第6講 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)-陳裕國(guó)

MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)1 MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

（1）中斷概念

（2）中斷源及中斷矢量 （3）中斷響應(yīng)的條件 （4）中斷響應(yīng)的過程 （5）中斷控制寄存器IE、IP （6）中斷初始化2

中斷程序設(shè)計(jì)及舉例1

MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)（1）中斷概念：中斷就是指主程序執(zhí)行到中間某處時(shí)，被打斷轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一稱為“中斷服務(wù)子程序”的程序，處理完畢之后再返回到原來被打斷的地方繼續(xù)執(zhí)行主程序的過程。從程序轉(zhuǎn)移的角度來看就是把中斷處的PC值暫時(shí)保存起來，而代之以中斷服務(wù)子程序的入口地址，當(dāng)處理完畢后，再把原來保存的PC值送回PC（恢復(fù)PC），主程序便繼續(xù)順序執(zhí)行。返回（2）中斷源及中斷矢量

1）中斷源

中斷源指引起中斷的原因，或能發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)的外部設(shè)備。通常的中斷源有：

1)輸入/輸出設(shè)備；

2)外部存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)器；

3)外部時(shí)鐘；

4)故障源；

5)為調(diào)試程序而人為設(shè)置的中斷點(diǎn)。接下頁MCS51單片機(jī)的中斷源與中斷結(jié)構(gòu)：接下頁

外部中斷（INT0和INT1），分別根據(jù)TCON寄存器中IT0和IT1的置位情況，可以有電平觸發(fā)和跳變觸發(fā)兩種。當(dāng)跳變觸發(fā)時(shí)INT0和INT1上的負(fù)跳變分別置位觸發(fā)標(biāo)志IE0和IE1并引起中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)并通過矢量地址轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，硬件自動(dòng)清零觸發(fā)標(biāo)志，也就是可自動(dòng)撤除中斷請(qǐng)求信號(hào)。

由于每個(gè)機(jī)器周期外部中斷被采樣一次，所以中斷引腳上的高/低電平變化必須至少保持有一個(gè)周期為高，下一個(gè)周期為低，才能使CPU檢測(cè)到有跳變發(fā)生，從而置位中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0和IE1。當(dāng)電平觸發(fā)時(shí)，INT0和INT1上的低電平分別置位觸發(fā)標(biāo)志IE0和IE1，并引起中斷。接下頁

定時(shí)器中斷是由在寄存器溢出時(shí)使溢出觸發(fā)標(biāo)志TF置位所引起的，CPU響應(yīng)后溢出標(biāo)志TF自動(dòng)清零。

串行口中斷由RI和TI通過或門進(jìn)行觸發(fā)，當(dāng)CPU響應(yīng)并通過中斷矢量地址轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，首先需要判斷RI和TI之中哪個(gè)是中斷源，由于RI和TI不能由硬件自動(dòng)復(fù)位，因此只能由軟件清除。接下頁

綜上所述，各種中斷實(shí)際上是由IE、TF或RI/TI各觸發(fā)標(biāo)志位置位所引起的，它們的置位可以分別由實(shí)際的外部中斷請(qǐng)求信號(hào)，定時(shí)器溢出或發(fā)送/接收一幀信號(hào)所引起，但我們也可以通過軟件對(duì)它們置位，其效果和硬件置位一樣，這種人為地用軟件產(chǎn)生中斷，是51機(jī)的一大特點(diǎn)。接下頁2）中斷矢量（什么是中斷矢量？）

矢量中斷：當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，CPU轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的入口地址，中斷矢量是固定的。每個(gè)入口地址之間相距8個(gè)存儲(chǔ)單元，即每一個(gè)入口可以擁有8個(gè)單元，若中斷服務(wù)程序短，可直接放在這8個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)，若放不下，可在中斷矢量指向的地址入口處放一無條件轉(zhuǎn)移指令（如：LJMPSTART），以轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的實(shí)際中斷服務(wù)程序入口地址上去（以START作為標(biāo)號(hào)的一段程序）。地址中斷源0000HRESET（非中斷）0003HINT0中斷000BHT0中斷0013HINT1中斷001BHT1中斷0023H串行口中斷002BHT2返回（3）中斷響應(yīng)的條件

單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期對(duì)所有的中斷源進(jìn)行順序檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有中斷源請(qǐng)求，便根據(jù)下列條件決定是否響應(yīng)。

MSC-51單片機(jī)中斷響應(yīng)條件是：中斷源有請(qǐng)求，中斷允許寄存器IE相應(yīng)位置“1”，CPU開中斷（EA=1）且：接下頁①CPU不在處理同級(jí)的或更高優(yōu)先級(jí)的中斷；②現(xiàn)行的機(jī)器周期是所執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期；③CPU正在執(zhí)行的指令不是RETI或任何訪問IE/IP的指令同時(shí)滿足上述三個(gè)條件的情況下，MCS-51單片機(jī)才可響應(yīng)中斷源的請(qǐng)求。在同一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)別內(nèi)部，中斷級(jí)別從高到低（即內(nèi)部硬件查詢次序）依次為：INT0>T0>INT1>T1>串口中斷（3）中斷響應(yīng)的條件返回（4）中斷響應(yīng)的過程

在響應(yīng)中斷的過程中，MCS-51單片機(jī)必須做以下三件事：①將相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器置位（指明CPU開始處理的中斷優(yōu)先級(jí)別）(對(duì)MCS51？)②清中斷標(biāo)志（TI和RI外）。③執(zhí)行一個(gè)硬件子程序：把中斷的斷點(diǎn)地址，也就是當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器PC中的內(nèi)容壓入堆棧，將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口送給PC。返回（5）中斷控制寄存器IE、IP

1）中斷允許控制寄存器（IE）

51沒有專門的開、關(guān)中斷指令。中斷的允許/禁止由SFR中的IE實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷控制。所謂兩級(jí)控制是指有一個(gè)總的中斷控制位EA：當(dāng)EA=0時(shí)，關(guān)閉所有的中斷請(qǐng)求；當(dāng)EA=1時(shí)，對(duì)每個(gè)中斷源的中斷申請(qǐng)是否開放，還要看各個(gè)中斷源的中斷允許控制位的狀態(tài)。接下頁各狀態(tài)位，若該位置1，則允許該位控制的中斷源開放；反之則禁止中斷。接下頁

用戶可以用位操作指令或字節(jié)操作指令進(jìn)行設(shè)定。例如：要求INT0、T0中斷開放，其它三個(gè)中斷源禁止，可用以下指令實(shí)現(xiàn)：

MOVIE，#10000011B；IE83H

等效于：

SETBEA；開放總中斷允許SETBEX0；開放外部中斷0（INT0）

SETBET0；開放定時(shí)器中斷0（T0）接下頁2）定時(shí)器控制寄存器（TCON）軟件控制（人為）SETBTR0；啟動(dòng)定時(shí)器0什么是邊沿觸發(fā)？什么是電平觸發(fā)？接下頁3）串口控制寄存器（SCON）①CPU響應(yīng)串行口中斷后，內(nèi)部硬件不能對(duì)TI、RI清除，必須通過軟件清“0”。②RI、TI的中斷入口都是0023H，所以CPU響應(yīng)后轉(zhuǎn)入0023H開始執(zhí)行服務(wù)程序，首先必須判斷是RI中斷還是TI中斷，然后進(jìn)行相應(yīng)服務(wù)。接下頁4）中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）由IP設(shè)定5個(gè)中斷源實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)。在操作時(shí)可歸納為三條基本原則：

⑴低優(yōu)先級(jí)中斷處理可被高優(yōu)先級(jí)中斷源申請(qǐng)所打斷，反之則不能。

⑵任何一種中斷源，不管它是高級(jí)還是低級(jí)的，一旦被CPU響應(yīng)中斷，就不會(huì)被它的同級(jí)中斷源所中斷。

⑶若兩個(gè)以上同一中斷優(yōu)先級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷，則CPU按照內(nèi)部硬件查詢次序響應(yīng)中斷。接下頁

同一級(jí)中斷中，中斷的優(yōu)先次序：INT0>T0>INT1>T1>串行口中斷RI/TI

IP各位可改變優(yōu)先等級(jí)：若某控制位置1，則該位控制的中斷源設(shè)定為高中斷優(yōu)先級(jí)，反之，則設(shè)定為低優(yōu)先級(jí)。

(用戶可用指令更新IP改變各中斷優(yōu)先權(quán)的級(jí)別。單片機(jī)復(fù)位后：IP=00H，5個(gè)中斷源均為低優(yōu)先級(jí))。返回（6）中斷初始化

MCS-51中斷系統(tǒng)由IE、TCON、SCON、IP控制和管理。在技術(shù)處理方面，要考慮棧區(qū)的深度和SP的設(shè)定。若中斷程序較長(zhǎng)，8個(gè)單元容納不下，應(yīng)在中斷矢量入口處重新確定中斷程序的實(shí)際地址。因此，中斷系統(tǒng)初始化要完成以下操作：接下頁

1、根據(jù)允許中斷源的個(gè)數(shù)對(duì)IE的對(duì)應(yīng)位置1，由于單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)，IE=00H，因此用戶禁止中斷的位不必清0。

2、對(duì)IP設(shè)定允許中斷開放的中斷優(yōu)先級(jí)別，上電復(fù)位時(shí)IP=00H，因此用戶只要用SETB指令將需要設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)的中斷源控制位置1即可。

3、若用外中斷源INT0或INT1，應(yīng)規(guī)定是低電平還是負(fù)跳變觸發(fā)中斷。為此，應(yīng)對(duì)TCON的兩個(gè)控制位的IT0和IT1設(shè)定。單片機(jī)復(fù)位TCON=00H，IT0、IT1自動(dòng)選擇低電平觸發(fā)中斷。接下頁4、上電復(fù)位SP=07H。中斷處理需要保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)，用戶應(yīng)在片內(nèi)RAM區(qū)選擇一個(gè)合適的棧區(qū)容量和位置，原則是棧區(qū)不要和其它RAM數(shù)據(jù)區(qū)發(fā)生重疊和沖突，以免發(fā)生信息混亂、丟失。因此需要對(duì)SP重新設(shè)定。

5、采用中斷方式工作時(shí)，軟件部分有初始化主