3.3-80C51單片機中斷系統(tǒng)

80C51單片機中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用第三章第三節(jié)§3.3.180C51單片機的中斷系統(tǒng)§3.3.280C51單片機的中斷系統(tǒng)應(yīng)用舉例目錄§3.3.180C51單片機的中斷系統(tǒng)

80C51單片機有5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級，它的中斷處理程序可實現(xiàn)兩級嵌套，有較強的中斷處理能力。單片機對中斷系統(tǒng)的管理是通過相關(guān)的專用寄存器來實現(xiàn)的。概述§3.3.180C51單片機的中斷系統(tǒng)一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器二、單片機對中斷請求的控制三、單片機對中斷的響應(yīng)概述§3.3.180C51單片機的中斷系統(tǒng)一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器1、80C51單片機的中斷源80C511、80C51單片機的中斷源一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器0:INT0無中斷請求2、定時器控制寄存器TCON定時器控制寄存器TCON的結(jié)構(gòu)如下圖所示TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8F8E8D8C8B8A8988復(fù)位/未溢出:0T1溢出中斷：1T1中斷標(biāo)志位停T1

計數(shù)：0啟T1計數(shù)：1T1啟停位復(fù)位/未溢出：0T0溢出中斷：1停T0計數(shù)：0啟T0計數(shù)：1T0中斷標(biāo)志位T0

啟停位0:INT0為電平觸發(fā)1:INT0為邊沿觸發(fā)1:INT0上有中斷請求0:INT1為電平觸發(fā)1:INT1為邊沿觸發(fā)0:INT1無中斷請求1:INT1上有中斷請求一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器2、定時器控制寄存器TCON當(dāng)定時器T0或T1定時到或計數(shù)滿時（即由全“1”變?yōu)槿?”），溢出標(biāo)志TF0或TF1被硬件置位，若中斷是開放的，即可向CPU發(fā)出中斷請求。

CPU響應(yīng)此中斷時由內(nèi)部硬件自動將標(biāo)志TF0或TF1清“0”，控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)中斷入口。注意：TF0或TF1可由軟件讀寫，軟件寫入與硬件置位、復(fù)位效果相同。定時器T0、T1中斷一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器2、定時器控制寄存器TCON外部中斷INT0、INT1外部中斷有兩種觸發(fā)方式：在邊沿觸發(fā)方式下，有專門的中斷請求標(biāo)志IE0、IE1，當(dāng)CPU響應(yīng)時，內(nèi)部硬件自動將IE0或IE1清“0”，控制轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口。沿一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器3、串行口控制寄存器SCON

SCON的結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中RI/TI是串行口接收/發(fā)送中斷標(biāo)志SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9F9E9D9C9B9A9998

0:無接收中斷1:有接收中斷0:無發(fā)送中斷1:有發(fā)送中斷在串行口一節(jié)中介紹一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器3、串行口控制寄存器SCON

RI接收中斷標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀數(shù)據(jù)，該標(biāo)志置“1”，CPU響應(yīng)串行口中斷后內(nèi)部硬件不清除，必須通過軟件清“0”。

一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器3、串行口控制寄存器SCON

TI

發(fā)送中斷標(biāo)志。當(dāng)串行口發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)，該標(biāo)志置“1”，CPU響應(yīng)串行口中斷后內(nèi)部硬件不清除，必須通過軟件清“0”。

一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器3、串行口控制寄存器SCON注意：RI、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，然后進行相應(yīng)服務(wù)。在返回主程序之前必須用軟件將RI或TI清除，否則會出現(xiàn)一次請求多次響應(yīng)的錯誤。一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器4、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明

電平觸發(fā)方式

CPU在每個機器周期的S5P2采樣INT0和INT1的輸入電平，在電平觸發(fā)方式下，單片機中沒有專門的中斷請求標(biāo)志，外部中斷申請觸發(fā)器的狀態(tài)隨著CPU在每個機器周期采樣到的外部中斷輸入線的電平變化而變化，同時單片機響應(yīng)中斷后，也不能自動清除請求信號。一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器4、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明對觸發(fā)信號的要求：觸發(fā)信號低電平必須保持足夠長的時間，直到CPU響應(yīng)為止，但持續(xù)時間亦不能太長，在中斷返回之前必須撤去。

電平觸發(fā)方式一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器4、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明

電平觸發(fā)方式解決這個問題的方法有兩種：一是用具有相應(yīng)功能的接口芯片，如8255工作在選通輸入方式時，當(dāng)外部的數(shù)據(jù)選通到8255的數(shù)據(jù)輸入寄存器時，INTR變高（如下圖所示），8255向80C51單片機發(fā)中斷請求，當(dāng)單片機讀取8255輸入數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容后，INTR自動變低，INTX變高，撤消中斷請求。一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器80C514、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明另一種方法是在單片機之外增設(shè)一個請求標(biāo)志（使用觸發(fā)器），如下圖所示，再配合相應(yīng)程序即可。

電平觸發(fā)方式一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器80C514、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明

電平觸發(fā)方式

外部設(shè)置標(biāo)志的程序如下：

MAIN：SETBP3.0CLRIT0SETBEX0SETBEAHERE：AJMPHERE

一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器

電平觸發(fā)方式4、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明WBINT：CLRP3.0MOVA，#0FFHMOVP1，AMOVA，P1SWAPAMOVP1，ASETBP3.0

RETI

一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器4、關(guān)于外部中斷觸發(fā)方式的說明

邊沿觸發(fā)方式

CPU在每個機器周期的S5P2采樣INT0和INT1的輸入電平，如果前一個周期采樣到為高電平，接著的下一個周期采樣到為低電平，則置位中斷請求標(biāo)志IE0或IE1（在TCON中），表示外部中斷源正在向CPU申請中斷，直到該中斷被響應(yīng)后，標(biāo)志IE1或IE0才被硬件清“0”。一、中斷源及相關(guān)的專用寄存器二、80C51單片機對中斷請求的控制1、中斷使能控制通過中斷允許寄存器IE進行兩級控制：總控位EA和各中斷源允許位。IE各位安排如下圖IEEAET2ESET1EX1ET0EX0位地址AFADACABAAA9A80:關(guān)INT0中斷

1:開INT0中斷0:關(guān)T0中斷1:開T0中斷0:關(guān)INT1中斷1:開INT1中斷0:關(guān)T1中斷1:開T1中斷0:關(guān)串行口中斷1:開串行口中斷0:關(guān)T2中斷1:開T2中斷0:關(guān)CPU中斷1:開CPU中斷2、中斷優(yōu)先級控制80C51單片機對中斷優(yōu)先級的控制也分為兩級：第一級由軟件控制，即由中斷優(yōu)先級寄存器IP的某一位狀態(tài)為1或0決定相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級或低優(yōu)先級。第二級由硬件控制，即由硬件查詢電路決定。二、80C51單片機對中斷請求的控制2、中斷優(yōu)先級控制IP各位的定義如下圖所示二、80C51單片機對中斷請求的控制2、中斷優(yōu)先級控制對于同一優(yōu)先級的各中斷源的優(yōu)先順序，內(nèi)部硬件查詢電路規(guī)定為：INT0T0INT1T1串行口中斷RI/TIT2二、80C51單片機對中斷請求的控制3、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖5.7低級中斷請求二、80C51單片機對中斷請求的控制三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)1、中斷響應(yīng)的條件單片機在每個機器周期對所有的中斷源進行順序檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有中斷源請求，便根據(jù)下列條件決定是否響應(yīng)。

80C51單片機中斷響應(yīng)條件是：中斷源有請求，中斷允許寄存器IE相應(yīng)位置“1”，CPU開中斷（EA=1）且：1、中斷響應(yīng)的條件（1）CPU不在處理同級的或更高優(yōu)先級的中斷；（2）現(xiàn)行的機器周期是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期；（3）CPU正在執(zhí)行的指令不是RETI或任何訪問IE/IP的指令。

同時滿足上述三個條件的情況下，80C51單片機才可響應(yīng)中斷源的請求。三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)2、中斷響應(yīng)的過程當(dāng)單片機判明有中斷請求，并滿足響應(yīng)條件時，便在下一個機器周期的S1狀態(tài)開始響應(yīng)最高優(yōu)先級的中斷源的請求。在響應(yīng)中斷的過程中，80C51單片機必須做以下三件事：三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)2、中斷響應(yīng)的過程（1）

將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置位（指明CPU開始處理的中斷優(yōu)先級別）。（2）清中斷標(biāo)志（TI和RI除外）。（3）

執(zhí)行一個硬件子程序：把中斷的斷點地址，也就是當(dāng)前程序計數(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。三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)3、外部中斷的響應(yīng)時間

80C51單片機在每個機器的S5P2期間對INT0和INT1進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)有中斷請求，又能滿足響應(yīng)的條件，便在下一個機器周期的S1狀態(tài)開始應(yīng)答，單片機首先執(zhí)行一個內(nèi)部硬件子程序，這個子程序本身占用兩個機器周期，因此從外部發(fā)出中斷請求信號到執(zhí)行中斷服務(wù)程序的第一條指令至少需要三個完整的機器周期。三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)3、外部中斷的響應(yīng)時間討論：（1）

如果現(xiàn)行的機器周期是本指令的最后一個周期，又無前述的其他響應(yīng)條件所阻止，CPU馬上響應(yīng)，需要三個機器周期。三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)（2）

如果現(xiàn)行的機器周期不是本指令的最后一個機器周期，則可能會增加1～3個周期，因為80C51單片機指令最長執(zhí)行時間為4個機器周期，這樣響應(yīng)時間為4～6個機器周期。3、外部中斷的響應(yīng)時間討論：三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)3、外部中斷的響應(yīng)時間（3）

如果CPU正在執(zhí)行的是RETI或是訪問IE、IP寄存器的指令，則單片機需要再執(zhí)行一條其他指令才會響應(yīng)中斷。當(dāng)然這條指令可以是1～4個機器周期，所以這種情況下，可能會增加5個機器周期。討論：三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)

所以，一個單級外部中斷，單片機響應(yīng)時間為3～8個機器周期，如果fosc=6MHz，則響應(yīng)時間為6～16us。3、外部中斷的響應(yīng)時間三、80C51單片機對中斷的響應(yīng)§3.3.280C51單片機的中斷系統(tǒng)應(yīng)用舉例例1利用80C51單片機的外部中斷實現(xiàn)系統(tǒng)的單步操作。解：一般單片機的開發(fā)系統(tǒng)都有單步運行用戶程序的功能。在調(diào)試程序時，每按一次單步執(zhí)行鍵，CPU就執(zhí)行一條用戶程序的指令，之后進入暫停等待狀態(tài)，必要時還顯示累加器中的內(nèi)容和下條指令的地址。這是利用單片機的外部中斷，配上簡單硬件（如下圖），再經(jīng)適當(dāng)編程實現(xiàn)的。例1下圖中，INT0設(shè)為電平觸發(fā)方式，INT0引腳平時為低電平，單片機處于中斷服務(wù)中。用戶一次按鍵出現(xiàn)一個正脈沖。CPU在中斷服務(wù)程序中檢測到一個正脈沖便返回主程序執(zhí)行一條用戶程序指令，又得響應(yīng)中斷，等待用戶按鍵，實現(xiàn)了單步操作。利用80C51單片機的外部中斷實現(xiàn)系統(tǒng)的單步操作。例1圖5-8利用80C51單片機的外部中斷實現(xiàn)系統(tǒng)的單步操作。80C51例1初始化程序為：

SETB

EA

；CPU開中斷SETB

PX0

；置為高中斷優(yōu)先級CLR

IT0

；設(shè)INT0為電平觸發(fā)SETB

EX0

；允許INT0中斷利用80C51單片機的外部中斷實現(xiàn)系統(tǒng)的單步操作。例1中斷服務(wù)程序

：┋；HIGH：JNBP3.2，HIGH；等待引腳為高電平LOW：JB

P3.2，LOW；再等待引腳為低電平RETI

；中斷返回顯示必要的數(shù)據(jù)利用80C51單片機的外部中斷實現(xiàn)系統(tǒng)的單步操作。例2利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后驅(qū)動發(fā)光二極管。如下圖所示，將P1口的P1.7～P1.4設(shè)置成輸入，P1.3～P1.0設(shè)置成輸出?，F(xiàn)要求利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后分別通過P1.3～P1.0輸出，驅(qū)動發(fā)光二極管，以檢查P1.7～P1.4輸入電平的情況。要求采用外中斷方式，每邊沿觸發(fā)一次，完成一次讀、寫任務(wù)。例2圖5-9利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后驅(qū)動發(fā)光二極管。80C51例2解：由圖可見，中斷請求從INT0輸入，并采用了去抖動電路。當(dāng)P1.3～P1.0的任何一位輸出為1時，就會使相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光。程序清單如下：

ORG0000HAJMPGAFN

；轉(zhuǎn)向主程序

ORG0003H

；外部中斷0入口地址AJMPPAUSEO

；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后驅(qū)動發(fā)光二極管。例2主程序：

ORG1100HGAFN：SETBEA

；允許中斷SETBIT0

；選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEX0

；允許外部中斷0中斷DEFG：AJMPDEFG

；等待中斷利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后驅(qū)動發(fā)光二極管。例2中斷服務(wù)程序：

ORG1200HPAUSEO：MOVA，#0FFH

；設(shè)P1為輸入狀態(tài)MOVP1，A

MOVA，P1

；讀開關(guān)數(shù)據(jù)SWAPA

；（A）的高4位與低4位內(nèi)容交換MOVP1，A

；驅(qū)動LED發(fā)光RETI利用80C51將開關(guān)所設(shè)置的數(shù)據(jù)讀入后驅(qū)動發(fā)光二極管。例3利用查詢法擴展外部中斷源。如果80C51單片機應(yīng)用系統(tǒng)需要的外部中斷源較多時，可以采用查詢法來擴展外部中斷源。下圖為支持電路。80C51例3利用查詢法擴展外部中斷源解：XI1～XI4經(jīng)由4個OC門電路組成“線或”電路，“線或”后接到INT1端。這就是說，如果在4個外中斷源XI1～XI4中有1個或幾個出現(xiàn)高電平，則“線或”輸出為低電平，從而引起INT1中斷。由于XI1～XI4還分別與P1.0～P1.3相連，因此通過查詢P1.0～P1.3便可識別中斷源。

例3利用查詢法擴展外部中斷源EXINT：PUSHPSWPUSHACC下面給出INT1的中斷服務(wù)程序：JBP1.0，SAV1JBP1.1，SAV2JBP1.2，SAV3JBP1.3，SAV4DISUB：POPACCPOPPSWRETI例3利用查詢法擴展外部中斷源SAV1：…AJMPDISUBSAV2：…AJMPDISUBSAV3：…AJMPDISUBSAV4：…AJMPDISUB例4利用中斷實現(xiàn)多個故障顯示的電路。下圖為利用中斷實現(xiàn)多個故障顯示的電路。當(dāng)系統(tǒng)無故障時，4個故障源輸入端全為低電平，指示燈全熄滅，只有當(dāng)某部分出現(xiàn)故障，其相應(yīng)的輸入線才由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引?0C51中斷。中斷服務(wù)的任務(wù)就是判定故障源，并使相應(yīng)的LED顯示。例4利用中斷實現(xiàn)多個故障顯示的電路。圖5-1180C51例4利用中斷實現(xiàn)多個故障顯示的電路。解：程序清單如下：ORG0000HAJMP

GAFN

；轉(zhuǎn)向主程序ORG

0003HAJMP

PAUSEO

；轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序例4GAFN:ANL

P1，#55H

；全部指示燈滅,并為SETB

IT0

；選擇為邊沿方式SETB

EA

；CPU開中斷讀入故障信號作準(zhǔn)備SETB

EX0

；允許INT0中斷利用中斷實現(xiàn)多個故障顯示的電路。例4LOOP1：MOV

A，P1ANL

A，#55H