第5章89C51的中斷系統(tǒng)

第5章89C51的中斷系統(tǒng)所謂中斷，是指CPU正在處理某些事務(wù)的時候，外部又發(fā)生了某一事件，請求CPU及時處理。于是，CPU暫時中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而處理所發(fā)生的事件。處理完畢，再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來的工作。這樣的過程，稱為中斷。5.1概述CPU處理事件的過程稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。對事件整個處理過程稱為中斷處理（或中斷服務(wù)）。能夠?qū)崿F(xiàn)中斷處理的功能部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷請求的源稱為中斷請求源。中斷源向CPU提出的處理請求稱為中斷請求（或中斷申請）。CPU完成中斷服務(wù)程序，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序稱為中斷返回。

89C51的中斷系統(tǒng)：五個中斷源兩個中斷優(yōu)先級可實現(xiàn)兩級中斷服務(wù)程序嵌套每一個中斷源可由軟件獨立地控制為允許中斷或關(guān)中斷狀態(tài)；每一個中斷源的中斷級別可由軟件來設(shè)置。5.289C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)89C51中斷系統(tǒng)——中斷優(yōu)先級CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中斷源中斷標(biāo)志位

單片機中有兩個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級中斷和低優(yōu)先級中斷，前者優(yōu)先權(quán)高于后者（可軟件設(shè)置，在程序中設(shè)置，相應(yīng)位=1，為高優(yōu)先級）；同一優(yōu)先級別的中斷源按照自然優(yōu)先級順序確定優(yōu)先級別（硬件形成，無法改變）。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級高低優(yōu)先控制PSPT0PX0PX1PT189C51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中斷標(biāo)志位中斷源允許總允許中斷優(yōu)先級89C51單片機有5個中斷請求源：外部輸入中斷源INT0(P3.2)，中斷請求標(biāo)志為IE0外部輸入中斷源INT1(P3.3),中斷請求標(biāo)志為IE1定時器T0的溢出，中斷請求標(biāo)志為TF0定時器T1的溢出，中斷請求標(biāo)志為TF1串行口發(fā)送或接收中斷源，中斷請求標(biāo)志為發(fā)送中斷TI或接收中斷RI5.389C51中斷請求源中斷請求源的中斷請求標(biāo)志位分別由TCON和SCON的相應(yīng)位鎖定

TCON為定時器/計數(shù)器的控制寄存器，字節(jié)地址為88H

SCON為串口控制寄存器，字節(jié)地址為98H

TCONIT0：外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位。IT0=0時，外部中斷0程控為電平觸發(fā)方式。IT0=1時，外部中斷0程控為邊沿觸發(fā)方式。

TCONIE0：外部中斷0的中斷請求標(biāo)志。INT1(P3.2)當(dāng)IT0=0，CPU在每一個機器周期S5P2期間采樣外部中斷請求引腳的輸入電平。若外部中斷0請求為低電平，則使IE0置1；若為高電平，則使IE0清0當(dāng)IT0=1，如果在相繼的兩個機器周期采樣過程中，一個機器周期采樣到外部中斷0請求引腳為高電平，接著的下一個機器周期采樣到為低電平（負(fù)脈沖寬度只是保持12個時鐘周期），則使IE0置1。直到CPU響應(yīng)該中斷時，才由硬件使IE1清0例：要以中斷方式使用外部中斷0，且使用跳變沿觸發(fā)方式，可以用什么操作指令實現(xiàn)？

SETBIT0

TCONTF0：定時器0的溢出中斷標(biāo)志。T0被啟動計數(shù)后，從初值做加1計數(shù)，計滿溢出后由硬件置位TF0，同時向CPU發(fā)出中斷請求，此標(biāo)志一直保持到CPU響應(yīng)中斷后才由硬件自動清0。也可由軟件查詢該標(biāo)志，并由軟件清0。當(dāng)單片機復(fù)位后，TCON被清0，則CPU關(guān)中斷，所有中斷請求被禁止。

SCONTI——串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位當(dāng)CPU將一個要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動發(fā)送。每發(fā)送完一個串行幀，硬件使TI自動置1注意：當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時，TI不能由硬件清0，必須由軟件清0。

SCONRI——串行口接收中斷請求標(biāo)志位當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，硬件使RI自動置1。同樣，RI必須由軟件清0串行中斷請求由TI和RI的邏輯或得到，即無論是發(fā)送標(biāo)志TI還是接收標(biāo)志RI，都會產(chǎn)生串行中斷請求。中斷優(yōu)先級管理遵循的基本原則是：(1)低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，反之不能(2)任何一種中斷，一旦得到響應(yīng)，不會被它的同級中斷源中斷中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了兩個用戶不可訪問的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器一個是高優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，置1時表示當(dāng)前服務(wù)的中斷是高優(yōu)先級的，以阻止其他中斷申請；另一個是低優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，置1時表示當(dāng)前服務(wù)的中斷是低優(yōu)先級的，它允許被高優(yōu)先級的中斷申請所中斷。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，IP寄存器被清0，將5個中斷源均設(shè)置為低優(yōu)先級中斷。如果同一級的幾個中斷源同時向CPU申請中斷，CPU便通過內(nèi)部硬件查詢邏輯按自然優(yōu)先級決定響應(yīng)順序。中斷控制允許寄存器IE：IE字節(jié)地址為A8H。通過對IE的編程寫入，控制CPU對中斷源的開放或禁止，以及對每一中斷源是否允許中斷。5.4中斷控制EA—CPU中斷允許總控制位。EA=1，CPU開放中斷.EA=0，CPU屏蔽所有的中斷請求，即關(guān)中斷。EX0—外部中斷0允許位；ET0—定時/計數(shù)器T0中斷允許位；EX1—外部中斷1允許位；ET1—定時/計數(shù)器T1中斷允許位；ES—串行口中斷允許位；例：要以中斷方式使用T0，可以用下面的字節(jié)操作指令：

MOVIE，#82H ；10000010B也可以用下面的位操作指令實現(xiàn)：

SETBEA

SETBET0中斷優(yōu)先級寄存器IP：中斷系統(tǒng)具有兩級中斷優(yōu)先級管理。每一個中斷源均可通過對中斷優(yōu)先級寄存器IP的設(shè)置，選擇高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，并可實現(xiàn)二級中斷嵌套。IP的字節(jié)地址為0B8H，通過對IP的編程，可實現(xiàn)將l個中斷源分別設(shè)置為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷。5.4中斷控制PS—串行口中斷優(yōu)先級設(shè)定位。PS=1，高優(yōu)先級PS=0，低優(yōu)先級PX0—外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT0—定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；PX1—外部中斷1優(yōu)先級設(shè)定位；PT1—定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；例:設(shè)置IP寄存器的初始值，使2個外中斷請求為高優(yōu)先級，其它中斷請求為低優(yōu)先級。（1）用位操作指令 SETBPX0；2個外中斷為高優(yōu)先級 SETBPX1 CLRPS；串口為低優(yōu)先級中斷 CLRPT0；2個定時器/計數(shù)器低優(yōu)先級中斷 CLRPT1（2）用字節(jié)操作指令 MOVIP，#05H 或：MOV0B8H，#05H；B8H為IP寄存器的字節(jié)地址例：假設(shè)允許外部中斷0中斷，并設(shè)定它為高級中斷，其它中斷源為低級中斷，采用跳沿觸發(fā)方式。在主程序中編寫如下程序段：SETBEA；CPU開中斷SETBET0；允許外中斷0產(chǎn)生中斷SETBPX0；外中斷0為高級中斷SETBIT0；外中斷0為跳沿觸發(fā)方式CPU響應(yīng)中斷的基本條件如下：有中斷源發(fā)出中斷申請；中斷總允許位EA=1，即CPU開放中斷；無同級或更高級的中斷正在被服務(wù)；請求中斷的中斷源的中斷允許位置1，即該中斷源可以向CPU發(fā)中斷申請。5.5中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)過程：①將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1；②由硬件清除相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志；③執(zhí)行一條由硬件生成的長調(diào)用指令LCALL。該指令將自動把斷點地址(PC值)壓入堆棧保護(hù)起來。然后將對應(yīng)的中斷入口地址送入程序計數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向該中斷入口地址去執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷返回：中斷服務(wù)程序的最后一條是返回指令RETI。RETI指令的執(zhí)行標(biāo)志著中斷服務(wù)程序的結(jié)束，該指令自動將斷點地址從棧頂彈出，裝入程序計數(shù)器PC，使程序返回到被中斷的程序斷點處，繼續(xù)向下執(zhí)行。中斷響應(yīng)封鎖：CPU正在執(zhí)行同級或高一級的中斷服務(wù)程序；現(xiàn)行機器周期不是正在執(zhí)行的指令的最后一個機器周期，即現(xiàn)行指令完成前不響應(yīng)任何中斷請求；當(dāng)前正在執(zhí)行的是中斷返回指令RETI或訪問特殊功能寄存器IE或IP的指令。也就是說，在執(zhí)行RETI或是訪問IE、IP的指令后，至少需要再執(zhí)行—條其他指令，才會響應(yīng)中斷請求。若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷，可先用軟件關(guān)閉CPU中斷，或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前再開放中斷。中斷響應(yīng)請求的撤銷：1.定時器/計數(shù)器中斷請求，自動撤銷。2.外部中斷請求撤銷(1)跳變沿外部中斷請求是自動撤銷的。(2)電平方式外部中斷請求的撤銷是需要外部電路的。3.串行口中斷請求的撤銷只能使用軟件方法撤銷。CLRTI；清TI標(biāo)志位CLRRI；清RI標(biāo)志位外部中斷響應(yīng)時間：從查詢中斷請求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)入口地址所需的機器周期數(shù)。（1）最快響應(yīng)時間--以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。從查詢中斷請求信號到中斷服務(wù)程序需要三個機器周期1個周期（查詢）＋2個周期（長調(diào)用LCALL）外部中斷響應(yīng)時間：從查詢中斷請求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)入口地址所需的機器周期數(shù)。在一個單一中斷的系統(tǒng)中，89C51單片機對外部中斷請求的響應(yīng)時間總是在3-8個機器周期之間（2）最長時間若當(dāng)前指令是RET、RETI和IP、IE指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為8個周期：2個周期執(zhí)行當(dāng)前指令（其中含有1個周期查詢）＋4個周期乘除指令＋2個周期長調(diào)用＝8個周期。計算機使用TF0和外部中斷源INT0,INT0邊沿觸發(fā)方式且為高優(yōu)先級別

SETBEA；總中斷允許

SETBET0;TF0中斷允許

SETBEX0;INT0中斷允許

SETBIT0;INT0邊沿觸發(fā)方式

SETBPX0;INT0級別高SETBEA;總中斷允許SETBEX1；INT1允許SETBET1；TF1允許SETBES；TI和RI允許SETBPS；TI和RI高優(yōu)先級別SETBPT1；TF1高優(yōu)先級別SETBPX0；INT0高優(yōu)先級別則:______________________可以被響應(yīng).A.CPU正在執(zhí)行INT1中斷,TF1請求.B.CPU正在執(zhí)行TF1中斷,TI請求.C.CPU正在執(zhí)行INT1中斷,INT0請求.D.CPU正執(zhí)行主程序,TF1出現(xiàn)請求（2）設(shè)置中斷優(yōu)先級寄存器IP。（1）設(shè)置中斷允許控制寄存器IE

（4）編寫中斷服務(wù)程序，處理中斷請求。（3）對外中斷源，是采用電平觸發(fā)還是跳沿觸發(fā)。5.6中斷服務(wù)子程序的設(shè)計前3條一般放在主程序的初始化程序段中中斷服務(wù)程序設(shè)計的任務(wù)：有5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級，可以實現(xiàn)兩級中斷服務(wù)程序嵌套。 中斷源 中斷入口地址外部中斷0/INT0 0003H定時器0T0 000BH外部中斷1/INT1 0013H定時器1T1 001BH串行口 0023H中斷源常用的主程序結(jié)構(gòu)如下： ORG0000H LJMPMAIN ORGX3X2X1X0;X3X2X1X0為某中斷源中斷入口 LJMPINT ;為某中斷源的入口標(biāo)號

? ORGY3Y2Y1Y0H；主程序入口地址MAIN：主程序INT：中斷服務(wù)程序采用中斷時的主程序結(jié)構(gòu)：若有多個中斷源，則按地址由小到大排列多個中斷入口中斷服務(wù)子程序的流程：例：根據(jù)圖中中斷服務(wù)程序流程，編出中斷服務(wù)程序。假設(shè)，現(xiàn)場保護(hù)只需將PSW和A的內(nèi)容壓入堆棧中保護(hù)。INT： CLREA ；CPU關(guān)中斷 PUSHPSW ；現(xiàn)場保護(hù) PUSHACC ； SETBEA ；CPU開中斷

中斷處理程序段

CLREA ；CPU關(guān)中斷 POPACC ；現(xiàn)場恢復(fù) POPPSW SETBEA ；CPU開中斷 RETI ；中斷返回，恢復(fù)斷點幾點說明：（1）現(xiàn)場保護(hù)僅涉及到PSW和A的內(nèi)容，如還有其它需保護(hù)的內(nèi)容，只需要在相應(yīng)的位置再加幾條PUSH和POP指令即可。（2）“中斷處理程序段”，應(yīng)根據(jù)任務(wù)的具體要求，來編寫。（3）如果本中斷服務(wù)程序不允許被其它的中斷所中斷?？蓪ⅰ爸袛嗵幚沓绦蚨巍鼻昂蟮摹癝ETBEA”和“CLREA”兩條指令去掉。（4）中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是返回指令RETI。在如圖所示的電路中，用P1口輸出控制的8只發(fā)光二極管，實現(xiàn)8位二進(jìn)制計數(shù)器，對INT0上出現(xiàn)的脈沖進(jìn)行計數(shù)。脈沖產(chǎn)生電路顯示電路ORG 0000HAJMPMAIN；轉(zhuǎn)主程序ORG0003H；外中斷入口地址AJMPSER；中斷服務(wù)程序MAIN:SETBIT0；設(shè)定外中斷0為邊沿觸發(fā)SETBEX0；開外中斷0允許SETBEA；開CPU中斷允許CLRA；計數(shù)單元清0MOVP1,A；清顯示HERE:SJMP$；等待中斷SER: INCA；計數(shù)單元加1MOVP1,A；顯示RETI；中斷返回END在如圖所示的電路中，P1口輸出控制8只發(fā)光二極管以20HZ呈現(xiàn)循環(huán)燈狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)按下時，發(fā)光二極管全部熄滅0.5S，然后回到原來的狀態(tài)。ORG0000HAJMPSTORG0013HAJMPSERST：MOVSP，#40HMOVIE，#84HMOVIP，#04HMOVTCON，#04HMOVA，#01H；ACC初始化RES：MOVP1，A；顯示RLA；循環(huán)移位LCALLDEL；延時保持SJMPRES ；循環(huán)SER： PUSHACC；存當(dāng)前的ACC值 MOVP1，#00H；把二極管熄滅MOVR3，#10；保持LOOP： LCALLDELDJNZR3，LOOP POPACC；取當(dāng)前的ACC值MOVP1，ACCRETI；中斷返回DEL： MOVR1，#123；延時程序DEL1： MOVR2，#200DEL2： DJNZR2，DEL2 DJNZR1，DEL1 RET最高級別中斷請求源IR0接INT0*輸入端，其余的外部中斷請求源IR1～I(xiàn)R4用“線或”的辦法連到單片機的另一個外中斷源輸入端，同時還連到P1口。5個外部中斷源的排隊順序依此為：IR0～I(xiàn)R4。5.7多外部中斷源系統(tǒng)設(shè)計 ORG0013H ；INT1的中斷入口