(精品論文)單片機(jī)原理及接口技術(shù)(李朝青)課后習(xí)題答案——第五章

1、什么是中斷和中斷系統(tǒng)？其主要功能是什么？答：當(dāng)CPU正在處理某件事情的時(shí)候，外部發(fā)生的某一件事件請(qǐng)求CPU迅速去處理，于是，CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件，中斷服務(wù)處理完該事件以后，再回到原來(lái)被終止的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。這種過(guò)程稱為中斷，實(shí)現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。功能：（1） 使計(jì)算機(jī)具有實(shí)時(shí)處理能力，能對(duì)外界異步發(fā)生的事件作出及時(shí)的處理（2） 完全消除了CPU在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大提高了CPU的工作效率（3） 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制2、試編寫(xiě)一段對(duì)中斷系統(tǒng)初始化的程序，使之允許INT0，INT1，TO，串行口中斷，且使T0中斷為高優(yōu)先級(jí)中斷。解：MOV IE,#097H MOV IP,#02H3、在單片機(jī)中，中斷能實(shí)現(xiàn)哪些功能？答：有三種功能：分時(shí)操作，實(shí)時(shí)處理，故障處理4、89C51共有哪些中斷源？對(duì)其中端請(qǐng)求如何進(jìn)行控制？答：（1）89C51有如下中斷源 :外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效 :外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效T0：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求T1：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求TX/RX：串行接口中斷請(qǐng)求（2）通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能5、什么是中斷優(yōu)先級(jí)？中斷優(yōu)先處理的原則是什么？答：中斷優(yōu)先級(jí)是CPU相應(yīng)中斷的先后順序。原則：（1） 先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求，再響應(yīng)優(yōu)先級(jí)低的（2） 如果一個(gè)中斷請(qǐng)求已經(jīng)被響應(yīng)，同級(jí)的其它中斷請(qǐng)求將被禁止（3） 如果同級(jí)的多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)出現(xiàn)，則CPU通過(guò)內(nèi)部硬件查詢電路，按查詢順序確定應(yīng)該響應(yīng)哪個(gè)中斷請(qǐng)求查詢順序：外部中斷0定時(shí)器0中斷外部中斷1定時(shí)器1中斷串行接口中斷6、說(shuō)明外部中斷請(qǐng)求的查詢和響應(yīng)過(guò)程。答：當(dāng)CPU執(zhí)行主程序第K條指令，外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU接到中斷請(qǐng)求信號(hào)并在本條指令執(zhí)行完后，中斷主程序的執(zhí)行并保存斷點(diǎn)地址，然后轉(zhuǎn)去響應(yīng)中斷。CPU在每個(gè)S5P2期間順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期S6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢中斷標(biāo)志，如果查詢到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，將在接下來(lái)的機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理，中斷系統(tǒng)通過(guò)硬件自動(dòng)將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC，以便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)完畢后，CPU返回到主程序第K+1條指令繼續(xù)執(zhí)行。7、89C51在什么條件下可響應(yīng)中斷？ 答：（1） 有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求 （2） 中斷中允許位EA=1.即CPU開(kāi)中斷（3） 申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷沒(méi)有被屏蔽（4） 無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在服務(wù)（5） 當(dāng)前指令周期已經(jīng)結(jié)束（6） 若現(xiàn)行指令為RETI或訪問(wèn)IE或IP指令時(shí)，該指令以及緊接著的另一條指令已執(zhí)行完畢8、簡(jiǎn)述89C51單片機(jī)的中斷響應(yīng)過(guò)程。答：CPU在每個(gè)機(jī)器周期S5P2期間順序采樣每個(gè)中斷源，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期S6期間按優(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，將在接下來(lái)的機(jī)器周期S1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理，中斷系統(tǒng)通過(guò)硬件自動(dòng)將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC，以便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。一旦響應(yīng)中斷，89C51首先置位相應(yīng)的中斷“優(yōu)先級(jí)生效”觸發(fā)器，然后由硬件執(zhí)行一條長(zhǎng)調(diào)用指令，把當(dāng)前的PC值壓入堆棧，以保護(hù)斷點(diǎn)，再將相應(yīng)的中斷服務(wù)的入口地址送入PC，于是CPU接著從中斷服務(wù)程序的入口處開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)于有些中斷源，CPU在響應(yīng)中斷后會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志。9、在89C51內(nèi)存中，應(yīng)如何安排程序區(qū)？答：主程序一般從0030H開(kāi)始，主程序后一般是子程序及中斷服務(wù)程序。在這個(gè)大家還要清除各個(gè)中斷的中斷矢量地址。10、試述中斷的作用及中斷的全過(guò)程。答：作用：對(duì)外部異步發(fā)生的事件作出及時(shí)的處理 過(guò)程：中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷處理，中斷返回11、當(dāng)正在執(zhí)行某一個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序時(shí)，如果有新的中斷請(qǐng)求出現(xiàn)，試問(wèn)在什么情況下可響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求？在什么情況下不能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求？答：（1）符合以下6個(gè)條件可響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求：a) 有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求b) 中斷允許位EA=1，即CPU開(kāi)中斷c) 申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷沒(méi)有被屏蔽d) 無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù)e) 當(dāng)前的指令周期已結(jié)束f) 若現(xiàn)行指令為RETI或訪問(wèn)IE或IP指令時(shí)，該指令以及緊接著的另一條指令已被執(zhí)行完12、89C51單片機(jī)外部中斷源有幾種觸發(fā)中斷請(qǐng)求的方法？如何實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求？答：有兩種方式：電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)電平觸發(fā)方式：CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣外部中斷引腳的輸入電平。若為低電平，使IE1(IE0)置“1”，申請(qǐng)中斷；若為高電平，則IE1(IE0)清零。邊沿觸發(fā)方式：CPU在每個(gè)機(jī)器周期S5P2期間采樣外部中斷請(qǐng)求引腳的輸入電平。如果在相繼的兩個(gè)機(jī)器周期采樣過(guò)程中，一個(gè)機(jī)器周期采樣到外部中斷請(qǐng)求為高電平，接著下一個(gè)機(jī)器周期采樣到外部中斷請(qǐng)求為低電平，則使IE1(IE0)置“1”申請(qǐng)中斷；否則，IE1(IE0)置0。13、89C51單片機(jī)有五個(gè)中斷源，但只能設(shè)置兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，因此，在中斷優(yōu)先級(jí)安排上受到一定的限制。試問(wèn)以下幾種中斷優(yōu)先順序的安排（級(jí)別由高到低）是否可能：若可能，則應(yīng)如何設(shè)置中斷源的中斷級(jí)別：否則，請(qǐng)簡(jiǎn)述不可能的理由。 定時(shí)器0，定時(shí)器1，外中斷0，外中斷1，串行口中斷。 可以，MOV IP,#0AH 串行口中斷，外中斷0，定時(shí)器0，外中斷1，定時(shí)器1。 可以，MOV IP,#10H 外中斷0，定時(shí)器1，外中斷1，定時(shí)器0，串行口中斷。 不可以，只能設(shè)置一級(jí)高級(jí)優(yōu)先級(jí)，如果將INT0,T1設(shè)置為高級(jí)，而T0級(jí)別 高于INT1. 外中斷0，外中斷1，串行口中斷， 定時(shí)器0，定時(shí)器1 。 可以，MOV IP,#15H 串行口中斷，定時(shí)器0，外中斷0，外中斷1，定時(shí)器1。不可以 外中斷0，外中斷1，定時(shí)器0，串行口中斷，定時(shí)器1 。不可以 外中斷0，定時(shí)器1，定時(shí)器0，外中斷1，串行口中斷?？梢?，MOV IP,#09H14、89C51各中斷源的中斷標(biāo)志是如何產(chǎn)生的？又是如何清0的？CPU響應(yīng)中斷時(shí)，中斷入口地址各是多少？答：各中斷標(biāo)志的產(chǎn)生和清“0”如下：（1） 外部中斷類外部中斷是由外部原因引起的，可以通過(guò)兩個(gè)固定引腳，即外部中斷0和外部中斷1輸入信號(hào)。外部中斷0請(qǐng)求信號(hào)，由P3.2腳輸入。通過(guò)IT0來(lái)決定中斷請(qǐng)求信號(hào)是低電平有效還是下跳變有效。一旦輸入信號(hào)有效，則向CPU申請(qǐng)中斷，并且使IE0=1。硬件復(fù)位。外部中斷1請(qǐng)求信號(hào)，功能與用法類似外部中斷0（2） 定時(shí)中斷類定時(shí)中斷是為滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)溢出處理需要而設(shè)置的。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生計(jì)數(shù)溢出的，即表明定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)值已滿，這時(shí)就以計(jì)數(shù)溢出信號(hào)作為中斷請(qǐng)求，去置位一個(gè)溢出標(biāo)志位。這種中斷請(qǐng)求是在單片機(jī)芯片內(nèi)部發(fā)生的，無(wú)需在芯片上設(shè)置引入端，但在計(jì)數(shù)方式時(shí)，中斷源可以由外部引入。TF0：定時(shí)器T0溢出中斷請(qǐng)求。當(dāng)定時(shí)器T0產(chǎn)生溢出時(shí)，定時(shí)器T0請(qǐng)求標(biāo)志TF0=1，請(qǐng)求中斷處理。使用中斷時(shí)由硬件復(fù)位，在查詢方式下可由軟件復(fù)位。TF1：定時(shí)器T1溢出中斷請(qǐng)求。功能與用法類似定時(shí)器T0（3） 串行口中斷類串行口中斷是為串行數(shù)據(jù)的傳送需要而設(shè)置的。串行中斷請(qǐng)求也是在單片機(jī)芯片內(nèi)部發(fā)生的，但當(dāng)串行口作為接收端時(shí)，必須有一完整的串行幀數(shù)據(jù)從RI端引入芯片，才可能引發(fā)中斷。RI或TI：串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)接收或發(fā)送一串幀數(shù)據(jù)時(shí)，使內(nèi)部串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI或TI=1，并請(qǐng)求中斷。響應(yīng)后必須軟件復(fù)位。 CPU響應(yīng)中斷時(shí)，中斷入口地址如下： 中斷源 入口地址外部中斷0 0003H定時(shí)器T0中斷 000BH外部中斷1 0013H定時(shí)器T1中斷 001BH串行口中斷 0023H15、中斷響應(yīng)時(shí)間是否為確定不變的？為什么？答：中斷響應(yīng)時(shí)間不是確定不變的。由于CPU不是在任何情況下對(duì)中斷請(qǐng)求都予以響應(yīng)的；此外，不同的情況對(duì)中斷響應(yīng)的時(shí)間也是不同的。下面以外部中斷為例，說(shuō)明中斷響應(yīng)的時(shí)間。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間， 端的電平被所存到TCON的IE0位，CPU在下一個(gè)機(jī)器周期才會(huì)查詢這些值。這時(shí)滿足中斷響應(yīng)條件，下一條要執(zhí)行的指令將是一條硬件長(zhǎng)調(diào)用指令“LCALL”，使程序轉(zhuǎn)入中斷矢量入口。調(diào)用本身要用2個(gè)機(jī)器周期，這樣，從外部中斷請(qǐng)求有效到開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令，至少需要3個(gè)機(jī)器周期，這是最短的響應(yīng)時(shí)間。如果遇到中斷受阻的情況，這中斷響應(yīng)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些。例如，當(dāng)一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)的中斷服務(wù)程序正在進(jìn)行，則附加的等待時(shí)間取決于正在進(jìn)行的中斷服務(wù)程序：如果正在執(zhí)行的一條指令還沒(méi)有進(jìn)行到最后一個(gè)機(jī)器周期，附加的等待時(shí)間為13個(gè)機(jī)器周期；如果正在執(zhí)行的是RETI指令或者訪問(wèn)IE或IP的指令，則附加的等待時(shí)間在5個(gè)機(jī)器周期內(nèi)。若系統(tǒng)中只有一個(gè)中斷源，則響應(yīng)時(shí)間為38個(gè)機(jī)器周期。16、中斷響應(yīng)過(guò)程中，為什么通常要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)？如何保護(hù)？答：因?yàn)橐话阒鞒绦蚝椭袛喾?wù)程序都可能會(huì)用到累加器，PSW寄存器及其他一些寄存器。CPU在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，用到上述寄存器時(shí)，就會(huì)破壞它原來(lái)存在寄存器中的內(nèi)容；一旦中斷返回，將會(huì)造成主程序的混亂。因而在進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，一般要先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后再執(zhí)行中斷處理程序，在返回主程序以前再恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。保護(hù)方法一般是把累加器、PSW寄存器及其他一些與主程序有關(guān)的寄存器壓入堆棧。在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，為了不使現(xiàn)場(chǎng)受到破壞或者造成混亂，一般規(guī)定此時(shí)CPU不響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。這就要求在編寫(xiě)中斷服務(wù)程序時(shí)，注意在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之前要關(guān)中斷，在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)之后開(kāi)中斷。如果在中斷處理時(shí)允許有更高級(jí)的中斷打斷它，則在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之后再開(kāi)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)之前關(guān)中斷。17、清敘述中斷響應(yīng)的CPU操作過(guò)程，為什么說(shuō)中斷操作是一個(gè)CPU的微查詢過(guò)程？答：在中斷響應(yīng)中，CPU要完成以下自主操作過(guò)程：a) 置位相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器，以標(biāo)明所響應(yīng)中斷的優(yōu)先級(jí)別b) 中斷源標(biāo)志清零（TI、RI除外）c) 中斷斷點(diǎn)地址裝入堆棧保護(hù)（不保護(hù)PSW）d) 中斷入口地址裝入PC，以便使程序轉(zhuǎn)到中斷入口地址處在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，中斷表現(xiàn)為CPU的微查詢操作。89C51單片機(jī)中，CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S6狀態(tài)，查詢中斷源，并按優(yōu)先級(jí)管理規(guī)則處理同時(shí)請(qǐng)求的中斷源，且在下一個(gè)機(jī)器周期的S1狀態(tài)中，響應(yīng)最高級(jí)中斷請(qǐng)求。但是以下情況除外：a) CPU正在處理相同或更高優(yōu)先級(jí)中斷b) 多機(jī)器周期指令中，還未執(zhí)行到最后一個(gè)機(jī)器周期c) 正在執(zhí)行中斷系統(tǒng)的SFR操作，如RETI指令及訪問(wèn)IE、IP等操作時(shí)，要延后一條指令18、在中斷請(qǐng)求有效并開(kāi)中斷狀況下，能否保證立即響應(yīng)中斷？有什么條件？答：在中斷請(qǐng)求有效并開(kāi)