C51單片機(jī)的中斷

第5章單片機(jī)的定時(shí)與中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)：包含中斷源、中斷方式、中斷控制寄存器、中斷響應(yīng)和中斷請(qǐng)求的撤除。本章主要內(nèi)容定時(shí)/計(jì)數(shù)器：包含定時(shí)/計(jì)數(shù)器的定時(shí)和計(jì)數(shù)功能、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制寄存器、工作方式及其應(yīng)用。單片機(jī)在某一時(shí)刻只能處理一個(gè)任務(wù)，當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)要求單片機(jī)處理時(shí)，這一要求應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)呢？通過(guò)中斷可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的資源共享。

MCS-51的中斷系統(tǒng)看書(shū)電話鈴響接電話繼續(xù)看書(shū)中斷響應(yīng)中斷返回中斷請(qǐng)求中斷的基本概念主程序斷點(diǎn)執(zhí)行中斷服務(wù)（或處理）子程序繼續(xù)執(zhí)行程序中斷響應(yīng)中斷返回中斷請(qǐng)求中斷的基本概念所謂的中斷就是，當(dāng)CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)的時(shí)候，如果外界或者內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停正在處理工作而去處理這個(gè)緊急事件，待處理完后，再回到原來(lái)中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)被中斷的程序，這個(gè)過(guò)程稱作中斷。中斷的定義實(shí)現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷源。中斷過(guò)程中又有中斷發(fā)生稱為中斷嵌套。中斷執(zhí)行的程序稱為中斷服務(wù)子程序。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效率解決速度矛盾實(shí)現(xiàn)并行工作實(shí)時(shí)處理應(yīng)付突發(fā)事件……中斷源是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷源8051單片機(jī)有5個(gè)中斷源：外部中斷源：外部中斷0（INT0）外部中斷1（INT1）內(nèi)部中斷源：定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷0（T0）定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷1（T1）串行中斷

1.外部中斷源

外部中斷0（INT0）：來(lái)自引腳P3.2

外部中斷1（INT1）：來(lái)自引腳P3.3外部中斷請(qǐng)求兩種方式：電平觸發(fā)方式（低電平有效）下降沿觸發(fā)方式（脈沖的下降沿有效，至少要維持一個(gè)機(jī)器周期）

2.內(nèi)部中斷源定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷0（T0）：定時(shí)/計(jì)數(shù)發(fā)生溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷1（T1）：定時(shí)/計(jì)數(shù)發(fā)生溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。

串行中斷：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設(shè)置。單片機(jī)完成接受或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。說(shuō)明：外部中斷源中斷請(qǐng)求需設(shè)置，而內(nèi)部中斷源中斷請(qǐng)求不需設(shè)置，

自動(dòng)產(chǎn)生。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷標(biāo)志CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標(biāo)志位每一個(gè)中斷源都有相應(yīng)的中斷標(biāo)志位；某一個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1。

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷允許CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TIRI中斷源中斷標(biāo)志位

EA——總中斷允許位，EA=1開(kāi)放所有中斷，EA=0，禁止所有中斷；某一個(gè)中斷源還有相應(yīng)的中斷允許位，1允許相應(yīng)中斷源的中斷，0禁止相應(yīng)中斷源的中斷。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA

MCS-51的中斷系統(tǒng)——中斷優(yōu)先級(jí)CPU主程序INT0INT1T0T1串口IE0TF0IE1TF1TISI中斷源中斷標(biāo)志位

單片機(jī)中有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即高優(yōu)先級(jí)中斷和低優(yōu)先級(jí)中斷，前者優(yōu)先權(quán)高于后者（在程序中設(shè)置，相應(yīng)位=1，為高優(yōu)先級(jí)）；同一優(yōu)先級(jí)別的中斷源按照自然優(yōu)先級(jí)順序確定優(yōu)先級(jí)別（硬件形成，無(wú)法改變）。中斷允許ESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級(jí)高低優(yōu)先控制PSPT0PX0PX1PT1IE0TCONSCONINT0IT0=0IT0=1INT1IT1=0IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自然優(yōu)先級(jí)矢量地址高級(jí)中斷請(qǐng)求自然優(yōu)先級(jí)矢量地址低級(jí)中斷請(qǐng)求PX0PT0PX1PT1PSIEIPMCS-51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(jí)表5.18051中斷源定時(shí)器控制寄存器（TCON）串行口控制寄存器（SCON）中斷允許控制寄存器（IE）中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）中斷控制寄存器（4個(gè)）：TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0TCONT1溢出中斷標(biāo)志(TCON.7):T1啟動(dòng)計(jì)數(shù)后，計(jì)滿溢出由硬件置位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。765432101.定時(shí)器控制寄存器（TCON）計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位的使用有兩種情況：采用中斷方式時(shí)，作中斷請(qǐng)求標(biāo)志位來(lái)使用；采用查詢方式時(shí)，作查詢狀態(tài)位來(lái)使用。TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0TCON88H外部中斷INT1中斷標(biāo)志位(TCON.3):IE1＝1，外部中斷1向CPU申請(qǐng)中斷外部中斷INT1觸發(fā)方式控制位(TCON.2)：

IT1=0，電平觸發(fā)方式

IT1=1,下降沿觸發(fā)方式76543210IE0和IE1——外中斷請(qǐng)求標(biāo)志位

當(dāng)CPU采樣到INT0（或INT1）端出現(xiàn)有效中斷請(qǐng)求時(shí)，IE0（或IE1）位由硬件置“1”。當(dāng)中斷響應(yīng)完成轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件把IE0（或IE1）清零。

返回

TI(SCON.1)——串行發(fā)送中斷標(biāo)志。

RI(SCON.0)——串行接收中斷標(biāo)志。

TIRISCON98H76543210注意：該寄存器可以位尋址。2.SCON寄存器

TI——串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。

RI——串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。

串行中斷請(qǐng)求由TI和RI的邏輯或得到。其中與中斷有關(guān)的控制位共2位：

IEA8H

EA

ESET1EX1ET0EX0例：允許定時(shí)器T0中斷：SETBEASETBET0或MOVIE，#82H76543210（3）中斷允許寄存器IE（4）中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）MCS-51有兩個(gè)優(yōu)先級(jí),1為高,0為低字節(jié)地址:B8H位地址：0BFH～0B8H

51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)——高級(jí)和低級(jí)專用寄存器IP為中斷優(yōu)先級(jí)寄存器，用戶可用軟件設(shè)定相應(yīng)位為1，對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)，相應(yīng)位為0，對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，均為低優(yōu)先級(jí)

PSPT1PX1PT0PX0

IPB8H

76543210對(duì)同時(shí)發(fā)生多個(gè)中斷申請(qǐng)時(shí)：?不同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)(很難遇到)——先高后低?相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)申請(qǐng)(很難遇到)——按序執(zhí)行?正處理低優(yōu)先級(jí)中斷又接到高級(jí)別中斷——高打斷低?正處理高優(yōu)先級(jí)中斷又接到低級(jí)別中斷——高不理低中斷優(yōu)先級(jí)處理原則自然優(yōu)先級(jí):INT0高T0INT1T1RI/TI低CPU正在執(zhí)行低中斷源高中斷源RETIRETI中斷控制寄存器匯總例如,某軟件中對(duì)寄存器IE、IP設(shè)置如下:MOVIE,#00HMOVIE,＃8FH(10001111B)MOVIP,＃06H(00000110B)SETBEA;SETBEX0;SETBET0;SETBEX1;SETBET1;CLRES中斷設(shè)計(jì)舉例則此時(shí)該系統(tǒng)中:CPU中斷允許;允許外部中斷0、外部中斷1、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1提出的中斷申請(qǐng);允許中斷源的中斷優(yōu)先次序?yàn)?

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0>外部中斷1>外部中斷0>定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。在中斷服務(wù)程序編程時(shí),首先要對(duì)中斷系統(tǒng)進(jìn)行初始化,也就是對(duì)幾個(gè)特殊功能寄存器的有關(guān)控制位進(jìn)行賦值。初始化的內(nèi)容包括：(1)開(kāi)總中斷和相應(yīng)中斷源的中斷(2)設(shè)置所用中斷源的優(yōu)先級(jí);(3)若是外部中斷,則應(yīng)規(guī)定是低電平觸發(fā)還是下降沿觸發(fā)。中斷初始化例1：若規(guī)定外部中斷1為電平觸發(fā)方式,高優(yōu)先級(jí),試寫(xiě)出有關(guān)的初始化程序。SETBEA;開(kāi)中斷SETBEX1;允許外中斷1中斷SETBPX1;外中斷1定為高優(yōu)先級(jí)CLRIT1;電平觸發(fā)例2：使用外部中斷0（INT0）和外部中斷1（INT1），INT1為高優(yōu)先級(jí)，電平觸發(fā)方式，INT0為低優(yōu)先級(jí)，下降沿觸發(fā)方式。

則初始化程序如下：MOVIP,#04HMOVTCON,#01HMOV IE,#85HMOVIP,#04HMOVTCON,#01HSETBEA SETBEX0SETBEX1或使用位操作指令如下：中斷處理過(guò)程中斷處理過(guò)程分為三個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。

中斷響應(yīng)中斷處理(又稱中斷服務(wù))

中斷返回中斷請(qǐng)求的撤除

中斷響應(yīng)中斷返回中斷響應(yīng)條件:?有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求。?中斷總允許位EA=1。?申請(qǐng)中斷的中斷源允許。滿足以上基本條件，CPU一般會(huì)響應(yīng)中斷。a．CPU正在響應(yīng)同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷。b．當(dāng)前指令未執(zhí)行完。c．正在執(zhí)行RETI中斷返回指令或訪問(wèn)專用寄存器IE和IP的指令。但若有下列任何一種情況存在，則中斷響應(yīng)會(huì)受到阻斷。一、中斷響應(yīng)過(guò)程CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣中斷請(qǐng)求信號(hào)。1.采樣：如果有中斷請(qǐng)求，將中斷請(qǐng)求信號(hào)鎖定到相應(yīng)的請(qǐng)求標(biāo)志位（TCON中）。2.鎖定：TF1

TF0

IE1IT1IE0IT0在S6P2狀態(tài)按一定的順序（INT0、T0、INT1、T1、RI/TI）查詢請(qǐng)求標(biāo)志，并將有效的中斷請(qǐng)求按優(yōu)先級(jí)次序排好。3.查詢：如果查詢到某標(biāo)志位為“1”（在TCON中），硬件自動(dòng)產(chǎn)生一條LCALL指令，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口地址（也稱中斷向量或中斷矢量）。4.產(chǎn)生LCALL指令：程序存儲(chǔ)器ROM0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時(shí)器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時(shí)器1溢出中斷入口002AH使用時(shí)，通常在這些入口地址處存放一條跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶安排的中斷服務(wù)子程序起始地址上去！中斷源入口地址INT00003HT0000BHINT10013HT1001BHRI/TI0023H特別注意：這些工作是硬件自動(dòng)完成的！

如：ORG 0003H LJMP INTT0 INTT0: 中斷服務(wù)子程序RETI5.中斷入口地址安排跳轉(zhuǎn)指令：二、中斷處理中斷服務(wù)程序從中斷子程序入口地址開(kāi)始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個(gè)過(guò)程稱為中斷處理(或中斷服務(wù))。中斷服務(wù)子程序一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，二是處理中斷源的請(qǐng)求。中斷響應(yīng)入口地址RETI中斷處理INTT0:PUSHACC PUSHDPHPUSHDPLPUSHPSW 中斷源服務(wù)POPPSWPOPDPLPOPDPHPOPACCRETI保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)三、中斷返回中斷返回是指中斷服務(wù)完后，計(jì)算機(jī)返回到原來(lái)暫停的位置(即斷點(diǎn))，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。中斷返回由專門(mén)的中斷返回指令RETI來(lái)實(shí)現(xiàn)。中斷響應(yīng)中斷返回

RETI指令功能：把斷點(diǎn)地址取出，送回到程序計(jì)數(shù)器PC中去。另外，它還通知中斷系統(tǒng)已完成中斷處理，將清除優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。特別注意：不能用RET指令代替RETI指令！中斷響應(yīng)中斷返回程序存儲(chǔ)器ROM0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中斷入口0003H：外部中斷0入口000BH：定時(shí)器0溢出中斷入口0013H：外部中斷1入口001BH：定時(shí)器1溢出中斷入口002AH包含T0中斷服務(wù)子程序的程序結(jié)構(gòu)：

ORG0000H AJMPMAIN

ORG000BH AJMPINTT0

ORG0100HMAIN:...INTT0:...RETIENDAJMPMAINAJMPINTT0中斷請(qǐng)求的撤銷外中斷包括：邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式一、外部中斷的撤銷1.邊沿觸發(fā)方式（自動(dòng)撤銷）中斷響應(yīng)完由硬件自動(dòng)將中斷標(biāo)志位（IE0或IE1）清0。電平觸發(fā)外部中斷撤除方法較復(fù)雜。因?yàn)樵陔娖接|發(fā)方式中，CPU響應(yīng)中斷時(shí)不會(huì)自動(dòng)清除IE1或IE0標(biāo)志，所以在響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除INT0或INT1引腳上的低電平。在硬件上，CPU對(duì)INT0和INT1引腳的信號(hào)不能控制，所以這個(gè)問(wèn)題要通過(guò)硬件，再配合軟件來(lái)解決。2.電平觸發(fā)方式圖撤除外部中斷請(qǐng)求的電路當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，可在中斷服務(wù)程序中采用兩條指令：CLRP1.0SETBP1.0（或ANLP1，#0FEH ORL P1，#01H）來(lái)撤除外部中斷請(qǐng)求。即：定時(shí)中斷標(biāo)志位（TF0或TF1）清0（中斷響應(yīng)完由硬件自動(dòng)清0。）二、定時(shí)中斷的撤銷（自動(dòng)撤銷）即：串行中斷標(biāo)志位（TI或RI）清0。三、串行中斷的撤銷中斷響應(yīng)后，還需測(cè)試這兩個(gè)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。串行中斷請(qǐng)求的撤銷使用軟件方法，在中斷服務(wù)子程序中進(jìn)行。在中斷服務(wù)程序編程時(shí),首先要對(duì)中斷系統(tǒng)進(jìn)行初始化,也就是對(duì)幾個(gè)特殊功能寄存器的有關(guān)控制位進(jìn)行賦值。具體來(lái)說(shuō),就是要完成下列工作：(1)開(kāi)中斷和允許中斷源中斷(2)確定各中斷源的優(yōu)先級(jí);(3)若是外部中斷,則應(yīng)規(guī)定是電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)。中斷程序舉例例1：若規(guī)定外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式,在中斷服務(wù)程序中將寄存器B的內(nèi)容左環(huán)移一位。試編寫(xiě)主程序與中斷服務(wù)程序。ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPINTT1;中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)至INTT1處MAIN:SETBEA;開(kāi)中斷SETBEX1;允許外中斷1中斷SETBIT1;邊沿觸發(fā)MOVB,＃0FEH;設(shè)B的初值SJMP$;暫停等待中斷INTT1:MOVA,B;A←BRLA;左環(huán)移一位MOVB,A;回送

(MOVP1，A);輸出到P1口RETI;中斷返回此例的實(shí)際意義：在INT1引腳接一個(gè)脈沖按鈕，每按一下按鈕就申請(qǐng)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 ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1例2:當(dāng)外中斷0響應(yīng)時(shí)，由P1.2口輸出點(diǎn)亮燈,當(dāng)外中斷1響應(yīng)時(shí)，由P1.2口輸出熄滅燈。 ORG 0030HMAIN:SETB EA SETB EX0SETBEX1 SETB IT0 SETBIT1SJMP $INTT0: CLRP1.2RETIINTT1: SETBP1.2RETI END ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1例3:無(wú)中斷時(shí)，燈全亮，當(dāng)外中斷0響應(yīng)時(shí)，低四位燈亮,當(dāng)外中斷1響應(yīng)時(shí)，高四位燈亮。 ORG 0030HMAIN: MOV SP,#60H MOV P1,#00H SETB EA SETB EX0SETBEX1 SETB IT0 SETBIT1SJMP $INTT0: PUSH P1 MOV P1,#0F0H POP P1RETIINTT1:PUSHP1MOV P1,#0FH POPP1 RETI END1.無(wú)中斷時(shí)，燈循環(huán)亮，當(dāng)外中斷0響應(yīng)時(shí)，低四位燈亮,當(dāng)外中斷1響應(yīng)時(shí)，高四位燈亮。思考: ORG 0000HAJMPMAIN ORG0003HLJMPINTT0 ORG0013HLJMPINTT1 ORG 0100HMAIN:MOV P1,#FEH MOV R7,#07H MOV SP,#60HLOOP:MOVA,P1RLAMOVP1,A DJNZR7,LOOP

SETB IT0 SETB EA SETB EX0SETBEX1 SJMP $ ORG 1000HINTT0: PUSH P1 MOV P1,#0F0H ACALLDELAYPOP P1RETI INTT1:PUSHP1MOV P1,#0FH ACALLDELAY POPP1 RETI END注明:DELAY為延時(shí)程序。2.無(wú)中斷時(shí)，奇偶燈每隔1S交替閃爍亮，當(dāng)外中斷0響應(yīng)時(shí)，低四位燈亮,當(dāng)外中