單片機(jī)原理及應(yīng)用05第五章MCS-51的中斷系統(tǒng)

1、5.1 I/O接口的作用/功能/定義5.2 數(shù)據(jù)的輸入/輸出傳送方式(fngsh)5.3 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)5.4 中斷的舉例05第五章 MCS-51的中斷(zhngdun)系統(tǒng)共三十頁5.1 I/O接口的作用/功能(gngnng)/定義數(shù)據(jù)(shj)性質(zhì)不同數(shù)據(jù)協(xié)議/格式不同速度不一致所需功率/電平不匹配所需測控點(diǎn)數(shù)量不匹配 計(jì)算機(jī)/單片機(jī)與外設(shè)之間起橋梁的 電路或部件接口(interface)。 協(xié)調(diào)兩者間的差異。 一、作用共三十頁口地址 可尋址的寄存器/端口地址由選用(xunyng)的地址線條數(shù)與地址線名決定二、接口(ji ku)與端口地址線條數(shù)n決定：尋址范圍 = 2nMCS-51尋址范

2、圍 = 216 = 65536 = 64K字節(jié)地址線在地址總線中的序名決定具體地址一個端口可能有多個口地址；一個口地址只能唯一地指向某個端口。本課程中講到的接口可以是器件電路板卡設(shè)備/裝置 共三十頁站在單片機(jī)/計(jì)算機(jī)一側(cè)來看待上述過程(guchng)叫編址。 站在單片機(jī)/計(jì)算機(jī)外側(cè)來看待上述過程叫譯碼。接口地址的編址/譯碼/尋址概念：通過適當(dāng)?shù)牡刂肪€(或控制線，或I/O線),物理上形成(xngchng)某個或某些片選/使能等信號，實(shí)現(xiàn)與接口對象的一一對應(yīng)的過程。通過軟件與譯碼電路硬件實(shí)現(xiàn)對外設(shè)的片選或使能控制過程叫尋址。共三十頁編址是設(shè)計(jì)(shj)過程（在先）譯碼和尋址是應(yīng)用過程（在后）對I/

3、O與存儲器編址通常有兩種方式：獨(dú)立編址方式：I/O與存儲器分別編址 (例如(lr)IBM-PC)統(tǒng)一編址方式：I/O與存儲器合在一起編址(單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng))三、編址方式共三十頁A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P0口是低8位地址(dzh)與數(shù)據(jù)復(fù)用口A7/D7 A6/D6 A5/D5 A4/D4 A3/D3 A2/D2 A1/D1 A0/D0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P2口是高8位地址(dzh)口單片機(jī)對外部器件實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)的“片選”通常要用

4、單片機(jī)的地址總線A15A0中的部分或全部，甚至也可以用某些I/O線。共三十頁P(yáng)2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0RAM （2K） A10 A9 A8P2.5 做 RAM 片選線 （0000H07FFH）P2.2,P2.1,P2.0與P0口共同尋址 2K字節(jié)存儲單元(cn ch dn yun)地址范圍： XX0X X000 0000 0000 XX0X X111 1111 11111、線選尋址：用一條(y tio)或幾條地址線對外尋址 MCS-51單片機(jī)AD7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0共三十頁P(yáng)2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0R

5、AM （2K） A10 A9 A8P2.7 做輸出(shch)鎖存器的片選線 地址范圍：0XXX XXXX XXXX XXXXMCS-51單片機(jī)AD7-0D7-0D7-0Q7-0P2.6 做輸入(shr)緩沖器的片選線 地址范圍：X0XX XXXX XXXX XXXX鎖存器緩沖器(例:7FFFH)(例:0BFFFH)共三十頁常用(chn yn)譯碼器件： 74LS138：3-8譯碼器2、譯碼尋址：用地址(dzh)線加譯碼器件對外尋址 P2.7P2.5P2.6/CE/CE/CEP0.7-P0.074LS138Y0ABCG G2A G2B0#1#2#+5VMCS-51Y1Y2Y7/CE74LS13

6、9：雙2-4譯碼器共三十頁5.2 數(shù)據(jù)(shj)的輸入/輸出傳送方式查詢(chxn)傳送方式(LOOK UP)：傳送前一方先查詢另一方的狀態(tài)，若已經(jīng)準(zhǔn)備好就傳送，否則就繼續(xù)查詢/等待一、數(shù)據(jù)的輸入/輸出傳送方式無條件傳送方式：一方對另一方來說總是準(zhǔn)備好的直接存儲器存取方式(DMA)：雙方直接通過總線傳送數(shù)據(jù), 不經(jīng)CPU中轉(zhuǎn)中斷傳送方式(IRQ)：一方通過申請中斷的方式與另一方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送共三十頁 數(shù)據(jù)傳送的雙方平時(shí)(pngsh)各自做自己的工作，一旦甲方要求與乙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，就主動發(fā)出信號提出申請，乙方接到申請后若同意傳送，安排好當(dāng)前的工作，再響應(yīng)與甲方發(fā)生數(shù)據(jù)傳送。完事后，回去繼續(xù)做打斷

7、前的工作。中斷功能強(qiáng)弱是計(jì)算機(jī)性能優(yōu)劣的重要標(biāo)志提高CPU效率(xio l) 解決速度矛盾 實(shí)現(xiàn)并行工作 應(yīng)付突發(fā)事件二、中斷傳送方式特點(diǎn)共三十頁中斷源 中斷申請開放中斷保護(hù)現(xiàn)場中斷服務(wù)恢復(fù)(huf)現(xiàn)場中斷返回中斷涉及的幾個(j )環(huán)節(jié)（前面提到的甲方）（甲方發(fā)出信號提出申請）（乙方同意傳送）（安排好當(dāng)前的工作）（響應(yīng)乙方的要求）（完事后，回去）（繼續(xù)做打斷前的工作）共三十頁5.3單片機(jī)的中斷(zhngdun)系統(tǒng) CPU在每個機(jī)器周期的S5P2期間，會自動查詢各個(gg)中斷申請標(biāo)志位，若查到某標(biāo)志位被置位,將啟動中斷機(jī)制。一、51子系列允許5個(52子系列6個)中斷源 2個外部中斷請求：

8、INT0，INT1 2個片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1中斷請求： TF0，TF1，(TF252子系列有T2） 1個串行口中斷請求：TI/RI二、CPU識別中斷申請的依據(jù)：5.3.1單片機(jī)的中斷源共三十頁CPU 在每個機(jī)器周期的S5P2期間，會自動查詢各個中斷申請標(biāo)志(biozh)位，若查到某標(biāo)志位被置位,將啟動中斷機(jī)制。CPU識別(shbi)中斷申請的依據(jù)：Tc=1/fosc Ts=6Tc Tm=12Tc=6TsTcTsTmTmS5S6S4S3S2S5S6S4S3S2S1此圖見P.40共三十頁TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONTF0/TF1：定時(shí)器溢出中斷申請

9、(shnqng)標(biāo)志位： =0：定時(shí)器未溢出； =1：定時(shí)器溢出申請中斷，進(jìn)中斷后自動清零。TR0/TR1：定時(shí)器運(yùn)行啟?？刂莆唬?=0：定時(shí)器停止(tngzh)運(yùn)行； =1：定時(shí)器啟動運(yùn)行。TCON：Timer控制寄存器，是管理定時(shí)器工作的SFR（其中低4位管外部中斷）共三十頁TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONIE0/IE1：外部中斷申請(shnqng)標(biāo)志位： =0：沒有外部中斷申請； =1：有外部中斷申請。IT0/IT1：外部中斷請求的觸發(fā)方式選擇位： =0：在INT0/INT1端申請(shnqng)中斷的信號低電平有效; =1：在INT0/INT1端

10、申請中斷的信號負(fù)跳變有效.TCON：Timer控制寄存器，低4位管理外部中斷共三十頁在CPU已經(jīng)開放了外部中斷允許的前提下：在INT0/INT1引腳輸入一個負(fù)脈沖或低電平， TCON寄存器中的IE0/IE1標(biāo)志位自動(zdng)變“1”，檢測到IE0/IE1變“1”后,將產(chǎn)生指令： LCALL 0003H(/0013H)執(zhí)行中斷服務(wù)程序,并將IE0/IE1標(biāo)志位自動清“0”,以備下次申請。5.3.2外部中斷(INT0,INT1)申請(shnqng)過程共三十頁一、單片機(jī)的中斷(zhngdun)矢量與優(yōu)先級中斷矢量： MCS-51單片機(jī)的 5 個中斷源分別對應(yīng)有各自的中斷服務(wù)程序入口(r ku)

11、地址中斷矢量000BHTF0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0(T0)002BHTF2定時(shí)/計(jì)數(shù)器2(T2)0023HRI/TI串行口接收/發(fā)送001BHTF1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1(T1)0013HIE1外部中斷1( INT1)0003HIE0外部中斷0( INT0)中斷優(yōu)先級中斷矢量申請標(biāo)志中 斷 源最高優(yōu)先級最低優(yōu)先級共三十頁 PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0IPPX0/PX1：INT0/1優(yōu)先級控制(kngzh)位： =0 時(shí)屬低優(yōu)先級； =1 時(shí)屬高優(yōu)先級。PT0/PT1/PT2：T0/1/2中斷優(yōu)先級控制位： =0 時(shí)屬低優(yōu)先級； =1 時(shí)屬高優(yōu)先級。PS1：串行口中斷優(yōu)先級控制位： =0 時(shí)屬低

12、優(yōu)先級； =1 時(shí)屬高優(yōu)先級。(0B8H)共三十頁對同時(shí)發(fā)生多個(du )中斷申請時(shí)：不同優(yōu)先級的中斷同時(shí)申請(很難遇到) 先高后低相同優(yōu)先級的中斷同時(shí)申請(很難遇到) 按序執(zhí)行正處理低優(yōu)先級中斷又接到高級別中斷 高打斷低正處理高優(yōu)先級中斷又接到低級別中斷 高不理低中斷優(yōu)先級處理(chl)原則共三十頁沒有同級的中斷或更高級(goj)別的中斷正在處理；在中斷源提出了中斷申請且CPU此前已經(jīng)允許中斷的前提下，還須滿足以下(yxi)三個條件:正在執(zhí)行的指令必須執(zhí)行完最后 1個機(jī)器周期；若正在執(zhí)行RETI，或正在訪問IE或IP寄存器,須執(zhí)行完上述指令和下一條指令以后方能響應(yīng)中斷。共三十頁 EA ET2

13、 ES ET1 EX1 ET0 EX0IE中斷(zhngdun)允許寄存器IE (0A8H) EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位： 分別是INT0/1，Timer0/1，串行口的中斷允許控制位: =0 時(shí)禁止(jnzh)中斷； =1 時(shí)允許中斷。ET2：T2中斷允許控制位（僅52子系列有） =0 時(shí)禁止中斷； =1 時(shí)允許中斷。EA：總的中斷允許控制位（總開關(guān)）： =0 時(shí)禁止全部中斷；=1 時(shí)允許中斷。共三十頁二、中斷系統(tǒng)(xtng)硬件結(jié)構(gòu)注:各中斷允許(ynx)控制位=0,開關(guān)斷開； =1,開關(guān)接通IE0EX0TF0IE1TF1TIESET1EX1ET0外部中斷 請求0外部中斷 請

14、求1內(nèi)部 定時(shí)器0內(nèi)部 定時(shí)器1內(nèi)部 串行口TRRIIE寄存器 EA位IP寄存器各單路開關(guān)總開關(guān)中斷源標(biāo)志位查詢機(jī)構(gòu)高中斷級中斷請求低中斷級中斷請求中斷入口中斷源標(biāo)志位INT0INT1中斷入口中斷源標(biāo)志位共三十頁三、外部中斷(zhngdun)及中斷請求的撤除低電平/負(fù)脈沖(michng)INT0/INT1引腳可觸發(fā)中斷TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON (88H)IT0/IT1：INT0/1的觸發(fā)方式選擇位： IT0/IT1 =0 時(shí)，INT0/INT1是低電平有效； IT0/IT1 =1 時(shí)，INT0/INT1是負(fù)跳變有效。低電平觸發(fā) 引腳上的低電平須持續(xù)

15、到中斷發(fā)生。若中斷返回前仍未及時(shí)撤除低電平,將再次中斷。負(fù)脈沖觸發(fā) CPU在前一機(jī)器周期采到INT0/INT1引腳為高,后一機(jī)器周期采到為低才認(rèn)為是一次中斷請求。CPU 可記憶申請、可自動撤除中斷申請。共三十頁外部低電平中斷(zhngdun)的撤除外來(wili)的低電平反相CLK端產(chǎn)生上跳沿 D端的“0”打到Q端申請中斷INTxP1.0CLKSQD外來中斷申請信號(低電平)MCS-5174LS74S=0 則 Q=1中斷返回前對P1.0送“0” 令Q端變?yōu)椤?”指令如下： ANL P1，#0FEH = CLR P1.0 ;令Q端置“1” ORL P1, #01H = SETB P1.0 ;令S

16、端置“1”,以免下次中斷來時(shí)Q端不能變“0”共三十頁四、中斷(zhngdun)應(yīng)用前后要做的幾項(xiàng)工作 中斷前 開中斷允許：必須 選擇優(yōu)先級：根據(jù)需要選擇，可有/可無 設(shè)置控制(kngzh)位：INTx觸發(fā)方式(ITx) TxTCON,TMOD,TRx,初值 RI/TISCON,REN,RB8,TB8,中斷后進(jìn)入中斷服務(wù)后：保護(hù)現(xiàn)場，關(guān)中斷，退出中斷服務(wù)前：恢復(fù)現(xiàn)場,開中斷,設(shè)Tx的初 值,清TI/RI,中斷服務(wù)程序的最后一條指令必是 RETI共三十頁通過外部中斷(zhngdun)1,在中斷服務(wù)中將B寄存器里的內(nèi)容左環(huán)移一位。 已知: (B)=01h,要求采用邊沿觸發(fā),低優(yōu)先級。此例的實(shí)際意義：

17、在INT1引腳接一個按鈕開關(guān)到地，每按一下(yxi)按鈕就申請一次中斷，中斷服務(wù)則是：依次點(diǎn)亮八盞燈中的一盞。 5.4 中斷應(yīng)用的舉例共三十頁中斷應(yīng)用程序(chngx)舉例：通過外部中斷1,在中斷服務(wù)中將B寄存器里的內(nèi)容左環(huán)移一位。 已知: (B)=01h,要求采用(ciyng)邊沿觸發(fā),低優(yōu)先級。此例的實(shí)際意義：在INT1引腳接一個按鈕開關(guān)到地，每按一下按鈕就申請一次中斷，中斷服務(wù)則是：依次點(diǎn)亮八盞燈中的一盞。 P1.0P1.7INT1300共三十頁 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ;中斷矢量 LJMP INTMAIN：SETB EA ;開總中斷允許(ynx)“開關(guān)” SETB EX1 ;開分中斷允許“開關(guān)” CLR PX1 ;0 優(yōu)先級（也可不要此句） SETB IT1 ;邊沿觸發(fā) MOV B,#01H ;給 B 寄存器賦初值HERE：SJMP HERE ;原地等待中斷申請INT：MOV A，B ;自B寄存器中取數(shù) RL A ;左環(huán)移一次 MOV B，A ;存回B,備下次(xi c)取用 (MOV P1，A) ;輸出到P1口 RETI ;中斷返回中斷服 務(wù)程序共三十頁內(nèi)容摘要5.1 I/O接口的作用/功能/定義。本課程(kchng)中講到的接口