第5章 IO接口及中斷

1、單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院第5章 中斷系統(tǒng)及應(yīng)用中斷系統(tǒng)及應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院中斷的基本概念5.1MCS-51的中斷系統(tǒng)5.2中斷的應(yīng)用5.3中斷系統(tǒng)及應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1 中斷的基本概念中斷的基本概念5.1.1中斷的引入5.1.2 中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1.1中斷的引入中斷的引入 引起中斷的原因是隨機(jī)發(fā)生的，主要以下幾種情況：每隔一個(gè)時(shí)間間隔必須做某件特定的事情當(dāng)某個(gè)條件

2、成立時(shí)，就讓CPU立即處理CPU正以多任務(wù)的模式，同時(shí)處理數(shù)個(gè)程序或信號(hào)某項(xiàng)狀態(tài)正常情況下不出現(xiàn)，可是一旦出現(xiàn)時(shí)，CPU必須立即停止正在進(jìn)行的操作，馬上處理這個(gè)狀態(tài)。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念1. 中斷的概念 CPU在處理某一事件A時(shí)，發(fā)生了另一事件B請(qǐng)求CPU迅速去處理(中斷發(fā)生)； CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B(中斷響應(yīng)和中斷服務(wù))； 待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來(lái)事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A(中斷返回)，這一過(guò)程稱為中斷 。2. 中斷源的概念 能夠向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)的來(lái)源，稱為中

3、斷源，它是引起CPU中斷的原因。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 中斷源是提出中斷申請(qǐng)的來(lái)源。中斷源通?？煞譃橐韵聨追N設(shè)備中斷 由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分的外部設(shè)備發(fā)出的中斷申請(qǐng)，稱為設(shè)備中斷。如鍵盤、行打印機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換器等。定時(shí)時(shí)鐘 定時(shí)提出中斷申請(qǐng)。例如，在定時(shí)控制或定時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，由外部時(shí)鐘電路定時(shí)，一旦到達(dá)規(guī)定的時(shí)間，時(shí)鐘電路就向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院故障源 微型機(jī)的內(nèi)存RAM是采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，在電源掉電時(shí)，需要接入備用電源供電電路，以便

4、保護(hù)存儲(chǔ)器RAM中的信息。 一般的做法是，在直流電源上并聯(lián)電容，當(dāng)電容電壓因電源掉電下降到一定值時(shí)就發(fā)出中斷申請(qǐng),CPU響應(yīng)中斷執(zhí)行保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)信息的操作。程序性中斷源 例如，為調(diào)試程序而設(shè)置斷點(diǎn)、單步工作等。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院對(duì)于每個(gè)中斷源，不僅要求能發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，而且這個(gè)信號(hào)還要能保持一定的時(shí)間，直至CPU響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求后才能而且必須撤消這個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。這樣既不會(huì)因CPU未及時(shí)響應(yīng)而丟失中斷申請(qǐng)信號(hào)，也不會(huì)出現(xiàn)多次重復(fù)中斷的情況。所以，要求每個(gè)中斷源的接口電路中有一個(gè)中斷請(qǐng)求觸發(fā)器。另外，在實(shí)際

5、系統(tǒng)中，往往有多個(gè)中斷源，為了增加控制的靈活性，在每個(gè)中斷源的接口電路中還設(shè)置一個(gè)中斷屏蔽觸發(fā)器，由它控制該中斷源的中斷申請(qǐng)信號(hào)能否送到CPU。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念CPU響應(yīng)中斷，進(jìn)行中斷處理類似于調(diào)用子程序。中斷與調(diào)用子程序的區(qū)別在于： 由于引起中斷的原因是隨機(jī)發(fā)生的，因而轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序進(jìn)行中斷處理也是隨機(jī)的；而調(diào)用子程序，則是在程序中事先安排好的。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念執(zhí)行

6、主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回RETI主程序2.中斷和中斷系統(tǒng)過(guò)程單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念3. 中斷系統(tǒng)的功能 1）能實(shí)現(xiàn)中斷并返回中斷； 判斷響應(yīng)保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回 2） 能實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級(jí)； 3） 能實(shí)現(xiàn)中斷嵌套(高中斷低)；單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院4. 中斷的處理過(guò)程關(guān)閉中斷保存斷點(diǎn)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷服務(wù)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)打開中斷中斷返回硬件完成5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原

7、理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 一般微處理器在響應(yīng)某一中斷后會(huì)自動(dòng)地關(guān)中斷，而MCS-51單片機(jī)不具備這種功能，必須在中斷服務(wù)程序中用軟件關(guān)中斷。 這樣，可以保證本中斷服務(wù)程序的迅速執(zhí)行，而不會(huì)被更高的優(yōu)先級(jí)中斷源中斷。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 所謂“現(xiàn)場(chǎng)”，是指進(jìn)入中斷服務(wù)程序入口地址之前，有關(guān)寄存器(如累加器A,PSW及其他寄存器)中的內(nèi)容。 如果在中斷服務(wù)程序中，也會(huì)用到這些寄存器，就會(huì)破壞它原來(lái)寄存器中的內(nèi)容，一旦返回主程序，就會(huì)造成主程序的混亂。 進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，應(yīng)首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，

8、然后再執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 在返回主程序之前，應(yīng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。 在恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)之后，中斷返回之前，用軟件開中斷，以便CPU響應(yīng)新的中斷申請(qǐng)。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 RETI指令是中斷服務(wù)程序結(jié)束的標(biāo)志。 所以，中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令 RETI。 CPU執(zhí)行這條指令之后，對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)置1的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器清0，然后將堆找中保護(hù)的斷點(diǎn)地址彈出到程序計(jì)數(shù)器PC中，于是CPU返回?cái)帱c(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行主程序。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信

9、息學(xué)院 如果現(xiàn)場(chǎng)信息不需要保護(hù)，則保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)都可省去； 此外，對(duì)MCS-51單片機(jī)中斷嵌套的實(shí)現(xiàn)，除了通過(guò)硬件和軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)中斷優(yōu)先級(jí)外，還必須通過(guò)中斷服務(wù)程序中編程的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 通常為了使現(xiàn)場(chǎng)信息不致受到破壞或者造成混亂、一般在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，CPU不能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。5.1.2 中斷的有關(guān)概念中斷的有關(guān)概念單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院中斷服務(wù)程序流程主程序流程現(xiàn)場(chǎng)：進(jìn)入中斷服務(wù)程序入口地址之前有關(guān)寄存器中的內(nèi)容。中斷返回：CPU執(zhí)行RETI指令后，對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)置1的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器清0，然后將堆棧中保護(hù)的斷點(diǎn)地址彈出到PC，CPU返

10、回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行主程序。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院嵌套嵌套中斷嵌套的實(shí)現(xiàn)：1）硬件組成2）軟件設(shè)置（優(yōu)先級(jí)）3）中斷服務(wù)程序在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，CPU不能響應(yīng)新的中斷。在中斷程序中要在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之前關(guān)中斷，在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之后開中斷。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2 MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)5.2.1 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)5.2.3 中斷的控制5.2.2 MCS-51單片機(jī)中斷源單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.1 MCS-51單片機(jī)中斷

11、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外部中斷(2個(gè))：外部中斷0和外部中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷(2個(gè))：定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷1串行口中斷(1個(gè))通過(guò)SFR進(jìn)行中斷控制和設(shè)置編程兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可以形成嵌套中斷標(biāo)志位單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院1. 特點(diǎn)p 5個(gè)中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片外;p 固定的中斷入口地址；p 兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可以形成嵌套；p 通過(guò)SFR進(jìn)行中斷控制和設(shè)置編程。5.2.2 MCS-51單片機(jī)中斷源單片機(jī)中斷源單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.2 MCS-51單片機(jī)中斷源單片機(jī)中

12、斷源2. MCS-51的中斷源p 外部中斷(2個(gè)) 外部中斷0和外部中斷1p 定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷(2個(gè)) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷1p 串行口中斷(1個(gè))單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.3 中斷的控制中斷的控制1、中斷控制(寄存器)p 定時(shí)器控制寄存器-TCONp 串行口控制寄存器-SCONp 中斷允許寄存器-IEp 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器-IP單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.3 中斷的控制中斷的控制u定時(shí)器控制寄存器-TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志1

13、：有請(qǐng)求0：無(wú)請(qǐng)求外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志1：有請(qǐng)求0：無(wú)請(qǐng)求外部中斷觸發(fā)方式控制位1：邊沿觸發(fā)0：電平觸發(fā)T1、T0的運(yùn)行控制位標(biāo)志1：?jiǎn)?dòng)定時(shí)器T1、T0工作0：停止定時(shí)器T1、T0工作單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.3 中斷的控制中斷的控制u串行口控制寄存器-SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI串行口的發(fā)送中斷標(biāo)志 串行口接收中斷標(biāo)志單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院u中斷允許寄存器IEEANANAESET1EX1ET0EX0串行口中斷控制位定時(shí)器1中斷控制位外中斷1中斷控制位定時(shí)器0中斷控制位外中

14、斷0中斷控制位全局中斷控制位說(shuō)明：復(fù)位后IE被清0，禁止一切中斷5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.3 中斷的控制中斷的控制u中斷優(yōu)先級(jí)寄存器-IPNANANAPSPT1PX1PT0PX0串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位定時(shí)器1中斷優(yōu)先級(jí)控制位外中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位定時(shí)器0中斷優(yōu)先級(jí)控制位外中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位1：對(duì)應(yīng)的中斷聲明為高優(yōu)先級(jí)，0：對(duì)應(yīng)的中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院uTCON(Timer controller)中的中斷標(biāo)志位TCON為定時(shí)器T0和T1的

15、控制寄存器，同時(shí)也鎖存T0和T1的溢出中斷源和外部中斷源等。TCON的字節(jié)地址為88H，與中斷源有關(guān)的位如下:5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院pTF1 (Timer Overflow)：定時(shí)器T1溢出中斷標(biāo)志。T1被允許計(jì)數(shù)以后，從初值開始加1計(jì)數(shù)，直至計(jì)滿溢出時(shí)由硬件置TF1=1，向CPU請(qǐng)求中斷。此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后，才由硬件自動(dòng)清0。也可用軟件查詢?cè)摌?biāo)志，并由軟件清0。pTF0：定時(shí)器T0溢出中斷標(biāo)志。其功能、置1和清0與TF1相似。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電

16、子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院pIE1 (Interrupt Enable)：外部中斷1請(qǐng)求標(biāo)志IE1=1時(shí)，外部中斷1向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)，由硬件自動(dòng)清0(邊沿觸發(fā)方式)。如果是電平觸發(fā)方式，則在CPU執(zhí)行完中斷服務(wù)程序之前由外部中斷源撤消有效電平，使IE1清0。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院pIT1 (Interrupt Type)：外部中斷觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT1=0時(shí)，外部中斷1控制為電平觸發(fā)方式。 在這種方式下，CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣/INT1的輸入電平，當(dāng)檢測(cè)為低電平時(shí)，則認(rèn)為有

17、中斷申請(qǐng)，隨即使IE1標(biāo)志置1; 當(dāng)檢測(cè)為高電平時(shí)，則認(rèn)為無(wú)中斷申請(qǐng)或中斷申請(qǐng)已撤除，隨即使IE1標(biāo)志清0。 在電平觸發(fā)方式中，外部中斷輸入/INT1必須保持低電平，直到CPU響應(yīng)該中斷為止，并且在該中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢之前，外部中斷請(qǐng)求信號(hào)必須撤除; 否則，將產(chǎn)生另一次中斷。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 當(dāng)IT1=I時(shí)，外部中斷1控制為邊沿觸發(fā)方式。 在這種方式下，CPU在每一個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣/INT1的輸入電平; 如果相繼的兩次采樣中，一個(gè)周期內(nèi)采樣到/INT1為高電平，接著的下一個(gè)周期內(nèi)采樣到了/INT

18、1為低電平，則使IE1置1。此時(shí)表示外部中斷1正在向CPU申請(qǐng)中斷,IE1標(biāo)志一直保持到該中斷被CPU響應(yīng)時(shí)為止，才由硬件自動(dòng)清0。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器周期內(nèi)采樣一次外部中斷輸入電平，所以采用邊沿觸發(fā)方式時(shí)，為保證CPU在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)由高到低的負(fù)跳變，外部中斷源輸入的高電平和低電平時(shí)間必須保持在12個(gè)振蕩周期以上。p IE0：外部中斷0請(qǐng)求標(biāo)志，其功能與IE1類似。p IT0：外部中斷0觸發(fā)方式控制位，其功能與IT1類似。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理

19、與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院uSCON中的中斷標(biāo)志 (Serial port controller)SCON是串行口控制寄存器。它的字節(jié)地址是98H，其低2位為鎖存串行口的接收中斷和發(fā)送中斷標(biāo)志。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院pTI (Transmit Interrupt)：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志串行口每發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)，便由內(nèi)部硬件自動(dòng)使TI置1，表示串行口發(fā)送器向CPU申請(qǐng)中斷CPU響應(yīng)發(fā)送器中斷請(qǐng)求時(shí)，并不清除TI，所以必須在中斷服務(wù)程序中用CLR T1或ANL SCON , #0FDH等指令清除TI。5.

20、2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院pRI (Receive Interrupt)：串行口接收中斷標(biāo)志。串行口每接收完一幀數(shù)據(jù)，由內(nèi)部硬件自動(dòng)置位R1，使RI=1，表示串行口接收器向CPU申請(qǐng)中斷CPU響應(yīng)接收器中斷請(qǐng)求時(shí)不會(huì)清除RI，必須由用戶在中斷服務(wù)程序中用軟件使RI清0。MCS-51單片機(jī)復(fù)位后，TCON , SCON中各位均清0。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.3 中斷的控制中斷的控制中斷源入口地址外部中斷00003H定時(shí)器0000BH外部中斷1

21、0013H定時(shí)器1001BH串行口0023H2、中斷服務(wù)程序入口地址表單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 由上述可見(jiàn)，各中斷源的中斷入口地址之間只相隔8個(gè)字節(jié)，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的； 因而在實(shí)際應(yīng)用中，通常是在中斷入口地址處存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令(LJMP addr16), addr16就是中斷服務(wù)程序的入口地址。 這樣，可以使中斷服務(wù)程序靈活地安排在64K字節(jié)程序存儲(chǔ)器的任何空間內(nèi)。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院1）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求的撤消 中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后。硬件會(huì)自動(dòng)清

22、TF0或TF1。2）外部中斷請(qǐng)求的撤消 3）串行口中斷請(qǐng)求的撤消 響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無(wú)法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測(cè)試這兩個(gè)中斷標(biāo)志位的狀態(tài)，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才能清除。所以串行口中斷請(qǐng)求的撤消只能用軟件清除CLR TI ；清TI標(biāo)志位CLR RI ；清RI標(biāo)志位3、中斷請(qǐng)求的撤消、中斷請(qǐng)求的撤消 CPU響應(yīng)中斷之后，在中斷返回之前必須撤銷該中斷請(qǐng)求，否則會(huì)引起另一次中斷的發(fā)生。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院外部中斷的觸發(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。n電平觸發(fā)方式 CP

23、U在每個(gè)機(jī)器周期采樣到的外部中斷輸入線的電平。在中斷服務(wù)程序返回之前，外部中斷請(qǐng)求輸入必須無(wú)效（即變?yōu)楦唠娖剑?，否則CPU返回主程序后會(huì)再次響應(yīng)中斷。 適于外中斷以低電平輸入且中斷服務(wù)程序能清除外部中斷請(qǐng)求（即外部中斷輸入電平又變?yōu)楦唠娖剑┑那闆r。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院（1）跳沿方式外部中斷請(qǐng)求的撤消是自動(dòng)撤消的。（2）電平方式外部中斷請(qǐng)求的撤消: 除了標(biāo)志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請(qǐng)求信號(hào)引腳從低電平強(qiáng)制改變?yōu)楦唠娖?，如圖所示。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電

24、子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 只要P1.0端輸出一個(gè)負(fù)脈沖就可以使D觸發(fā)器置“1”，從而撤消了低電平的中斷請(qǐng)求信號(hào)。所需的負(fù)脈沖可增加如下兩條指令得到： ORL P1，#01H ；P1.0為“1” ANL P1，#0FEH；P1.0為“0” 電平方式的外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的完全撤消，是通過(guò)軟硬件相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。5.2.3 中斷的控制中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 思考： 1. 上電復(fù)位時(shí)/INT0、/INT1 為哪幾種觸發(fā)方式？ 2. 上電復(fù)位時(shí)優(yōu)先級(jí)別最高的是誰(shuí)？最低的是誰(shuí)？ 3. RX/TX 的優(yōu)先級(jí)別總是最低的嗎？5.2.3 中斷的控制

25、中斷的控制單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院例1 若允許片內(nèi)2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，禁止其它中斷源的中斷請(qǐng)求。編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段（1）用位操作指令來(lái)編寫如下程序段：CLR ES ；禁止串行口中斷 CLR EX1 ；禁止外部中斷1中斷CLR EX0；禁止外部中斷0中斷單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 SETB ET0 ；允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷 SETB ET1 ；允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷 SETB EA ；CPU開中斷（2）用字節(jié)操作指令來(lái)編

26、寫： MOV IE，#8AH或者用： MOV 0A8H，#8AH ；A8H為IE寄存器字節(jié)地址單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院例2 設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個(gè)外中斷請(qǐng)求為高優(yōu)先級(jí)，其它中斷請(qǐng)求為低優(yōu)先級(jí)。（1）用位操作指令 SETB PX0 ；2個(gè)外中斷為高優(yōu)先級(jí) SETB PX1 CLR PS ；串口為低優(yōu)先級(jí)中斷CLR PT0 ；2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器低優(yōu)先級(jí)中斷CLR PT1單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院（2）用字節(jié)操作指令 MOV IP，#05H或： MOV 0B8H，#05H ； B8H為IP寄存器的字節(jié)地

27、址 單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)（1）中斷響應(yīng)的基本條件 首先，中斷源有中斷請(qǐng)求； 其次，對(duì)應(yīng)中斷源的中斷允許位為1； 第三，CPU開中斷（即EA=1）。 同時(shí)滿足著三個(gè)條件時(shí)，CPU才有可能響應(yīng)中斷。1.中斷響應(yīng)條件單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng) 同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷已在進(jìn)行中; 當(dāng)前的機(jī)器周期還不是正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期(換言之, 正在執(zhí)行的指令完成前, 任何中斷請(qǐng)求都得不到響應(yīng)); 正在執(zhí)行的是一條RETI或者訪問(wèn)特殊功能寄存器 IE或 IP的

28、指令(換言之, 在RETI或讀寫IE或IP之后, 不會(huì)馬上響應(yīng)中斷請(qǐng)求, 而至少執(zhí)行一條其它指令之后才會(huì)響應(yīng))。(2) 中斷不響應(yīng)的條件1、中斷響應(yīng)條件單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院2、中斷響應(yīng)時(shí)間 中斷響應(yīng)時(shí)間：指CPU 查詢到有效中斷標(biāo)志后，PC 轉(zhuǎn)移到矢量入口的時(shí)間。 以外部中斷響應(yīng)為例，說(shuō)明中斷響應(yīng)時(shí)間。CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣/INT0和/INT1電平并鎖存到IE0或IE1標(biāo)志位上，而CPU要在下一個(gè)機(jī)器周期才會(huì)查詢這些標(biāo)志位，這時(shí)如果滿足中斷響應(yīng)條件，CPU便接著執(zhí)行硬件長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口。 調(diào)用指令本身需

29、2個(gè)機(jī)器周期，這樣，從外部中斷請(qǐng)求有效到開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令之間至少需要3個(gè)機(jī)器周期，這是最短的響應(yīng)時(shí)間。5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 如果遇到中斷響應(yīng)受阻的情況，則需要更長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間。 例如，當(dāng)一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在處理，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)行的指令還沒(méi)有進(jìn)行到最后的機(jī)器周期，則所需的附加時(shí)間不會(huì)多于3個(gè)機(jī)器周期，因?yàn)樽铋L(zhǎng)的乘法、除法指令也只需4個(gè)機(jī)器周期； 如果正在執(zhí)行RETI或訪問(wèn)IE，IP的指令，則附加的等待時(shí)間不會(huì)多于5個(gè)機(jī)器周期(完成正在執(zhí)行的指令最多還需1個(gè)機(jī)

30、器周期，加上執(zhí)行最長(zhǎng)的指令需4個(gè)機(jī)器周期)。 這樣，在只有一個(gè)中斷源的情況下，外部中斷響應(yīng)時(shí)間總是在38個(gè)機(jī)器周期之間。5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院CPU對(duì)外部中斷申請(qǐng)信號(hào)的要求如果出現(xiàn)如圖所示的外部中斷申請(qǐng)新號(hào)，則無(wú)論是低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)，都無(wú)法可靠地引起中斷。高電平和低電平的持續(xù)時(shí) 間不可短于一個(gè)機(jī)器周期5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.2.4 中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷請(qǐng)求, 就由硬件完成以下功能: 根據(jù)響應(yīng)的中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)，使相應(yīng)的

31、優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置1；處理的中斷優(yōu)先級(jí)別，然后由中斷系用于指示CPU開始統(tǒng)通過(guò)硬件生成長(zhǎng)調(diào)用指令LCALL；執(zhí)行硬件中斷服務(wù)子程序調(diào)用，并把當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧；把被響應(yīng)的中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址(中斷矢量)送入PC， 從而轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。響應(yīng)中斷程序處理后，清除相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位(串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI和TI除外，由軟件清除)；3、中斷響應(yīng)過(guò)程單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.3 中斷的應(yīng)用中斷的應(yīng)用5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例5.3.2 中斷擴(kuò)展單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.3

32、.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例（1）中斷方式工作時(shí)，軟件部分由包含初始化中斷的主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。需要對(duì)內(nèi)存單元容量、地址空間進(jìn)行合理分配。一方面，需要解決上電位復(fù)位從0000H開始執(zhí)行，安排轉(zhuǎn)移指令指向主程序的實(shí)際入口地址；另一方面，需要解決中斷源、中斷矢量和對(duì)應(yīng)中斷程序?qū)嶋H入口地址的確定和軟件連接問(wèn)題。（2）根據(jù)所需中斷源情況，與中斷源相應(yīng)的IE數(shù)據(jù)位設(shè)置為1.（3）如有多級(jí)中斷，把需要高優(yōu)先級(jí)的中斷源對(duì)應(yīng)的IP的數(shù)據(jù)位設(shè)定為1.1、中斷程序設(shè)計(jì)步驟單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例（4）若用外中斷源/IN

33、T0或/INT1，應(yīng)規(guī)定是低電平還是脈沖下降沿觸發(fā)外部中斷。（5）上電復(fù)位SP=07H,中斷處理需要保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)在片內(nèi)RAM區(qū)選擇一個(gè)棧區(qū)容量和位置。原則是該棧區(qū)不要和其他RAM數(shù)據(jù)區(qū)發(fā)生重疊和沖突，以免發(fā)生信息混亂和丟失，另外需要對(duì)SP從新設(shè)定。（6）設(shè)置IE.7，即對(duì)EA位為1，使CPU全局開中斷，接受中斷源申請(qǐng)。（7）如用定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行通訊的中斷，還需根據(jù)它們的工作機(jī)制進(jìn)行其他的設(shè)置。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)：例1：利用外部中斷0、1 設(shè)計(jì)一個(gè)加1、減1 計(jì)數(shù)器要求： 按動(dòng)開關(guān)K1 實(shí)現(xiàn)加1 計(jì)數(shù)；按動(dòng)K2 實(shí)現(xiàn)減

34、1 計(jì)數(shù)；硬件連線/ INT0 (P3.2 引腳)/ INT1 (P3.3 引腳)5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 主流程：/INT0 中斷服務(wù)流程：/INT1 中斷服務(wù)流程：5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 注意：1. 中斷入口的處理方法2. 中斷程序調(diào)試方法3. 中斷標(biāo)志的變化過(guò)程4. RETI 與RET 的區(qū)別5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 討論：1. 執(zhí)行中斷服務(wù)流

35、程需要多長(zhǎng)時(shí)間？2. 在開關(guān)撥動(dòng)過(guò)程中能夠正常計(jì)數(shù)嗎？3. 如何避免重復(fù)中斷？5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 思考：1. 電平觸發(fā)方式下如何避免重復(fù)中斷? 2. 在電平觸發(fā)方式下中斷會(huì)丟失嗎?3. 在邊沿觸發(fā)方式下應(yīng)注意什么問(wèn)題?5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院 按鍵抖動(dòng)問(wèn)題：5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例 目前的按鍵大多數(shù)采用機(jī)械觸點(diǎn)的閉合、釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的信號(hào)輸入。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，按鍵的閉合及釋放的瞬間不會(huì)馬上穩(wěn)定的通、斷，而會(huì)

36、出現(xiàn)“抖動(dòng)”現(xiàn)象。案件的過(guò)程中電壓信號(hào)變化如下圖所示。其中抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為510ms。這個(gè)抖動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行程序認(rèn)為有多次按鍵情況發(fā)生，導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤的執(zhí)行命令。按鍵防抖方法： 消除抖動(dòng)的方式可以為帶去抖動(dòng)的接口芯片（如8279接口芯片）或去抖電路（雙穩(wěn)態(tài)電路或?yàn)V波電路），也可以采用電路延時(shí)的方法實(shí)現(xiàn)。軟件去抖是采用延時(shí)程序以避開按鍵的抖動(dòng)過(guò)程，進(jìn)入鍵穩(wěn)定狀態(tài)后，在進(jìn)行列線狀態(tài)的輸入和判定。（最常采用的按鍵去抖方式）單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院n基本控制要求：當(dāng)人來(lái)到門口時(shí)，玻璃門能自動(dòng)開門。n硬件：人到門口的檢測(cè)：用一個(gè)按鈕模

37、擬，開門動(dòng)作由P1.0輸出低電平驅(qū)動(dòng)一個(gè)指示燈模擬。n中斷：外部中斷0低電平觸發(fā)方式，外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0響應(yīng)中斷時(shí)，不能由單片機(jī)內(nèi)部硬件自動(dòng)清除。2、中斷程序設(shè)計(jì)示例（P111 例5.1）5.3.1 中斷應(yīng)用實(shí)例中斷應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院5.3.2 中斷擴(kuò)展中斷擴(kuò)展1. 中斷與查詢結(jié)合中斷與查詢結(jié)合 MCS-51單片機(jī)有兩個(gè)外部中斷輸入端，當(dāng)有2個(gè)以上中斷源時(shí)，它的中斷輸入端就不夠了。此時(shí)，可以采用中斷與查詢相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。可以使每個(gè)中斷源都接在同一個(gè)外部中斷輸入端上，同時(shí)利用輸入口線作為多中斷源情況下各中斷源的識(shí)別線。單片機(jī)原理與應(yīng)用單片機(jī)原理與應(yīng)用 光學(xué)與電子信息學(xué)院光學(xué)與電子信息學(xué)院2.中斷擴(kuò)展的電路設(shè)計(jì)中斷擴(kuò)展的電路設(shè)計(jì)INT0INT1P1.3P1.2P1.1P1.0+5VIR1IR2IR3IR4OC門p設(shè)計(jì)思想：?jiǎn)尉€產(chǎn)生中斷，軟件逐個(gè)查詢單線是指只用一根中斷請(qǐng)求輸入線/INT0 (或或/INT1), 把需擴(kuò)展的多個(gè)中斷源輸入線。一方面通過(guò)一個(gè)或非門或非門（或與非門）（或與非門）產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)送給/IN