nj第5章-單片機(jī)中斷系統(tǒng)分解課件

第5章單片機(jī)中斷系統(tǒng)本章主要內(nèi)容

5.1中斷概述

5.2中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制

5.3中斷響應(yīng)及處理過程

5.4中斷應(yīng)用舉例§5.1.2中斷的概念1、中斷2、中斷源3、中斷請求4、中斷響應(yīng)5、其它概念

示例1主程序響應(yīng)中斷請求中斷服務(wù)程序返回主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)§5.2中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制主要內(nèi)容：§5.2.1MCS-51的中斷結(jié)構(gòu)§5.2.2MCS-51的中斷源§5.2.1MCS-51中斷結(jié)構(gòu)IE0PX0EAEX0110ET0EX1ET1ESIT0=0IT0=1TF0IE11IT1=0IT1=1TF1TIRIT0T1INT1TXRXTCONIEIP各中斷源允許優(yōu)先級INT0+PT010PX110PT110PS10PT210ET2+TF2EXF2T2T2EX總允許中斷矢量地址中斷矢量地址硬件查詢PCPC自然優(yōu)先級自然優(yōu)先級高級中斷請求低級中斷請求圖5-289C52單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)§5.2.2MCS-51的中斷源

MCS-51中斷系統(tǒng)主要是對5個(gè)中斷源進(jìn)行管理，增強(qiáng)型單片機(jī)（如89C52）是6個(gè)中斷源，依次為：外部中斷0（P3.2）；外部中斷1（P3.3）；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1；串行口中斷；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2；

CPU主要是通過以下幾個(gè)特殊功能寄存器對中斷源進(jìn)行管理。1.寄存器TCONTF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源功能：鎖存定時(shí)器T0、T1和外部中斷0、1的中斷標(biāo)志，并控制定時(shí)器T0和T1的啟動(dòng)和停止等。與中斷有關(guān)位如下圖所示：寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位當(dāng)啟動(dòng)T1計(jì)數(shù)后，T1從初值開始加1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使TF1置1，并向CPU發(fā)出中斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，硬件將自動(dòng)對TF1清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位當(dāng)啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)后，T0從初值開始加1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使TF0置1，并向CPU發(fā)出中斷請求。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，硬件將自動(dòng)對TF0清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷1(P3.3)的中斷請求標(biāo)志位當(dāng)檢測到外部中斷引腳1上存在有效的中斷請求信號時(shí),由硬件使IE1置1。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求時(shí),由硬件使IE1清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位IT1=0時(shí)，外部中斷1為電平觸發(fā)方式。

CPU在每一個(gè)機(jī)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1請求為低電平，則使IE1置1；若為高電平，則使IE1清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位注意：在電平觸發(fā)方式中，系統(tǒng)在中斷返回前必須撤銷INT1引腳上的低電平，否則將再次中斷造成出錯(cuò)。

寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位IT1=1時(shí)，外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式。在相繼的兩個(gè)機(jī)器周期中，CPU在前一個(gè)周期采樣到外部中斷1引腳為高電平，下一個(gè)周期采樣到為低電平（下降沿），則使IE1置1。直到CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位注意：為保證CPU在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)檢測到“負(fù)跳變”，輸入高、低電平的持續(xù)時(shí)間起碼要保持12個(gè)時(shí)鐘周期。

寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷0(P3.2)的中斷請求標(biāo)志位當(dāng)檢測到外部中斷引腳0上存在有效的中斷請求信號時(shí),由硬件使IE0置1。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷請求時(shí),由硬件使IE0清0。寄存器TCON中的中斷標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H§5.2.2MCS-51的中斷源外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位2.寄存器SCONTIRI

SCON（98H）99H98H§5.2.2MCS-51的中斷源功能：SCON為串行口控制寄存器，其低2位鎖存串行口的接收中斷和發(fā)送中斷標(biāo)志RI和TI。SCON中TI和RI的格式如下圖所示：寄存器SCON中的中斷標(biāo)志TIRI

SCON（98H）99H98H§5.2.2MCS-51的中斷源串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志位

CPU將一個(gè)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送。每發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，硬件置位TI。但CPU響應(yīng)中斷時(shí)，并不清除TI，必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對TI清0。寄存器SCON中的中斷標(biāo)志TIRI

SCON（98H）99H98H§5.2.2MCS-51的中斷源串行口接收中斷請求標(biāo)志位在串行口允許接收時(shí)，每接收完一個(gè)串行幀，硬件置位RI。CPU響應(yīng)中斷時(shí)不會清除RI，必須在中斷服務(wù)程序中由軟件對RI清0。3.中斷允許寄存器IEEAET2ESET1EX1ET0EX0

IE（A8H）AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H§5.2.2MCS-51的中斷源功能：控制各個(gè)中斷源的允許和屏蔽，能夠位尋址，單片機(jī)復(fù)位時(shí)其值為00H。EAET2ESET1EX1ET0EX0

IE（A8H）AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H中斷允許總控制位EA=0，屏蔽所有的中斷請求；EA=1，開放CPU中斷。

對各中斷源的中斷請求是否允許，還要取決于各中斷源的中斷允許控制位的狀態(tài)。這就是所謂的兩級控制。EAET2ESET1EX1ET0EX0

IE（A8H）AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H串行口定時(shí)器1定時(shí)器0外部中斷1外部中斷0控制位為1：允許中斷； 為0：禁止中斷。定時(shí)器2例5-1

假設(shè)允許INT0、INT1、T0、T1中斷，試設(shè)置IE的值?！?.2.2MCS-51的中斷源10001111

IE（A8H）AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H解一：（1）用C語言字節(jié)操作指令：

IE=0x8F； （2）用C語言位操作指令

EX0=1； //允許外部中斷0中斷

ET0=1； //允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷

EX1=1； //允許外部中斷1中斷

ET1=1； //允許定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷

EA=1； //開總中斷控制§5.2.2MCS-51的中斷源

表5-1中斷優(yōu)先級的排列順序

中斷源優(yōu)先級順序外部中斷0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部中斷1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1串行口中斷定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2最高最低4.中斷優(yōu)先級控制寄存器IP§5.2.2MCS-51的中斷源功能：設(shè)置各個(gè)中斷源的優(yōu)先級，能夠位尋址，單片機(jī)復(fù)位時(shí)其值為00H。PT2PSPT1PX1PT0PX0

IP（B8H）BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8HPT2PSPT1PX1PT0PX0

IP（B8H）BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H若某控制位為1，則相應(yīng)的中斷源規(guī)定為高級中斷；反之，為0，則相應(yīng)的中斷源規(guī)定為低級中斷。外部中斷0外部中斷1定時(shí)器0定時(shí)器1串行口定時(shí)器2例5-2

設(shè)定時(shí)器和串行口中斷為高優(yōu)先級，兩個(gè)外部中斷為低優(yōu)先級，試設(shè)置IP的值。解：C語言程序：IP=0x3a； 匯編語言程序：MOVIP,#3AH00PT21PS1PT11PX10PT01PX00

IP（B8H）BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H5.CPU處理中斷的兩種情況：§5.2.2MCS-51的中斷源（1）CPU同時(shí)接到多個(gè)中斷源的中斷請求。此時(shí)根據(jù)優(yōu)先級的硬件排隊(duì)來決定響應(yīng)對象。高優(yōu)先級的先響應(yīng)，低優(yōu)先級的后響應(yīng)。一般要進(jìn)行兩次查詢?！?.2.2MCS-51的中斷源（2）當(dāng)CPU正在處理一個(gè)中斷請求時(shí)，又出現(xiàn)了另一個(gè)優(yōu)先級比它高的中斷。

此時(shí)，CPU就暫時(shí)中止執(zhí)行對原來優(yōu)先級較低的中斷源的服務(wù)程序，保護(hù)當(dāng)前斷點(diǎn)，轉(zhuǎn)去處理更高的中斷請求。服務(wù)完畢，回到原來被中止的中斷程序繼續(xù)執(zhí)行。該過程稱為中斷嵌套。圖5-7二級中斷嵌套處理過程示例2§5.3中斷響應(yīng)及處理過程 從中斷請求發(fā)生到被響應(yīng)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，整個(gè)過程一般可以分為3個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷返回?！?.3.1中斷響應(yīng)（1）中斷源有中斷請求；（2）中斷總允許位EA=1；（3）發(fā)出中斷請求的中斷源的中斷允許控制位為1。在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，若有下列任何一種情況存在，中斷響應(yīng)都會受到阻斷。1.中斷響應(yīng)的條件中斷響應(yīng)的三個(gè)必要條件§5.3.1中斷響應(yīng)（1）CPU正在執(zhí)行一個(gè)同級或高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序。（2）正在執(zhí)行的指令尚未執(zhí)行完。（3）正在執(zhí)行中斷返回指令RETI或者對寄存器IE、IP進(jìn)行讀/寫的指令。條件全部滿足，則中斷系統(tǒng)由硬件直接產(chǎn)生一個(gè)固定的地址，即中斷服務(wù)程序的入口地址。CPU立即轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的中斷入口地址去執(zhí)行中斷服務(wù)程序?！?.3.1中斷響應(yīng)中斷源中斷矢量地址外部中斷00003H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0000BH外部中斷10013H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1001BH串行口0023H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2002BH表5-2中斷源及其對應(yīng)的中斷入口地址§5.3.2中斷處理和中斷返回自己看書§5.4中斷應(yīng)用舉例主要內(nèi)容1中斷程序的安排2中斷的初始化過程3中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)§5.4中斷應(yīng)用舉例1.中斷程序的安排每個(gè)中斷服務(wù)子程序在固定的位置由系統(tǒng)分配相鄰的8個(gè)單元用于存儲程序（見中斷矢量表）。如果程序空間不夠，可參照主程序的方法進(jìn)行設(shè)置。

ORG0000H

LJMPMAIN ORG0003H

LJMPINT_0 …… …… ORG0030HMAIN:……

……INT_0:…… …… RETI§5.4中斷應(yīng)用舉例1.中斷程序的安排2）中斷服務(wù)子程序如果用C語言編寫程序，就不存在中斷入口和跳轉(zhuǎn)的問題，main（）函數(shù)起到引導(dǎo)程序的作用，對于中斷處理程序，只要按照格式編寫中斷處理函數(shù)即可。如右圖所示。void main(void){ …… ……}void int0_int(void)interrupt0{ …… ……}§5.4中斷應(yīng)用舉例2.中斷系統(tǒng)的初始化步驟

89C51單片機(jī)中，共有5個(gè)中斷源，中斷的初始化主要是對特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP進(jìn)行設(shè)置。初始化要在主程序中完成，包含以下5個(gè)方面：(1)中斷服務(wù)程序入口地址的設(shè)定。(2)對某一中斷源中斷請求的允許與禁止，設(shè)置IE。(3)對于外部中斷請求進(jìn)行觸發(fā)方式的設(shè)定，設(shè)置TCON。(4)對各中斷源優(yōu)先級別的設(shè)定，設(shè)置IP。(5)最后設(shè)定CPU總的中斷開關(guān)，設(shè)置IE中EA位。§5.4中斷應(yīng)用舉例3.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中的問題

(1)保護(hù)現(xiàn)場將中斷服務(wù)子程序要用到的寄存器里原有的內(nèi)容壓入堆棧，這部分指令要放在中斷服務(wù)程序的前面?！?.4中斷應(yīng)用舉例3.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中的問題(2)關(guān)中斷和開中斷

MCS-51允許中斷嵌套，為了不至于在保護(hù)現(xiàn)場或恢復(fù)現(xiàn)場時(shí)，由于CPU響應(yīng)其它中斷請求，而使現(xiàn)場破壞，一般在保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場時(shí)，CPU不響應(yīng)外界的中斷請求。因此，在編寫程序時(shí)，應(yīng)在保護(hù)現(xiàn)場之前，關(guān)閉CPU中斷；在恢復(fù)現(xiàn)場之后，再根據(jù)需要使CPU開中斷。§5.4中斷應(yīng)用舉例3.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中的問題(3)中斷請求的撤除

CPU響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回前，應(yīng)該撤消該中斷請求。中斷請求撤除方法如下：

定時(shí)器溢出中斷請求的撤除：允許中斷的情況下，CPU在響應(yīng)中斷后，硬件會自動(dòng)清除中斷請求標(biāo)志TF0或TF1。

串行口中斷的撤除：串行口中斷請求標(biāo)志位TI和RI，必須軟件復(fù)位?！?.4中斷應(yīng)用舉例(3)中斷請求的撤除

外部中斷的撤除：CPU響應(yīng)中斷后，硬件會自動(dòng)清除中斷請求標(biāo)志IE0或IE1。外部中斷為電平觸發(fā)方式時(shí)，如果外部中斷請求信號并未撤除，中斷請求標(biāo)志IE0或IE1會再次被置1，所以在CPU響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除或引腳上的低電平。一般采用加一個(gè)D觸發(fā)器和幾條指令的方法來解決這個(gè)問題。外部中斷為邊沿觸發(fā)方式時(shí)無此問題。3.中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中的問題例5-3

如圖5-9所示，將P1口的P1.4～P1.7作為輸入位，P1.0～P1.3作為輸出位。要求利用89C52將開關(guān)所設(shè)的數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)內(nèi)，并依次通過P1.0～P1.3輸出，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管，以檢查P1.4～P1.7輸入的電平情況（若輸入為低電平則相應(yīng)的LED亮）。要求采用中斷邊沿觸發(fā)方式，中斷一次，完成一次讀/寫操作。圖5-9外部中斷0電路§5.4中斷應(yīng)用舉例分析：圖中，用外部中斷0，中斷申請從INT0輸入，并采用去抖動(dòng)電路。當(dāng)開關(guān)S1來回?fù)軇?dòng)一次時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號。發(fā)出中斷請求。當(dāng)P1.0~P1.3的任何一位輸出為0時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管就會發(fā)光。§5.4中斷應(yīng)用舉例一、匯編源程序： ORG 0000H SJMP MAIN ;上電，轉(zhuǎn)向主程序

ORG 0003H ;外部中斷0入口地址

SJMP INSER ;轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 ORG 0030H ;主程序MAIN： SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷 SETB IT0 ;選擇邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ;CPU開中斷HERE： SJMP HERE ;等待中斷 ORG 0200H ;中斷服務(wù)程序INSER：

MOVP1,#0F0H

;設(shè)P1.4～P1.7為輸入 MOVA,P1 ;取開關(guān)數(shù) SWAPA ;A的高、低四位互換 MOVP1,A ;輸出驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光 RETI ;中斷返回 END初始化一、匯編源程序： ORG 0000H SJMP MAIN ;上電，轉(zhuǎn)向主程序

ORG 0003H ;外部中斷0入口地址

SJMP INSER

;轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序 ORG 0030H ;主程序MAIN： SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷 SETB IT0 ;選擇邊沿觸發(fā)方式 SETB EA ;CPU開中斷HERE： SJMP HERE ;等待中斷 ORG 0200H ;中斷服務(wù)程序INSER： MOVA,#0F0H MOVP1,A ;設(shè)P1.4～P1.7為輸入 MOVA,P1 ;取開關(guān)數(shù) SWAPA ;A的高、低四位互換 MOVP1,A ;輸出驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光 RETI ;中斷返回 END初始化錯(cuò)誤！超出了跳轉(zhuǎn)范圍，應(yīng)改用LJMP指令C語言源程序：#include<reg52.h>voidmain(){ EX0=1; //允許外部中斷0中斷

IT0=1; //選邊沿觸發(fā)方式

EA=1; //CPU開中斷

while(1); //等待中斷