51單片機(jī)第五章知識(shí)講解

第五章

中斷系統(tǒng)§5.1中斷概述

中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)或系統(tǒng)外發(fā)生的某個(gè)事件的一種響應(yīng)過程，即CPU暫時(shí)停止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，而自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行預(yù)先安排好的處理該事件的服務(wù)子程序，處理結(jié)束后再返回被暫停處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。實(shí)現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件B。對(duì)事件B處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即斷點(diǎn)），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。

分時(shí)操作。CPU可以分時(shí)為多個(gè)I/O設(shè)備服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率；實(shí)時(shí)響應(yīng)。CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)；可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。優(yōu)點(diǎn)：中斷系統(tǒng)應(yīng)考慮的基本問題：①中斷源：中斷請(qǐng)求信號(hào)的來源。②中斷響應(yīng)與返回：CPU響應(yīng)中斷后轉(zhuǎn)去執(zhí)行特定中斷服務(wù)程序及執(zhí)行完畢后返回原執(zhí)行的程序。③優(yōu)先級(jí)控制：多個(gè)中斷提出請(qǐng)求時(shí)，CPU響應(yīng)的次序。

§5.2AT89C51中斷系統(tǒng)5.2.1中斷源及中斷系統(tǒng)構(gòu)成

51子系列提供5個(gè)中斷源，具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套。/INT0：外部中斷0，P3.2口，低電平或下降沿觸發(fā)。/INT1：外部中斷1，P3.3口，低電平或下降沿觸發(fā)。T0：定時(shí)／計(jì)數(shù)器0中斷，T0回零溢出觸發(fā)TF0標(biāo)志。T1：定時(shí)／計(jì)數(shù)器1中斷，T1回零溢出觸發(fā)TF1標(biāo)志。TI／RI：串行I/O中斷，串行口完成一幀數(shù)據(jù)發(fā)送／接收后觸發(fā)。

80C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。5.2.2中斷標(biāo)志與中斷控制

1、中斷鎖存寄存器TCON：TCON也為定時(shí)／計(jì)數(shù)器的控制寄存器，鎖存鎖存標(biāo)志。字節(jié)地址88H。

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

1、中斷鎖存寄存器TCON：TF1：T1溢出中斷標(biāo)志TF0：T0溢出中斷標(biāo)志1－有中斷請(qǐng)求IE1：INT1中斷請(qǐng)求標(biāo)志0－無中斷請(qǐng)求 IE0：INT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志

IT1：INT1觸發(fā)控制位 1－下降沿觸發(fā)IT0：INT0觸發(fā)控制位 0－低電平觸發(fā)2、串行口控制寄存器SCON：TI，串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時(shí)，就啟動(dòng)了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個(gè)串行幀，由硬件置位TI。CPU響應(yīng)中斷時(shí)，不能自動(dòng)清除TI，TI必須由軟件清除。RI，串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，由硬件置位RI。同樣，RI必須由軟件清除。3、中斷允許寄存器IE：EA:總中斷控制位ES：串行口中斷控制位ET1：T1中斷控制位EX1：INT1中斷控制位ET0：T0中斷控制位EX0：INT0中斷控制位以上各位：1－允許中斷；0－禁止中斷。

用于打開或關(guān)斷各中斷源，字節(jié)地址A8H。

4、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP：PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位PT1：T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位PX1：INT1中斷優(yōu)先級(jí)控制位PT0：T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位PX0：INT0中斷優(yōu)先級(jí)控制位以上各位：1－高優(yōu)先級(jí)；0－低優(yōu)先級(jí)。

用于設(shè)定各中斷源的優(yōu)先級(jí)，字節(jié)地址B8H。

中斷基本規(guī)則：①任一種中斷，不能被同級(jí)或低級(jí)中斷所中斷；②高級(jí)中斷能打斷低級(jí)中斷（中斷嵌套）；③若同時(shí)有幾個(gè)同級(jí)中斷源提出申請(qǐng)，CPU響應(yīng)的順序?yàn)椋ú樵儯篒NT0（高）→T0→INT1→T1→RI／TI（最低）

5.2.3中斷響應(yīng)過程

：一、中斷響應(yīng)條件中斷源有中斷請(qǐng)求；此中斷源的中斷允許位為1；

CPU開中斷（即EA=1）。同時(shí)滿足時(shí)，CPU才有可能響應(yīng)中斷。一、中斷響應(yīng)條件CPU收到中斷請(qǐng)求，除下列條件外，則下一機(jī)器周期會(huì)響應(yīng)中斷：①正在進(jìn)行同級(jí)或高級(jí)中斷處理;②正在執(zhí)行的指令還未執(zhí)行完;③正在執(zhí)行中斷返回指令(RETI)或在讀寫IE、IP時(shí)。執(zhí)行這些指令后至少再執(zhí)行一條指令才會(huì)響應(yīng)中斷。二、中斷響應(yīng)時(shí)間

：一般情況下：

中斷請(qǐng)求響應(yīng)中斷

（3～8個(gè)機(jī)器周期）三、中斷響應(yīng)過程：響應(yīng)中斷 ↓自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志（IE0、IE1、TF0、TF1，但RI/TI需由軟件清） ↓保留斷點(diǎn)（當(dāng)前PC值入棧） ↓中斷入口地址→PC ↓執(zhí)行中斷服務(wù)程序 ↓中斷返回（RETI） ↓恢復(fù)斷點(diǎn)（原PC值出棧）四、中斷入口地址：0003H：外部中斷0服務(wù)程序入口（INT0）000BH：定時(shí)器0中斷服務(wù)程序入口（T0）0013H：外部中斷1服務(wù)程序入口（INT1）001BH：定時(shí)器1中斷服務(wù)程序入口（T1）0023H：串行口中斷服務(wù)程序入口

§5.3

中斷系統(tǒng)的應(yīng)用AT89C51中斷功能的應(yīng)用主要包括兩方面的內(nèi)容：一是各中斷源的合理運(yùn)用和相應(yīng)硬件電路的設(shè)計(jì)，二是初始化程序和中斷服務(wù)程序的編寫。下面通過幾個(gè)應(yīng)用舉例加以理解。[例]利用外中斷實(shí)現(xiàn)程序的單步執(zhí)行。

AT89C51內(nèi)部有4KB字節(jié)的Flash存儲(chǔ)器，用戶編寫好的程序用簡(jiǎn)單的程序?qū)懭肫骱苋菀讓懭牒筒脸?，在沒有開發(fā)系統(tǒng)的條件下，利用外中斷實(shí)現(xiàn)程序的單步運(yùn)行為用戶調(diào)試程序帶來一定的方便。外中斷/INT0設(shè)為電平觸發(fā)方式，中斷服務(wù)程序?yàn)椋篛RG0003HJNBP3.2,$JBP3.2,$RETI原理：當(dāng)CPU正在處理某中斷時(shí)，不能響應(yīng)同級(jí)別中斷，且在執(zhí)行RETI返回指令后，還必須多執(zhí)行一條指令才能響應(yīng)新的中斷。[例]外部中斷源示例

圖為采用外部中斷源的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖．將P1口設(shè)置程數(shù)據(jù)輸入口，外圍設(shè)備每準(zhǔn)備好一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)出一個(gè)選通信號(hào)（正脈沖），使D觸發(fā)器Q端置１，經(jīng)/Q端向/INT0送入一個(gè)低電平中斷請(qǐng)求信號(hào)。在響應(yīng)中斷后，要撤除/INT0的低電平，否則將再次引發(fā)中斷，電路中采用P3.0線與D觸發(fā)器復(fù)位端相連，通過在中斷服務(wù)程序中，由P3.0輸出一個(gè)負(fù)脈沖，使D觸發(fā)器復(fù)位，/INT0無效。

ORG0000HSTART：LJMPMAIN；跳轉(zhuǎn)到主程序ORG0003HLJMPINTO；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG0030H；主程序MAIN：CLRIT0；設(shè)為電平觸發(fā)方式SETBEA；CPU開放中斷SETBEX0；允許中斷MOVDPTR，#1000H；設(shè)置數(shù)據(jù)區(qū)地址指針…

ORG0200H；中斷服務(wù)程序INT0：PUSHPSW；保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)PUSHACCCLRP3.0；由P3.0輸出0NOPNOPSETBP3.0；由P3.0輸出1，撤除MOVA，P1；輸入數(shù)據(jù)MOVX@DPTR，A；存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器INCDPTR；修改數(shù)據(jù)指針，指向下一個(gè)單元……POPACC；恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)POPPSWRETI；中斷返回

[例]擴(kuò)展外部中斷源：在變頻調(diào)速器中都設(shè)有過流(OC)、過壓(OV)、欠壓(UV)、過熱(OH)這四種故障保護(hù)，當(dāng)任一故障發(fā)生時(shí)，都要立刻停機(jī)處理，避免故障范圍擴(kuò)大。這種情況必須采用中斷方式，使單片機(jī)立刻響應(yīng)中斷處理。試設(shè)計(jì)其硬件電路和軟件程序。

根據(jù)要求，四個(gè)故障相當(dāng)四個(gè)中斷源，可利用中斷查詢方法，將四個(gè)中斷源歸結(jié)為一個(gè)中斷請(qǐng)求，同時(shí)四個(gè)故障信號(hào)引到P1口的四個(gè)輸入端，然后在中斷程序中查詢P1口，確定是哪一個(gè)故障申請(qǐng)的中斷。電路如圖5-8所示。一旦發(fā)生故障，單片機(jī)必須響應(yīng)中斷，因此，該中斷必須設(shè)置成最高級(jí)中斷。在中斷程序中可以顯示故障信息。圖5-8擴(kuò)展4個(gè)外中斷源電路主程序和中斷服務(wù)程序如下：ORG 0000HLJMP ZCX1 ；轉(zhuǎn)主程序ORG 0013HLJMP INT1 ；轉(zhuǎn)中斷程序ORG 0100HZCX1：MOVSP，#30H；置堆棧指針MOVIP，#04H ；設(shè)為最高級(jí)CLR IT1；設(shè)為電平觸發(fā)SETBEA ；開中斷SETBEX1ZCX2：其他處理程序…… AJMPZCX2

ORG0200HINT1：PUSHPSW；中斷服務(wù)程序PUSHACCJBP1.0，XI1；P1.0為1，轉(zhuǎn)OC中斷服務(wù)程序JBP1.1，XI2；P1.1為1，轉(zhuǎn)OV中斷服務(wù)程序JBP1.2，XI3；P1.2為1，轉(zhuǎn)UV中斷服務(wù)程序JBP1.3，XI4；P1.3為1，轉(zhuǎn)OH中斷服務(wù)程序INRET：POPACCPOPPSWRETIXI1：AJMPOCXI2：AJMPOVXI3：AJMPUVXI4：AJMPOH