單片機原理及接口技術(shù)第五章

1、單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)華中科技大學出版社華中科技大學出版社2013-21單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)第第5 5章章 單片機的中斷系統(tǒng)單片機的中斷系統(tǒng)194內(nèi)容概要內(nèi)容概要介紹片內(nèi)功能部件中斷系統(tǒng)的介紹片內(nèi)功能部件中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)和和工作原理工作原理。掌握與中斷系統(tǒng)掌握與中斷系統(tǒng)有關(guān)的特殊功能寄存器有關(guān)的特殊功能寄存器以及中斷系統(tǒng)的應(yīng)用特性。以及中斷系統(tǒng)的應(yīng)用特性。應(yīng)能熟練地進行中斷系統(tǒng)的應(yīng)能熟練地進行中斷系統(tǒng)的初始化編程初始化編程以及以及中斷服務(wù)子程序的設(shè)計中斷服務(wù)子程序的設(shè)計。單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)1955.1 5.1 中斷概述中斷概

2、述5.2 515.2 51系列單片機中斷系統(tǒng)系列單片機中斷系統(tǒng) 5.2.1 5.2.1 中斷請求源中斷請求源 5.2.2 5.2.2 中斷控制中斷控制 5.2.3 5.2.3 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng) 5.2.4 5.2.4 中斷請求撤銷中斷請求撤銷5.3 5.3 中斷系統(tǒng)編程舉例中斷系統(tǒng)編程舉例 第第5 5章章 單片機的中斷系統(tǒng)單片機的中斷系統(tǒng)單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)5.1 中斷概述 中斷技術(shù)主要用于實時監(jiān)測與控制，要求單片機能及時地響應(yīng)中斷請求源提出的服務(wù)請求，并作出快速響應(yīng)、及時處理。這是由片內(nèi)的中斷系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 當中斷請求源發(fā)出中斷請求時，如果中斷請求被允許，單片機暫時中止當

3、前正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)處理程序處理中斷服務(wù)請求。 中斷服務(wù)處理程序處理完中斷服務(wù)請求后，再回到原來被中止的程序之處（斷點），繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。 圖5.1為整個中斷響應(yīng)和處理過程。196單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)197圖圖5.15.1 中斷響應(yīng)和處理過程中斷響應(yīng)和處理過程單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)如果單片機沒有中斷系統(tǒng)，單片機的大量時間可能會浪費在查詢是否有服務(wù)請求發(fā)生的定時查詢操作上。采用中斷技術(shù)完全消除了單片機在查詢方式中的等待現(xiàn)象，大大地提高了單片機的工作效率和實時性。5.2 51系列單片機中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5.2所示。中斷系統(tǒng)有5個中斷

4、請求源（簡稱中斷源），兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷服務(wù)程序嵌套。每一中斷源可用軟件獨立控制為允許中斷或關(guān)中斷狀態(tài)，中斷優(yōu)先級均可用軟件來設(shè)置。198單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)199199圖圖5.2 5.2 MCS-51MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)5.2.1 中斷請求源由由圖圖5.2可見，可見，MCS-51中斷系統(tǒng)共有中斷系統(tǒng)共有5個中斷請求源：個中斷請求源：（1） 外部中斷請求外部中斷請求0，中斷請求信號由，中斷請求信號由 引腳輸入，中引腳輸入，中斷請求標志為斷請求標志為IE0。（2） 外部中斷請求外部中斷請求1，

5、中斷請求信號由，中斷請求信號由 引腳輸入，中引腳輸入，中斷請求標志為斷請求標志為IE1。（3）定時器/計數(shù)器T0計數(shù)溢出發(fā)出的中斷請求，中斷請求標志為計數(shù)溢出發(fā)出的中斷請求，中斷請求標志為TF0。（4）定時器/計數(shù)器T1計數(shù)溢出發(fā)出的中斷請求，中斷請求標志為計數(shù)溢出發(fā)出的中斷請求，中斷請求標志為TF1。（5）串行口中斷請求，中斷請求標志為發(fā)送中斷中斷請求，中斷請求標志為發(fā)送中斷TI或接收中斷或接收中斷RI。2000INT1INT0INT1INT單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)5個中斷請求源的個中斷請求源的中斷請求標志分別由分別由TCON和和SCON的相應(yīng)位鎖的相應(yīng)位鎖存。存。1. 特殊

6、功能寄存器特殊功能寄存器TCON中的標志位中的標志位為定時器/計數(shù)器的控制寄存器，字節(jié)地址為88H，可位尋址。特殊功能寄存器TCON的格式如圖5.3所示。201圖圖5.35.3 特殊功能寄存器特殊功能寄存器TCONTCON的格式的格式單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)TCON各標志位功能如下：（1）TF1定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器T1的溢出中斷請求標志位。的溢出中斷請求標志位。當當T1計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件使計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件使TF1置置“1”，向，向CPU申請中斷。申請中斷。CPU響應(yīng)響應(yīng)TF1中斷時，中斷時，TF1標志標志由硬件自動清“0”，TF1也可由軟件清也可由軟件清“0”。

7、（2）TF0定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器T0的溢出中斷請求標志位，功能與的溢出中斷請求標志位，功能與TF1類似類似。（3）IE1外部中斷請求外部中斷請求1的中斷請求標志位。的中斷請求標志位。（4）IE0外部中斷請求外部中斷請求0中斷請求標志位，功能與中斷請求標志位，功能與IE1類似。類似。（5）IT1選擇外部中斷請求選擇外部中斷請求1為跳沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)。為跳沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)。202單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)IT1=0，電平觸發(fā)方式，引腳方式，引腳 上低電平有效，并把上低電平有效，并把IE1置置“1”。轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件自動自動把把IE1清清“

8、0”。IT1=1，跳沿觸發(fā)方式，加到引腳方式，加到引腳 上的外部中斷請求輸入信號電上的外部中斷請求輸入信號電平從高到低的平從高到低的負跳變有效，并把，并把IE1置置“1”。轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，。轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件由硬件自動把把IE1清清“0”。（6）IT0選擇外部中斷請求選擇外部中斷請求0為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，為跳沿觸發(fā)方式還是電平觸發(fā)方式，其意義與其意義與IT1類似。類似。MCS-51復位后，后，TCON被清“0”，5個中斷源的中斷請求標志個中斷源的中斷請求標志均為均為0。TR1（D6位）、位）、TR0（D4位）位）這這2位位與中斷系統(tǒng)無關(guān)，將在第，將在第6章定時器章定時器

9、/計數(shù)器中介紹。計數(shù)器中介紹。203單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SCON中的標志位中的標志位串行口控制寄存器，字節(jié)地址為串行口控制寄存器，字節(jié)地址為98H，可位尋址。低二位鎖存串行口的發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請求標志低二位鎖存串行口的發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請求標志TI和和RI，格式如，格式如圖5.4所示。 圖5.4 SCON中的中斷請求標志位各標志位的功能：各標志位的功能： （1）TI串行口的發(fā)送中斷請求標志位。每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)串行口的發(fā)送中斷請求標志位。每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，后，TI自動置自動置“1”。TI標志標志必須由軟件清“0”。20

10、4單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)（2）RI串行口接收中斷請求標志位。串行口接收完一個串行數(shù)據(jù)幀，硬件自動使RI中斷請求標志置“1”。必須在中斷服務(wù)程序中用指令對RI清“0”。 5.2.2 中斷控制中斷允許控制由中斷允許寄存器IE控制。中斷優(yōu)先級控制由中斷優(yōu)先級寄存器IP控制。1、中斷允許寄存器IEMCS-51的對各中斷源的開放或屏蔽，是由中斷允許寄存器IE控制的。IE字節(jié)地址為A8H，可位尋址，格式如圖5.5所示。205單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù) 圖圖5.5 中斷允許寄存器中斷允許寄存器IE的格式的格式IE對中斷的開放和關(guān)閉實現(xiàn)對中斷的開放和關(guān)閉實現(xiàn)兩級控制。有一個總的

11、開關(guān)中斷控制位有一個總的開關(guān)中斷控制位EA（IE.7位），位），EA=0時，所有的中斷請求被屏蔽；時，所有的中斷請求被屏蔽；EA=1時，開放中斷，但時，開放中斷，但5個中斷源的中斷請求是否允許，還要由個中斷源的中斷請求是否允許，還要由IE中的低5位所所對應(yīng)的5個中斷請求允許控制位的狀態(tài)來決定（圖的狀態(tài)來決定（圖5.5）。）。206單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)IE中各位功能如下：（1）EA中斷允許總開關(guān)控制位。EA=0，所有的中斷請求被屏蔽。EA=1，所有的中斷請求被開放。（2）ES串行口中斷允許位。ES=0，禁止串行口中斷。ES=1，允許串行口中斷。（3）ET1定時器/計數(shù)器T1的

12、溢出中斷允許位。ET1=0，禁止T1溢出中斷。ET1=1，允許T1溢出中斷。（4）EX1外部中斷1中斷允許位。207單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)EX1=0，禁止外部中斷1中斷。EX1=1，允許外部中斷1中斷。（5）ET0定時器/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位。ET0=0，禁止T0溢出中斷。ET0=1，允許T0溢出中斷。（6）EX0外部中斷0中斷允許位。EX0=0，禁止外部中斷0中斷。EX0=1，允許外部中斷0中斷。208208單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)MCS-51復位以后，IE被清“0”，所有中斷請求被禁止。IE中與各個中斷源相應(yīng)的位可用指令置“1”或清“0”。若使某一個

13、中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位被置“1”外，還必須使EA位置“1”。改變IE的內(nèi)容，可由位操作指令來實現(xiàn)（即SETB bit；CLR bit），也可用字節(jié)操作指令實現(xiàn)。209單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)【例5.1】 若允許片內(nèi)若允許片內(nèi)2個定時器個定時器/計數(shù)器中斷，并禁止其他中斷源計數(shù)器中斷，并禁止其他中斷源的中斷請求，請編寫設(shè)置的中斷請求，請編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段。的相應(yīng)程序段。（1）用位操作指令CLRES；禁止串行口中斷 CLREX0；禁止外部中斷0中斷CLREX1；禁止外部中斷1中斷SETBET0；允許定時器/計數(shù)器T0中斷SETBET1；允許定時器/計數(shù)器T1中斷S

14、ETBEA ；總中斷開關(guān)位開放（2）用字節(jié)操作指令MOV IE，#8AH上述兩段程序?qū)ι鲜鰞啥纬绦驅(qū)E的設(shè)置是相同的。的設(shè)置是相同的。210單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2、中斷優(yōu)先級寄存器IPMCS-51的中斷請求源有的中斷請求源有兩個中斷優(yōu)先級，由軟件分別設(shè)置為，由軟件分別設(shè)置為高優(yōu)先級中斷或或低優(yōu)先級中斷，可實現(xiàn)：，可實現(xiàn)：兩級中斷嵌套MCS-51正在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷的服務(wù)程序時，可被高優(yōu)先級中斷請求正在執(zhí)行低優(yōu)先級中斷的服務(wù)程序時，可被高優(yōu)先級中斷請求所中斷，待高優(yōu)先級中斷處理完畢后，再返回低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序。所中斷，待高優(yōu)先級中斷處理完畢后，再返回低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序。

15、兩級中斷嵌套的的過程如如圖5.6所示。所示。211單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)212圖圖5.65.6 兩級中斷嵌套的過程兩級中斷嵌套的過程單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)各中斷源的中斷優(yōu)先級關(guān)系，可歸納為各中斷源的中斷優(yōu)先級關(guān)系，可歸納為兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，高優(yōu)先級不能低優(yōu)先級中斷。如果某一中斷源被設(shè)置為高優(yōu)先級中斷，則不能被任何其他的中斷源如果某一中斷源被設(shè)置為高優(yōu)先級中斷，則不能被任何其他的中斷源的中斷請求所中斷。的中斷請求所中斷。（2）任何一種任何一種中斷一旦得到響應(yīng)，一旦得到響應(yīng)，不會再被它的同級中斷源所中斷。中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存

16、器IP，其，其字節(jié)地址為B8H，可位尋址。只要用程，可位尋址。只要用程序改變其內(nèi)容，可進行各中斷源序改變其內(nèi)容，可進行各中斷源中斷優(yōu)先級的設(shè)置，IP寄存器的格式寄存器的格式如如圖圖5.7所示。所示。213單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù) 圖圖5.7 IP寄存器的格式寄存器的格式中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器IP各位的含義如下：如下：（1）PS串行口中斷優(yōu)先級控制位串行口中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級：高優(yōu)先級0：低優(yōu)先級：低優(yōu)先級（2）PT1定時器定時器T1中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位 1：高優(yōu)先級：高優(yōu)先級0：低優(yōu)先級：低優(yōu)先級214單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)（3

17、）PX1外部中斷外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級：高優(yōu)先級0：低優(yōu)先級：低優(yōu)先級（4）PT0定時器定時器T0中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級：高優(yōu)先級0：低優(yōu)先級：低優(yōu)先級（5）PX0外部中斷外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級：高優(yōu)先級0：低優(yōu)先級：低優(yōu)先級中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷優(yōu)先級控制寄存器IP用位操作指令或字節(jié)操作指令可更新用位操作指令或字節(jié)操作指令可更新IP的內(nèi)容，以改變中斷優(yōu)先級。的內(nèi)容，以改變中斷優(yōu)先級。MCS-51復位以后，以后，IP的內(nèi)容為的內(nèi)容為0，各個中斷源，各個中斷源均為低優(yōu)先級中斷中斷。215單片機原理及接口技術(shù)單

18、片機原理及接口技術(shù)MCS-51的中斷系統(tǒng)有兩個不可尋址的“優(yōu)先級激活觸發(fā)器。一個指示某高優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有后來的中斷均被阻止；另一個觸發(fā)器指示某低優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，所有同級的中斷都被阻止，但不阻斷高優(yōu)先級的中斷請求。在同時收到幾個同優(yōu)先級的中斷請求時，哪一個中斷請求能優(yōu)先得到響應(yīng)，取決于內(nèi)部的查詢順序。這相當于在同一個優(yōu)先級內(nèi)，還同時存在另一個輔助優(yōu)先級結(jié)構(gòu)，其查詢順序見表5.1。216單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)表5.1 同級中斷的查詢次序由此可見，各中斷源在同一個優(yōu)先級的條件下，由此可見，各中斷源在同一個優(yōu)先級的條件下，外部中斷0的中斷的中斷優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)最高，串行口

19、中斷優(yōu)先權(quán)優(yōu)先權(quán)最低。217單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)【例5.2】 IP寄存器初始化，寄存器初始化，MCS-51的的兩個外中斷請求為請求為高優(yōu)先高優(yōu)先級級，其他中斷請求為低優(yōu)先級其他中斷請求為低優(yōu)先級。（1）用位操作指令SETB PX0；外中斷0設(shè)置為高優(yōu)先級SETB PX1；外中斷1設(shè)置為高優(yōu)先級CLR PS；串行口設(shè)置為低優(yōu)先級CLR PT0；定時器/計數(shù)器T0為低優(yōu)先級CLR PT1；定時器/計數(shù)器T1為低優(yōu)先級 （2）用字節(jié)操作指令MOV IP，#05H218單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)5.2.3 中斷響應(yīng)一個中斷源的中斷請求被響應(yīng)，一個中斷源的中斷請求被響應(yīng)

20、，必須滿足以下必要條件：（1）總中斷允許開關(guān)接通，即開關(guān)接通，即IE寄存器中的中斷總允許位寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）該中斷源）該中斷源發(fā)出中斷請求，即，即對應(yīng)的中斷請求標志為“1”。（3）該中斷源的）該中斷源的中斷允許位EA=1，即該中斷被允許。，即該中斷被允許。（4）無同級或或更高級中斷正在被服務(wù)。正在被服務(wù)。當當CPU查詢到有效的中斷請求時，在滿足上述條件時，緊接著就進查詢到有效的中斷請求時，在滿足上述條件時，緊接著就進行中斷響應(yīng)。行中斷響應(yīng)。219單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)中斷響應(yīng)的過程：首先由硬件首先由硬件自動生成一條長調(diào)用指令“LCALL addr16”。就

21、是程就是程序存儲區(qū)中序存儲區(qū)中相應(yīng)的中斷入口地址。例如，對于外部中斷對于外部中斷1的響應(yīng)，硬件自動生成的長調(diào)用指令為的響應(yīng)，硬件自動生成的長調(diào)用指令為LCALL 0013H首先將程序計數(shù)器首先將程序計數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧以保護斷點，再將以保護斷點，再將中斷入口地址裝入PC，使程序轉(zhuǎn)向響應(yīng)中斷請求的中斷入口地址。，使程序轉(zhuǎn)向響應(yīng)中斷請求的中斷入口地址。各中斷源服務(wù)程序的各中斷源服務(wù)程序的入口地址，如，如表表5.2所示。所示。220單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù) 表5.2 中斷入口地址表 兩個中斷入口間只相隔8字節(jié)，難以安放一個完整的中斷服務(wù)程序，難以安放一個完整的中斷服務(wù)程序。因此，

22、。因此，通常在中斷入口地址處放置一條無條件轉(zhuǎn)移指令，使程序執(zhí)，使程序執(zhí)行轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序入口。行轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序入口。221單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)中斷響應(yīng)是有條件的，當遇到下列中斷響應(yīng)是有條件的，當遇到下列三種情況之一時，中斷響應(yīng)被之一時，中斷響應(yīng)被封鎖：封鎖：（1）CPU正在處理同級或更高優(yōu)先級的中斷。的中斷。（2）所查詢的機器周期）所查詢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。只有在當前指令執(zhí)行完畢后，才能進行中斷響應(yīng)，以確保當前。只有在當前指令執(zhí)行完畢后，才能進行中斷響應(yīng)，以確保當前指令執(zhí)行的完整性。（3）正在執(zhí)行的指令是）正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問或是

23、訪問IE或或IP的指令。因為按照的指令。因為按照MCS-51中斷系統(tǒng)的規(guī)定，在執(zhí)行完這些指令后，需要再執(zhí)行完一條中斷系統(tǒng)的規(guī)定，在執(zhí)行完這些指令后，需要再執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請求。指令，才能響應(yīng)新的中斷請求。如果存在上述三種情況之一，如果存在上述三種情況之一，CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果，不能對將丟棄中斷查詢結(jié)果，不能對中斷進行響應(yīng)。中斷進行響應(yīng)。222單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)1、 外部中斷的響應(yīng)時間 使用使用外部中斷時，需考慮從時，需考慮從外部中斷請求到轉(zhuǎn)向中斷入口地址所需的時間。 外部中斷的外部中斷的最短響應(yīng)時間為3個機器周期。其中中斷請求。其中中斷請求標志位查詢占

24、1個機器周期，而這個機器周期，而這個機器周期恰好處于指令的最后一個機器周期恰好處于指令的最后一個機器周期。在這個機器周期結(jié)束后，中斷即被響應(yīng)，在這個機器周期結(jié)束后，中斷即被響應(yīng)，CPU接著執(zhí)行一條接著執(zhí)行一條硬件子程序調(diào)用指令LCALL到相中斷服務(wù)程序入口，到相中斷服務(wù)程序入口，需要2個機器周期。 外部中斷響應(yīng)的外部中斷響應(yīng)的最長時間為8個機器周期。在在CPU進行中斷標志查進行中斷標志查詢時，剛好才開始執(zhí)行詢時，剛好才開始執(zhí)行RETI或訪問或訪問IE或或IP的指令，需執(zhí)行完指令再繼的指令，需執(zhí)行完指令再繼續(xù)執(zhí)行一條指令后，才響應(yīng)中斷。續(xù)執(zhí)行一條指令后，才響應(yīng)中斷。223單片機原理及接口技術(shù)單片

25、機原理及接口技術(shù)執(zhí)行執(zhí)行RETI或訪問或訪問IE或或IP的指令，最長需要的指令，最長需要2個機器周期。接著再執(zhí)行一條指令，最長指令（乘法指令接著再執(zhí)行一條指令，最長指令（乘法指令MUL和除法指令和除法指令DIV）來算，也只有來算，也只有4個機器周期。再加上硬件子程序調(diào)用指令。再加上硬件子程序調(diào)用指令LCALL的執(zhí)的執(zhí)行，需要行，需要2個機器周期，所以，外部中斷響應(yīng)的最長時間為，所以，外部中斷響應(yīng)的最長時間為8個機器周個機器周期。期。如果已經(jīng)在如果已經(jīng)在處理同級或更高級中斷，外部中斷請求的響應(yīng)時間取，外部中斷請求的響應(yīng)時間取決于正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序的處理時間，這種情況下，響應(yīng)時間就決于正在執(zhí)行

26、的中斷服務(wù)程序的處理時間，這種情況下，響應(yīng)時間就無法計算了。無法計算了。這樣，在一個這樣，在一個單一中斷的系統(tǒng)里，的系統(tǒng)里，MCS-51單片機對外部中斷請求單片機對外部中斷請求的響應(yīng)時間總是在的響應(yīng)時間總是在38個機器周期之間。之間。224單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2、 外部中斷的觸發(fā)方式選擇兩種觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式和跳沿觸發(fā)方式。兩種觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式和跳沿觸發(fā)方式。1）電平觸發(fā)方式外部中斷申請觸發(fā)器的狀態(tài)隨著外部中斷申請觸發(fā)器的狀態(tài)隨著CPU在每個機器周期采樣到的外在每個機器周期采樣到的外部中斷輸入引腳的電平變化而變化。部中斷輸入引腳的電平變化而變化。在在中斷服務(wù)程序返

27、回之前，外中斷請求輸入必須無效（即外部中（即外部中斷請求輸入已由低電平變?yōu)楦唠娖剑?，否則會再次響應(yīng)中斷。斷請求輸入已由低電平變?yōu)楦唠娖剑?，否則會再次響應(yīng)中斷。所以本方式所以本方式適合于外部中斷外部中斷以低電平輸入且中斷服務(wù)程序能且中斷服務(wù)程序能清除外部中斷請求源（即外中斷輸入電平又變?yōu)楦唠娖剑┑那闆r。（即外中斷輸入電平又變?yōu)楦唠娖剑┑那闆r。225單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2）邊沿觸發(fā)方式外部中斷申請觸發(fā)器能外部中斷申請觸發(fā)器能鎖存外部中斷輸入線上的負跳變。即使不。即使不能響應(yīng)，中斷請求標志不丟失。能響應(yīng)，中斷請求標志不丟失。相繼連續(xù)兩次采樣，一個機器周期為高，下一個機器周期采樣為

28、相繼連續(xù)兩次采樣，一個機器周期為高，下一個機器周期采樣為低，則中斷申請觸發(fā)器置低，則中斷申請觸發(fā)器置1，直到，直到CPU響應(yīng)此中斷時，才清響應(yīng)此中斷時，才清0。輸入的負脈沖寬度至少保持輸入的負脈沖寬度至少保持12個時鐘周期，才能被采樣到。適合個時鐘周期，才能被采樣到。適合于以負脈沖形式輸入的外部中斷請求。于以負脈沖形式輸入的外部中斷請求。5.2.4 中斷請求撤銷某個中斷請求被響應(yīng)后，就存在著一個中斷請求的撤銷問題。某個中斷請求被響應(yīng)后，就存在著一個中斷請求的撤銷問題。226單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)1、定時器/計數(shù)器中斷請求的撤銷硬件會自動把中斷請求標志位（硬件會自動把中斷請求標

29、志位（TF0或或TF1）清）清0，自動撤銷。2、外部中斷請求的撤銷1）跳沿方式外部中斷請求的撤銷包括兩項：包括兩項：中斷標志位清0和和外中斷信號的撤銷。中斷標志位清0是在中斷響應(yīng)后由硬件自動完成的。是在中斷響應(yīng)后由硬件自動完成的。外中斷請求信號的撤銷，由于跳沿信號過后也就消失了，自動撤，由于跳沿信號過后也就消失了，自動撤銷。銷。227單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2）電平方式外部中斷請求的撤銷電平方式外中斷請求的撤銷，其中中斷請求標志自動撤銷，但中斷請求信號的低電平可能繼續(xù)存在，為此，除了標志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請求信號輸入引腳從低電平強制改變?yōu)楦唠娖剑鐖D5.8所

30、示。 228圖圖5.8 5.8 電平方式的外部中斷請求的撤銷電路電平方式的外部中斷請求的撤銷電路單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)由圖由圖5.8，用，用D觸發(fā)器鎖存外來的中斷請求低電平，并通過，并通過D觸發(fā)器觸發(fā)器的輸出端的輸出端Q接到接到 （或（或 ）。所以，增加的）。所以，增加的D觸發(fā)器不影響中觸發(fā)器不影響中斷請求。斷請求。中斷響應(yīng)后，利用中斷響應(yīng)后，利用D觸發(fā)器的觸發(fā)器的SD端接端接MCS-51的的P1.0端。因此，只端。因此，只要要P1.0端輸出一個負脈沖就可以使D觸發(fā)器置“1”，撤銷低電平的撤銷低電平的中斷請求信號。中斷請求信號。負脈沖可在中斷服務(wù)程序中增加如下指令：可在中斷服

31、務(wù)程序中增加如下指令：ORL P1，#01H；P1.0為“1”ANL P1，#0FEH；P1.0為“0”O(jiān)RL P1，#01H；P1.0為“1”229INT01INT單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)3）串行口中斷請求的撤銷響應(yīng)串行口的中斷后，響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測試這兩個中斷標志位，以還需測試這兩個中斷標志位，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后，然后才清除。所以串行口中斷請求的撤銷才清除。所以串行口中斷請求的撤銷只能使用軟件的方法，在中斷服，在中斷服務(wù)程序中進行，即用如下指令在中斷服務(wù)程序中對串行口中斷標志位務(wù)程

32、序中進行，即用如下指令在中斷服務(wù)程序中對串行口中斷標志位進行清除：進行清除：CLR TI ；清TI標志位CLR RI ；清RI標志位5.3 中斷系統(tǒng)編程舉例中斷系統(tǒng)的運行必須與中斷服務(wù)子程序配合才能正確使用。設(shè)計中斷系統(tǒng)的運行必須與中斷服務(wù)子程序配合才能正確使用。設(shè)計中斷服務(wù)子程序需要首先明確以下幾個問題。中斷服務(wù)子程序需要首先明確以下幾個問題。230單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)1中斷服務(wù)子程序設(shè)計的任務(wù)任務(wù)有下列任務(wù)有下列4條：條：（1）設(shè)置中斷允許控制寄存器IE，允許相應(yīng)的中斷請求源中斷。，允許相應(yīng)的中斷請求源中斷。（2）設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP，確定所使用的中斷源的優(yōu)先級。，

33、確定所使用的中斷源的優(yōu)先級。（3）若是外部中斷源，還要設(shè)置中斷請求的，還要設(shè)置中斷請求的觸發(fā)方式?jīng)Q定采用電決定采用電平觸發(fā)方式還是跳沿觸發(fā)方式。平觸發(fā)方式還是跳沿觸發(fā)方式。（4）編寫中斷服務(wù)子程序，處理中斷請求。，處理中斷請求。231單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)前前3條一般放在主程序的初始化程序段中。條一般放在主程序的初始化程序段中?！纠?.3】 假設(shè)允許假設(shè)允許外部中斷0中斷，設(shè)定為，設(shè)定為高級中斷，采用跳沿中斷，采用跳沿觸發(fā)方式，觸發(fā)方式，其他中斷源為低級中斷其他中斷源為低級中斷。初始化程序如下：。初始化程序如下：SETB EA；EA 位置位置1，總中斷開關(guān)位開放，總中斷開關(guān)位

34、開放SETB ET0；ET0位置位置1，允許外部中斷，允許外部中斷0產(chǎn)生中斷產(chǎn)生中斷SETB PX0；PX0位置位置1，外部中斷，外部中斷0為高優(yōu)先級中斷為高優(yōu)先級中斷SETB IT0 ；IT0位置位置1，外部中斷，外部中斷0為跳沿觸發(fā)方式為跳沿觸發(fā)方式232單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2采用中斷時的主程序結(jié)構(gòu)程序必須先從程序必須先從主程序起始地址0000H執(zhí)行。所以，執(zhí)行。所以，在0000H起始地址的幾個字節(jié)中，用無條件轉(zhuǎn)移指令，跳向主程序。，跳向主程序。另外，各中斷入口地址之間依次相差另外，各中斷入口地址之間依次相差8字節(jié)，中斷服務(wù)子程序稍長字節(jié)，中斷服務(wù)子程序稍長就超過就超過

35、8字節(jié)，這樣中斷服務(wù)子程序就占用了其他的中斷入口地址，字節(jié)，這樣中斷服務(wù)子程序就占用了其他的中斷入口地址，影響其他中斷源的中斷處理。為此，影響其他中斷源的中斷處理。為此，一般在進入中斷后，用一條無條件轉(zhuǎn)移指令，把中斷服務(wù)子程序跳轉(zhuǎn)到遠離其他中斷入口的入口地址處。233單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)常用的常用的主程序結(jié)構(gòu)如下：如下： ORG0000H LJMP MAIN ORG X1X2X3X4H；X1X2X3X4H為某中斷源的中斷入口為某中斷源的中斷入口 LJMP INT；INT為某中斷源的中斷入口標號為某中斷源的中斷入口標號 ORG Y1Y2Y3Y4H；Y1Y2Y3Y4H為主程序入

36、口為主程序入口MAIN：主程序主程序INT： 中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序注意：如果有多個中斷源，就有多個如果有多個中斷源，就有多個“ORG X1X2X3X4H”的入口地址的入口地址，多個，多個“中斷入口地址中斷入口地址”必須依次由小到大排列。主程序。主程序MAIN的起始地的起始地址址Y1Y2Y3Y4H，根據(jù)具體情況來安排。，根據(jù)具體情況來安排。234單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)3中斷服務(wù)子程序的流程 中斷服務(wù)子程序的基本中斷服務(wù)子程序的基本流程如流程如圖圖5.9所示所示。下面。下面對有關(guān)中斷服務(wù)子程序?qū)τ嘘P(guān)中斷服務(wù)子程序執(zhí)行過程中的一些問題執(zhí)行過程中的一些問題進行說明。進行說明。

37、 235圖圖5.95.9 中斷子服務(wù)程序的基本流程中斷子服務(wù)程序的基本流程單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)1）現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復現(xiàn)場是指單片機中某些寄存器和存儲器單元中的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。為現(xiàn)場是指單片機中某些寄存器和存儲器單元中的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。為使中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行不破壞這些數(shù)據(jù)或狀態(tài)，因此要送入堆棧保使中斷服務(wù)子程序的執(zhí)行不破壞這些數(shù)據(jù)或狀態(tài)，因此要送入堆棧保存起來，這就是存起來，這就是現(xiàn)場保護。 現(xiàn)場保護一定要一定要位于中斷處理程序的前面。中斷處理結(jié)束后，在。中斷處理結(jié)束后，在返回主程序前，則需要把保存的現(xiàn)場內(nèi)容從堆棧中彈出恢復原有內(nèi)容返回主程序前，則需要把保存的現(xiàn)場內(nèi)容從堆棧中彈出恢

38、復原有內(nèi)容，這就是，這就是現(xiàn)場恢復?，F(xiàn)場恢復一定要位于一定要位于中斷處理的后面。MCS-51的堆棧操作指令：的堆棧操作指令：“PUSH direct”和和“POP direct”，是供現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復，是供現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復使用的。要保護哪些內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)具體情況來定。使用的。要保護哪些內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)具體情況來定。236單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)2）關(guān)中斷和開中斷 現(xiàn)場保護前和和現(xiàn)場恢復前關(guān)中斷，是為防止此時有高一級的中斷關(guān)中斷，是為防止此時有高一級的中斷進入，避免現(xiàn)場被破壞。進入，避免現(xiàn)場被破壞。在現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復之后的開中斷是為下一次的中斷做好準備是為下一次的中斷做好準備，也

39、為了允許有更高級的中斷進入。這樣，中斷處理可以被打斷，但，也為了允許有更高級的中斷進入。這樣，中斷處理可以被打斷，但原來的現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復不允許更改，除了現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復的原來的現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復不允許更改，除了現(xiàn)場保護和現(xiàn)場恢復的片刻外，仍然保持著中斷嵌套的功能。片刻外，仍然保持著中斷嵌套的功能。但有時候，一個重要的中斷，必須執(zhí)行完畢，不允許被其他的中斷嵌套?？稍诂F(xiàn)場保護前先關(guān)閉總中斷開關(guān)位，待中斷處理完畢后再可在現(xiàn)場保護前先關(guān)閉總中斷開關(guān)位，待中斷處理完畢后再開總中斷開關(guān)位。這樣，需把開總中斷開關(guān)位。這樣，需把圖圖5.9中的中的“中斷處理中斷處理”步驟前后的步驟前后的“開中斷開中斷”和

40、和“關(guān)中斷關(guān)中斷” 去掉。去掉。237單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)3）中斷處理 應(yīng)用設(shè)計者根據(jù)任務(wù)的具體要求，來編寫中斷處理部分的程序。應(yīng)用設(shè)計者根據(jù)任務(wù)的具體要求，來編寫中斷處理部分的程序。4）中斷返回中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序最后一條指令必須是返回指令RETI。CPU執(zhí)行完執(zhí)行完這條指令后，這條指令后，把響應(yīng)中斷時所置1的不可尋址的優(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，彈出的第一個字節(jié)送入PCH，彈出的第二個字節(jié)送入，彈出的第二個字節(jié)送入PCL，從，從斷

41、點處重新執(zhí)行主程序。斷點處重新執(zhí)行主程序。238單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)【例5.4】 根據(jù)根據(jù)圖圖5.9流程，編寫中斷服務(wù)程序。設(shè)現(xiàn)場保護只將流程，編寫中斷服務(wù)程序。設(shè)現(xiàn)場保護只將PSW寄存器和累加器寄存器和累加器A的內(nèi)容壓入堆棧中保護。一個典型的中斷服務(wù)子程序如的內(nèi)容壓入堆棧中保護。一個典型的中斷服務(wù)子程序如下：下：INT：CLR EA；CPU關(guān)中斷關(guān)中斷PUSH PSW；現(xiàn)場保護；現(xiàn)場保護PUSH AccSETB EA；總中斷允許；總中斷允許中斷處理段 CLR EA；關(guān)中斷；關(guān)中斷POP Acc；現(xiàn)場恢復；現(xiàn)場恢復POP PSWSETBEA；總中斷允許；總中斷允許RETI；

42、中斷返回，恢復斷點；中斷返回，恢復斷點239單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)上述程序上述程序幾點說明：（1）本例的）本例的現(xiàn)場保護假設(shè)僅僅涉及現(xiàn)場保護假設(shè)僅僅涉及PSW和和A的內(nèi)容，如有其他需的內(nèi)容，如有其他需要保護的內(nèi)容，只需在相應(yīng)位置再加幾條要保護的內(nèi)容，只需在相應(yīng)位置再加幾條PUSH和和POP指令即可。注指令即可。注意，堆棧的操作是先進后出。意，堆棧的操作是先進后出。（2） “中斷處理程序段中斷處理程序段”，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)中斷任務(wù)的具體要求，設(shè)計者應(yīng)根據(jù)中斷任務(wù)的具體要求，來編寫中斷處理程序。來編寫中斷處理程序。（3）如果不允許被其他的中斷所中斷，可將）如果不允許被其他的中斷所中斷，可將“中斷處理程序段中斷處理程序段”前后的前后的“SETB EA”和和“CLR EA”兩條指令去掉。兩條指令去掉。（4）最后一條指令必須是返回指令RETI，不可缺少，不可缺少，CPU執(zhí)行執(zhí)行完這條指令后，返回斷點處，重新執(zhí)行被中斷的主程序。完這條指令后，返回斷點處，重新執(zhí)行被中斷的主程序。 240單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)4、多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計實際的應(yīng)用中，實際的應(yīng)用中，兩個外部中斷請求源往往不夠用，需對外部中斷源進，需對外部中斷源進行擴充，如行擴充，如圖圖5.10所示所示