使其它同級(jí)的或低級(jí)的中斷能夠響應(yīng)。然后，從堆棧中彈出兩個(gè)字節(jié)到PC中去，以使程序恢復(fù)到原斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行。此處若用RET，也能返回到原處，但中斷控制系統(tǒng)不能被恢復(fù)，并認(rèn)為中斷仍在進(jìn)行，使程序出錯(cuò)。④編程時(shí)注意保護(hù)現(xiàn)場。即如果中斷子程序中使用了與主程序相同的寄存器，則需要對(duì)這些寄存器進(jìn)行保護(hù)，以免這些寄存器在中斷子程序中被改變數(shù)值。

上述②中，對(duì)于以電平方式觸發(fā)的外部中斷，可采用下圖所示的應(yīng)用一個(gè)D觸發(fā)器，和一個(gè)P3.0管腳驅(qū)動(dòng)的方式來清除。三、外部中斷的響應(yīng)時(shí)間最短響應(yīng)時(shí)間：3個(gè)機(jī)器周期。中斷查詢，1個(gè)機(jī)器周期。執(zhí)行1條LCALL轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，2個(gè)機(jī)器周期。最長響應(yīng)時(shí)間：8個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)前正在執(zhí)行RETI/訪問IE、IP的指令，2個(gè)機(jī)器周期。再執(zhí)行一條指令，如果是乘除法指令，4個(gè)機(jī)器周期。執(zhí)行1條LCALL轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，2個(gè)機(jī)器周期四、中斷請求標(biāo)志的撤消系統(tǒng)在當(dāng)完成了一次中斷服務(wù)后，必須將該中斷標(biāo)志復(fù)位，否則也會(huì)出現(xiàn)中斷重入的問題。MCS-51除串口外，其它中斷標(biāo)志會(huì)由硬件自動(dòng)復(fù)位。串行口需軟件復(fù)位。在其中斷服務(wù)程序中安排指令：

CLRTI

或CLRRI復(fù)位發(fā)送中斷或接收中斷標(biāo)志。§4.5、外部中斷源的擴(kuò)展利用T0與T1端口擴(kuò)展中斷與查詢相結(jié)合INT1： PUSHA ；保護(hù)現(xiàn)場

PUSHPSW JNBP1.0，prog1；中斷識(shí)別

JNBP1.1，prog2 JNBP1.2，prog3 JNBP1.3，prog4exit： POPPSW ；恢復(fù)現(xiàn)場

POPA RETIprog1： ext1處理程序

LJMPexitprog2： ext2處理程序

LJMPexitprog3： ext3處理程序

LJMPexitprog4： ext4處理程序

LJMPexit§4.6中斷應(yīng)用舉例

例4.3要求利用K1、K2、K3與K4模擬四個(gè)外部中斷源，電路參考如下圖。當(dāng)按鍵按下后，與門輸出負(fù)脈沖通過INT0向CPU發(fā)中斷請求。用這4個(gè)按鍵控制LED作四種不同的流水顯示。本章小結(jié)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU與外設(shè)可以并行工作。中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)用于管理外設(shè)的邏輯部件。外設(shè)的服務(wù)請求是通過中斷系統(tǒng)實(shí)時(shí)的記錄下來，告知CPU的。CPU響應(yīng)請求（從外設(shè)中獲取數(shù)據(jù)或者輸出數(shù)據(jù)），是根據(jù)中斷系統(tǒng)的中斷標(biāo)志寄存器的狀態(tài)來確認(rèn)。一個(gè)請求響應(yīng)一次，所以中斷標(biāo)志及信號(hào)必須及時(shí)清除。P1.0P1.1