單片機(jī)第二講-中斷

1、 中斷系統(tǒng)MCS-51系列單片機(jī)2016-3-9中斷系統(tǒng)概述中斷是指計算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計算機(jī)內(nèi)、外的某種原因而必須終止原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去完成相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束之后再返回繼續(xù)執(zhí)行被終止的原程序的過程。2016-3-9n中中斷響應(yīng)過斷響應(yīng)過程程中斷系統(tǒng)概述中斷源向 CPU提出中斷申請的設(shè)備12016-3-9中斷請求向CPU發(fā)出的請求中斷的信號2中斷響應(yīng) CPU在滿足條件的情況下接受中斷申請，終止現(xiàn)行程序的執(zhí)行轉(zhuǎn)而位申請中斷的對象服務(wù)3中斷系統(tǒng)概述中斷服務(wù)程序?yàn)樯暾堉袛嗟膶ο蠓?wù)的程序42016-3-9斷點(diǎn)現(xiàn)行程序被中斷的地址5中斷返回中斷服務(wù)程序結(jié)束后返回到原來程序6中斷系

2、統(tǒng)概述中斷源MCS-51系列單片機(jī)有5個中斷源（8052型有6個）12016-3-9n外部中外部中斷斷 和和n定時定時/計數(shù)器計數(shù)器T0和和T1溢出中斷溢出中斷n串行口的發(fā)送和接收中斷（只占一個中斷源）串行口的發(fā)送和接收中斷（只占一個中斷源）0INT1INT 外部中斷的中斷請求標(biāo)志位及T0和T1的溢出中斷請求標(biāo)志位，鎖存在定時/計數(shù)器的控制寄存器（TCON）中，而串行口對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位則鎖存在串行口的控制寄存器（SCON）中中斷系統(tǒng)概述2016-3-9u中斷源包括中斷請求信號的產(chǎn)生及該信號怎樣被CPU有效地識別。要求中斷請求信號產(chǎn)生一次，只能被CPU接受處理一次，即不能一次中斷申請被CPU

3、響應(yīng)多次。中斷源1u上面所述就涉及到中斷請求信號的及時撤除問題:一旦某個中斷請求得到響應(yīng),CPU必須把它相應(yīng)中斷標(biāo)志位復(fù)位成“0”狀態(tài)。中斷系統(tǒng)概述中斷優(yōu)先級控制22016-3-9n由于在實(shí)際應(yīng)用中往往有多個中斷源，且中斷申請是隨機(jī)的，有時還可能會有多個中斷源同時提出請求，但CPU一次只能響應(yīng)一個中斷源發(fā)出的中斷請求，這時CPU響應(yīng)哪個中斷請求，就需要用軟件或硬件按中斷源工作性質(zhì)的輕重緩急給它們安排一個優(yōu)先順序，即中斷的優(yōu)先級排隊(duì)。n中斷優(yōu)先級別越高則響應(yīng)優(yōu)先權(quán)越高。當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，又有中斷優(yōu)先級更高的中斷申請產(chǎn)生，CPU就會暫停原來的中斷處理程序而轉(zhuǎn)去處理優(yōu)先級別更高的中斷請

4、求，處理完畢后再返回原低級中斷服務(wù)程序，這一過程稱為中斷嵌套。中斷系統(tǒng)概述中斷響應(yīng)過程32016-3-9n1.中斷檢測中斷檢測在每一條指令結(jié)束后，系統(tǒng)會自動檢測中斷請求信號，如果有中斷請求且相應(yīng)的中斷允在每一條指令結(jié)束后，系統(tǒng)會自動檢測中斷請求信號，如果有中斷請求且相應(yīng)的中斷允許位為真（許位為真（CPU允許中斷）時，則響應(yīng)中斷；允許中斷）時，則響應(yīng)中斷；n2.保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場CPU一旦響應(yīng)中斷，中斷系統(tǒng)會自動將當(dāng)前一旦響應(yīng)中斷，中斷系統(tǒng)會自動將當(dāng)前PC內(nèi)容（斷點(diǎn)地址）壓入堆棧保護(hù)起來，但內(nèi)容（斷點(diǎn)地址）壓入堆棧保護(hù)起來，但不保護(hù)不保護(hù)PSW、A和其他寄存器的內(nèi)容，若要對原程序中用到的數(shù)據(jù)和寄存

5、器的內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)需要通過和其他寄存器的內(nèi)容，若要對原程序中用到的數(shù)據(jù)和寄存器的內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)需要通過入棧操作完成。保護(hù)現(xiàn)場前一般要關(guān)中斷，以防止現(xiàn)場保護(hù)過程中有高優(yōu)先級中斷發(fā)生而破壞現(xiàn)場保入棧操作完成。保護(hù)現(xiàn)場前一般要關(guān)中斷，以防止現(xiàn)場保護(hù)過程中有高優(yōu)先級中斷發(fā)生而破壞現(xiàn)場保護(hù)?，F(xiàn)場保護(hù)一般用堆棧指令護(hù)?，F(xiàn)場保護(hù)一般用堆棧指令PUSH將原程序中用到的寄存器壓入堆棧，現(xiàn)場保護(hù)之后要開中斷；將原程序中用到的寄存器壓入堆棧，現(xiàn)場保護(hù)之后要開中斷；n3.中斷服務(wù)中斷服務(wù)通過執(zhí)行中斷服務(wù)程序完成相應(yīng)的功能；通過執(zhí)行中斷服務(wù)程序完成相應(yīng)的功能；n4.清除中斷標(biāo)志位清除中斷標(biāo)志位CPU響應(yīng)中斷后，要清除相應(yīng)的

6、中斷請求標(biāo)志位，以免響應(yīng)中斷后，要清除相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位，以免CPU再次響應(yīng)該中斷；再次響應(yīng)該中斷；n5.恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場中斷服務(wù)完成后，返回前要用彈出堆棧使保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)和寄存器的值彈出，以實(shí)中斷服務(wù)完成后，返回前要用彈出堆棧使保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)和寄存器的值彈出，以實(shí)現(xiàn)恢復(fù)原有數(shù)據(jù)的目的。現(xiàn)恢復(fù)原有數(shù)據(jù)的目的。n6.中斷返回中斷返回此時此時CPU將將PC指針內(nèi)容彈出堆?；謴?fù)斷點(diǎn)，從而使指針內(nèi)容彈出堆棧恢復(fù)斷點(diǎn)，從而使CPU繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。中斷系統(tǒng)概述2016-3-9區(qū)分保護(hù)斷點(diǎn)和保護(hù)現(xiàn)場4n保保護(hù)斷護(hù)斷點(diǎn)是點(diǎn)是將斷將斷點(diǎn)點(diǎn)處處的的PC值保存起來，而保

7、護(hù)現(xiàn)場則是將主程序中使用過的累加器、寄存值保存起來，而保護(hù)現(xiàn)場則是將主程序中使用過的累加器、寄存器和標(biāo)志位等內(nèi)容保護(hù)起來；器和標(biāo)志位等內(nèi)容保護(hù)起來；n保保護(hù)現(xiàn)場護(hù)現(xiàn)場和恢和恢復(fù)現(xiàn)場復(fù)現(xiàn)場是通是通過過在中在中斷斷服服務(wù)務(wù)程序中采用堆程序中采用堆棧棧操作指令操作指令PUSH及及POP實(shí)現(xiàn)的，而實(shí)現(xiàn)的，而保護(hù)斷點(diǎn)、恢復(fù)斷點(diǎn)是由保護(hù)斷點(diǎn)、恢復(fù)斷點(diǎn)是由CPU響應(yīng)中斷和中斷返回時自動完成的。響應(yīng)中斷和中斷返回時自動完成的。中斷系統(tǒng)大大改善了計算機(jī)的性能，主要特點(diǎn)如下：5n有效地解有效地解決決了了CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾，可使與慢速外設(shè)之間的矛盾，可使CPU與外設(shè)并行工作，大大提高了工作效與外設(shè)并行工作，

8、大大提高了工作效率；率；n可以及時處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生的參數(shù)和信息，即計算機(jī)具有實(shí)時處理能力，從而可以及時處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生的參數(shù)和信息，即計算機(jī)具有實(shí)時處理能力，從而提高了控制系統(tǒng)性能；提高了控制系統(tǒng)性能；n使系統(tǒng)具備了處理故障的能力，提高了系統(tǒng)自身的可靠性。使系統(tǒng)具備了處理故障的能力，提高了系統(tǒng)自身的可靠性。2016-3-9MCS-51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造1MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9u5個中斷源含義如下：中斷方式-外部中斷和內(nèi)部中斷32016-3-9n外部中外部中斷斷是指是指從單從單片機(jī)外部引腳片機(jī)外部引腳INT0和和INT1輸入中斷請求信號的中斷，即外部中斷

9、源有輸入中斷請求信號的中斷，即外部中斷源有兩個。兩個。u外部中斷n如如輸輸入入輸輸出的出的請請求、求、實(shí)時時間實(shí)時時間的中的中斷請斷請求、掉求、掉電電或或設(shè)備設(shè)備故障的中故障的中斷請斷請求都可以作求都可以作為為外部中外部中斷斷源，源，從從引腳引腳INT0和和INT1輸入。輸入。MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9u內(nèi)部中斷MCS-51中斷系統(tǒng)n內(nèi)部中斷是單片機(jī)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。內(nèi)部中斷是單片機(jī)芯片內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部中斷有定時單片機(jī)的內(nèi)部中斷有定時/計數(shù)器計數(shù)器T0和和T1的溢出中斷，串行口的發(fā)送接收中斷。的溢出中斷，串行口的發(fā)送接收中斷。n當(dāng)定時當(dāng)定時/計數(shù)器計數(shù)器T0

10、和和T1的定時或計數(shù)到了時，硬件自動置位的定時或計數(shù)到了時，硬件自動置位TCON的的TF0或或TF1，向，向CPU申申請中斷；請中斷；CPU響應(yīng)中斷而轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件自動將響應(yīng)中斷而轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時，由硬件自動將TF0或或TF1清零，即清零，即CPU響響應(yīng)中斷后能自動撤銷中斷請求信號。應(yīng)中斷后能自動撤銷中斷請求信號。n當(dāng)串行口發(fā)送或接收一楨數(shù)據(jù)時，由硬件自動置位當(dāng)串行口發(fā)送或接收一楨數(shù)據(jù)時，由硬件自動置位SCON的的TI或或RI，以此向，以此向CPU申請中斷申請中斷；CPU響應(yīng)后，硬件不能自動將響應(yīng)后，硬件不能自動將TI或或RI清零，必須由用戶采用軟件方法將清零，必須由用戶采用軟件

11、方法將TI或或RI清零，來清零，來撤除中斷請求信號。撤除中斷請求信號。中斷控制寄存器42016-3-9nMCS-51中斷系統(tǒng)在中斷系統(tǒng)在4個特殊功能寄存器下工作。分別是：定時個特殊功能寄存器下工作。分別是：定時/計數(shù)器控制寄存器（計數(shù)器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（、串行口控制寄存器（SCON）、中斷允許控制寄存器（）、中斷允許控制寄存器（IE)和中斷優(yōu)先級控制寄存器（和中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）TCON中各位定義1.中斷請求控制中斷請求控制（1）TCON中的中斷請求標(biāo)志位中的中斷請求標(biāo)志位 TCON為定時為定時/計數(shù)器控制寄存器，其字節(jié)地址位計數(shù)器控制寄存器，其字節(jié)地址位88H

12、，可位尋址，位地址范圍，可位尋址，位地址范圍88H8FH。這個寄存器由兩個作用，即除了控制定時這個寄存器由兩個作用，即除了控制定時/計數(shù)器計數(shù)器T0和和T1的溢出中斷外，還控制外部中斷的觸發(fā)的溢出中斷外，還控制外部中斷的觸發(fā)方式和鎖存外部中斷請求標(biāo)志位。方式和鎖存外部中斷請求標(biāo)志位。MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9uTCON中各位含義如下：nIT0：外部中斷：外部中斷0（INT0）的觸發(fā)方式控制位。當(dāng)）的觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT0=0時，時，INT0為電平觸發(fā)方式，低電平觸為電平觸發(fā)方式，低電平觸發(fā)有效；當(dāng)發(fā)有效；當(dāng)IT0=1時，時，0INT為邊沿觸發(fā)方式，下降沿觸發(fā)有效。為邊沿觸發(fā)方式，下

13、降沿觸發(fā)有效。nIT1：外部中斷：外部中斷1（INT1）的觸發(fā)方式控制位。當(dāng)）的觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT1=0時，時，1INT為電平觸發(fā)方式，低電平觸為電平觸發(fā)方式，低電平觸發(fā)有效；當(dāng)發(fā)有效；當(dāng)IT1=1時，時，1INT為邊沿觸發(fā)方式，下降沿觸發(fā)有效。為邊沿觸發(fā)方式，下降沿觸發(fā)有效。 MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9nIE0：外部中斷：外部中斷0（INT0）的中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷）的中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷0（INT0）的觸發(fā)請求有效時，硬）的觸發(fā)請求有效時，硬件電路自動將該位置件電路自動將該位置1，否則清，否則清0。換句話說，當(dāng)。換句話說，當(dāng)IE0=1時，表明外部中斷時，表明外部中

14、斷0正在向正在向CPU申請中申請中斷；當(dāng)斷；當(dāng)IE0=0時，則表明外部中斷時，則表明外部中斷0沒有向沒有向CPU申請中斷。當(dāng)申請中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷后，由硬件自動響應(yīng)該中斷后，由硬件自動將該位清將該位清0，不需用專門的語句將該位清，不需用專門的語句將該位清0。nIE1：外部中斷：外部中斷1（INT1）的中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷）的中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷1（INT1）的觸發(fā)請求有效時，硬）的觸發(fā)請求有效時，硬件電路自動將該位置件電路自動將該位置1，否則清，否則清0。換句話說，當(dāng)。換句話說，當(dāng)IE1=1時，表明外部中斷時，表明外部中斷1正在向正在向CPU申請中申請中斷；當(dāng)斷；當(dāng)IE1=0

15、時，則表明外部中斷時，則表明外部中斷1沒有向沒有向CPU申請中斷。當(dāng)申請中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷后，由硬件自動響應(yīng)該中斷后，由硬件自動將該位清將該位清0，不需用專門的語句將該位清，不需用專門的語句將該位清0。 uTCON中各位含義如下：MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9nTF0：定時：定時/計數(shù)器計數(shù)器0（T0）的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)定時）的溢出中斷標(biāo)志位。當(dāng)定時/計數(shù)器計數(shù)器0計滿溢出時，由硬件自動將計滿溢出時，由硬件自動將TF0置置1，并向，并向CPU發(fā)出中斷請求，當(dāng)發(fā)出中斷請求，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動將該響應(yīng)該中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動將該位清位清0，不

16、需用專門的語句將該位清，不需用專門的語句將該位清0。需要說明的是：如果使用定時。需要說明的是：如果使用定時/計數(shù)器的中斷功能，則計數(shù)器的中斷功能，則該位完全不用人為操作，硬件電路會自動將該位置該位完全不用人為操作，硬件電路會自動將該位置1、清、清0，但是如果中斷被屏蔽，使用軟件，但是如果中斷被屏蔽，使用軟件查詢方式去處理該位時，則需用專門語句將該位清查詢方式去處理該位時，則需用專門語句將該位清0。 nTF1：定時：定時/計數(shù)器計數(shù)器1（T1）的溢出中斷標(biāo)志位。其功能及使用方法同）的溢出中斷標(biāo)志位。其功能及使用方法同TF0。uTCON中各位含義如下：nTR0及及TR1這兩個位與中斷無關(guān)，僅與定時

17、這兩個位與中斷無關(guān)，僅與定時/計數(shù)器有關(guān)。計數(shù)器有關(guān)。MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9（2）SCON中的中斷請求標(biāo)志位中的中斷請求標(biāo)志位 TCON為串行口控制寄存器，其字節(jié)地址位為串行口控制寄存器，其字節(jié)地址位98H，可位尋址，位地址范圍，可位尋址，位地址范圍98H9FH。串行口的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)中斷請求標(biāo)志位（串行口的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)中斷請求標(biāo)志位（RI和和TI）被鎖存在串行口控制寄存器）被鎖存在串行口控制寄存器SCON中。中。SCON中各位定義MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9uSCON中TI和RI含義如下：nTI：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。CPU將一個數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩

18、沖器將一個數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時，就啟動發(fā)送，每發(fā)時，就啟動發(fā)送，每發(fā)送完一楨串行數(shù)據(jù)后，硬件置位送完一楨串行數(shù)據(jù)后，硬件置位TI。但。但CPU響應(yīng)中斷時，并不清除響應(yīng)中斷時，并不清除TI中斷標(biāo)志，必須在中中斷標(biāo)志，必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對斷服務(wù)程序中由軟件對TI清零。清零。nRI:串行口接收中斷標(biāo)志位。在串行口允許接收時，每接收完一楨數(shù)據(jù)，由硬件自動將串行口接收中斷標(biāo)志位。在串行口允許接收時，每接收完一楨數(shù)據(jù)，由硬件自動將RI位位置置1。CPU響應(yīng)中斷時，并不清楚響應(yīng)中斷時，并不清楚RI中斷標(biāo)志，也必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對中斷標(biāo)志，也必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對RI清零清零。M

19、CS-51中斷系統(tǒng)中斷允許控制22016-3-9uMCS-51對中斷源的開放或屏蔽是由中斷允許控制寄存器（IE）控制的。IE的字節(jié)地址位A8H，即可按字節(jié)尋址，也可按位尋址，地址范圍為A8HAFH。通過對IE的各位置1或清零操作，實(shí)現(xiàn)開放或屏蔽某個中斷。中斷允許控制寄存器（IE）中的有關(guān)位定義MCS-51中斷系統(tǒng)IE有關(guān)位定義如下：12016-3-9nEA：即：即Enable All的縮寫，全局中斷允許控制位。當(dāng)?shù)目s寫，全局中斷允許控制位。當(dāng)EA=0時，則所有中斷均被禁止；當(dāng)時，則所有中斷均被禁止；當(dāng)EA=1時，全局中斷允許打開，在此條件下，由各個中斷源的中斷控制位確定相應(yīng)的中斷允許時，全局中

20、斷允許打開，在此條件下，由各個中斷源的中斷控制位確定相應(yīng)的中斷允許或禁止。換言之，或禁止。換言之，EA就是各種中斷源的總開關(guān)。就是各種中斷源的總開關(guān)。nES:串行口中斷允許控制。當(dāng)串行口中斷允許控制。當(dāng)ES=0時，屏蔽所有中斷；當(dāng)時，屏蔽所有中斷；當(dāng)ES=1且且EA=1時，開放串行口中斷。時，開放串行口中斷。nEX0：外部中斷：外部中斷0（0INT）的中斷允許位。如果）的中斷允許位。如果EX0置置1，則允許外部中斷，則允許外部中斷0中斷，否則禁止外中斷，否則禁止外部中斷部中斷0中斷。中斷。 MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9uIE有關(guān)位含義義如下：nET0：定時：定時/計數(shù)器計數(shù)器0的中斷允

21、許位。如果的中斷允許位。如果ET0置置1，則允許定時，則允許定時/計數(shù)器計數(shù)器0中斷，否則禁止定中斷，否則禁止定時時/計數(shù)器計數(shù)器0中斷。中斷。nEX1：外部中斷：外部中斷1（1INT）的中斷允許位。如果）的中斷允許位。如果EX1置置1，則允許外部中斷，則允許外部中斷1中斷，否則禁止中斷，否則禁止外部中斷外部中斷1中斷。中斷。nET1：定時：定時/計數(shù)器計數(shù)器1的中斷允許位。如果的中斷允許位。如果ET1置置1，則允許定時，則允許定時/計數(shù)器計數(shù)器1中斷，否則禁止定中斷，否則禁止定時時/計數(shù)器計數(shù)器1中斷。中斷。n例如：如果我們要設(shè)置允許外部中斷例如：如果我們要設(shè)置允許外部中斷0、定時、定時/計

22、數(shù)器計數(shù)器1中斷允許，其他中斷不允許，則中斷允許，其他中斷不允許，則IE寄寄存器各位取值如表存器各位取值如表5-3所示。所示。 IE寄存器各位取值MCS-51中斷系統(tǒng)2016-3-9MCS-51中斷系統(tǒng)u例：若允許片內(nèi)兩個定時/計數(shù)器中斷，禁止其他中斷源的中斷請求，試編寫出設(shè)置IE的相應(yīng)指令n1.用位操作指令用位操作指令 CLR EX0 ;禁止外部中斷禁止外部中斷0中斷中斷 CLR EX1 ;禁止外部中斷禁止外部中斷1中斷中斷 CLR ES ;禁止串行口中斷禁止串行口中斷 SETB ET0 ;允許定時允許定時/計數(shù)器計數(shù)器T0中斷中斷 SETB ET1 ;允許定時允許定時/計數(shù)器計數(shù)器T1中斷中斷 SETB EA ;CPU開中斷開中斷n2.用字節(jié)操作指令用字節(jié)操作指令 MOV IE， #8AH 或或MOV A8，#8AH ；IE寄存器的字節(jié)地址為寄存器的字節(jié)地址為A8H2016-3-9uMCS-51單片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級，每一個中斷請求源均可編程為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，從而實(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套。中斷優(yōu)先級控制IP