《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（匯編語言）（第二版）》課件 項(xiàng)目五 中斷控制應(yīng)用

單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（匯編語言）（第二版）全國高級(jí)技工學(xué)校電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)教材188188項(xiàng)目五中斷控制應(yīng)用189189任務(wù)直流電動(dòng)機(jī)控制190190學(xué)習(xí)目標(biāo)１.能理解中斷的概念和功能。２.能理解單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方式。３.能理解中斷響應(yīng)過程。４.會(huì)編寫外部中斷服務(wù)函數(shù)。５.能通過中斷相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)電路。６.會(huì)編寫單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行程序。191191任務(wù)引入本任務(wù)要設(shè)計(jì)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)及停止控制。要求選用合適的單片機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)和開關(guān)，用單片機(jī)開發(fā)軟件繪制單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)電路圖，提交編寫源代碼，并用軟件進(jìn)行仿真。直流電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行需要快速反饋控制，為完成此任務(wù)，需要學(xué)習(xí)ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)的中斷控制和中斷服務(wù)程序編程等知識(shí)。192192相關(guān)知識(shí)一、中斷系統(tǒng)１.中斷的概念當(dāng)單片機(jī)ＣＰＵ正在處理某事件時(shí)，外界發(fā)出緊急事件請(qǐng)求，要求單片機(jī)ＣＰＵ暫停當(dāng)前事件，轉(zhuǎn)去處理緊急事件，處理完成后再回到原來事件被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行，該過程被稱為中斷。單片機(jī)ＣＰＵ中斷事件的過程如圖５－１－１所示。193193圖５－１－１單片機(jī)ＣＰＵ中斷事件的過程相關(guān)知識(shí)一、中斷系統(tǒng)２.中斷的功能單片機(jī)程序應(yīng)用中使用中斷，能有效提高單片機(jī)系統(tǒng)的工作效率和處理事件的實(shí)時(shí)性。單片機(jī)中斷主要有以下幾個(gè)功能：（１）多任務(wù)分時(shí)處理功能在多任務(wù)時(shí)使用定時(shí)器中斷可以進(jìn)行任務(wù)調(diào)度，同時(shí)處理多個(gè)任務(wù)事件，縮短單片機(jī)ＣＰＵ的等待時(shí)間，提高工作效率。（２）事件實(shí)時(shí)處理功能在實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)中，常需要及時(shí)處理外部設(shè)備請(qǐng)求事件，利用單片機(jī)中斷系統(tǒng)及時(shí)響應(yīng)外部設(shè)備請(qǐng)求事件進(jìn)而對(duì)事件進(jìn)行處理，可實(shí)現(xiàn)事件的實(shí)時(shí)處理。（３）故障及時(shí)處理功能單片機(jī)在處理正常事件時(shí)常會(huì)出現(xiàn)突發(fā)故障事件，利用單片機(jī)中斷系統(tǒng)根據(jù)請(qǐng)求暫時(shí)中斷正在執(zhí)行的事件，去響應(yīng)突發(fā)故障事件，可實(shí)現(xiàn)故障事件的及時(shí)處理。194194相關(guān)知識(shí)一、中斷系統(tǒng)３.中斷源ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)有３類中斷：外部中斷、定時(shí)器中斷和串口中斷。單片機(jī)ＣＰＵ中斷請(qǐng)求源稱為中斷源，單片機(jī)中斷源對(duì)應(yīng)引腳如圖５－１－２所示。ＭＣＳ－５１系列單片機(jī)通常包含５個(gè)中斷源，它們分別為外部中斷０（ＩＮＴ０）、定時(shí)器０中斷、外部中斷１（ＩＮＴ１）、定時(shí)器１中斷和串口（ＵＡＲＴ）中斷。中斷號(hào)及中斷源入口地址見表５－１－１。圖５－１－２單片機(jī)中斷源對(duì)應(yīng)引腳195195相關(guān)知識(shí)一、中斷系統(tǒng)３.中斷源ＩＮＴ０———外部中斷０，由Ｐ３.２端口線引入，由低電平或下降沿觸發(fā)。ＩＮＴ１———外部中斷１，由Ｐ３.３端口線引入，由低電平或下降沿觸發(fā)。Ｔ０———定時(shí)器／計(jì)數(shù)器Ｔ０中斷，由Ｔ０計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零觸發(fā)。Ｔ１———定時(shí)器／計(jì)數(shù)器Ｔ１中斷，由Ｔ１計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零觸發(fā)。ＴＩ／ＲＩ———串口中斷，串口完成一幀字符發(fā)送／接收后觸發(fā)。196196相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器１.中斷允許寄存器ＩＥ用于控制單片機(jī)ＣＰＵ總中斷和各個(gè)對(duì)應(yīng)中斷的許可。ＩＥ地址為Ａ８Ｈ，可進(jìn)行位尋址。ＩＥ寄存器位定義見表５－１－２。ＥＡ：單片機(jī)ＣＰＵ中斷總控制位。當(dāng)ＥＡ＝０時(shí)，禁止所有中斷，ＣＰＵ不再響應(yīng)任何中斷請(qǐng)求。當(dāng)ＥＡ＝１時(shí)，開放所有中斷，但ＣＰＵ是否響應(yīng)相應(yīng)的中斷，還需要看相應(yīng)的中斷源位是否允許。ＥＡ的作用是使中斷允許形成兩級(jí)控制，即首先ＥＡ總中斷控制，其次還受各中斷源的允許位控制。197197相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器１.中斷允許寄存器ＩＥＥＳ：串口中斷允許位。當(dāng)ＥＳ＝０時(shí)，禁止串行接口中斷。當(dāng)ＥＳ＝１時(shí)，允許串行接口中斷；ＥＴ１：定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ１的溢出中斷允許位。當(dāng)ＥＴ１＝０時(shí)，禁止Ｔ１中斷；當(dāng)ＥＴ１＝１時(shí)，允許Ｔ１中斷。ＥＸ１：外部中斷１（ＩＮＴ１）的允許位。當(dāng)ＥＸ１＝０時(shí)，禁止外部中斷１中斷；當(dāng)ＥＸ１＝１時(shí)，允許外部中斷１中斷。ＥＴ０：定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０的溢出中斷允許位。當(dāng)ＥＴ０＝０時(shí)，禁止Ｔ０中斷；當(dāng)ＥＴ０＝１時(shí)，允許Ｔ０中斷。ＥＸ０：外部中斷０（ＩＮＴ０）的允許位。當(dāng)ＥＸ０＝０時(shí)，禁止外部中斷０中斷；當(dāng)ＥＸ０＝１時(shí)，允許外部中斷０中斷。198198相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器２.定時(shí)／計(jì)數(shù)器控制寄存器ＴＣＯＮＴＣＯＮ為定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０、Ｔ１的控制寄存器，可用于控制定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０、Ｔ１的溢出中斷請(qǐng)求、外部中斷０、外部中斷１的請(qǐng)求。ＴＣＯＮ可進(jìn)行位尋址，字節(jié)地址為８８Ｈ。ＴＣＯＮ定時(shí)／計(jì)數(shù)器控制寄存器位定義見表５－１－３。本任務(wù)主要介紹外部中斷部分相關(guān)位定義，即ＩＥ１、ＩＴ１、ＩＥ０、ＩＴ０，其他部分位定義將在后續(xù)任務(wù)中介紹。199199相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器２.定時(shí)／計(jì)數(shù)器控制寄存器ＴＣＯＮＩＥ１：外部中斷１請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷向ＣＰＵ請(qǐng)求中斷時(shí)，ＩＥ１由硬件置１；當(dāng)ＣＰＵ響應(yīng)該中斷時(shí)，ＩＥ１由硬件自動(dòng)清零。ＩＴ１：外部中斷１中斷觸發(fā)類型選擇位。當(dāng)ＩＴ１＝０時(shí)，ＩＮＴ１／Ｐ３.３引腳上的中斷觸發(fā)方式為低電平觸發(fā)；當(dāng)ＩＴ１＝１時(shí)，ＩＮＴ１／Ｐ３.３引腳上的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。ＩＥ０：外部中斷０請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)外部中斷向ＣＰＵ請(qǐng)求中斷時(shí)，ＩＥ０由硬件置１；當(dāng)ＣＰＵ響應(yīng)該中斷時(shí)，ＩＥ０由硬件自動(dòng)清零。ＩＴ０：外部中斷０中斷觸發(fā)類型選擇位。當(dāng)ＩＴ０＝０時(shí)，ＩＮＴ０／Ｐ３２引腳上的中斷觸發(fā)方式為低電平觸發(fā)；當(dāng)ＩＴ０＝１時(shí)，ＩＮＴ０／Ｐ３２引腳上的中斷觸發(fā)方式為下降沿觸發(fā)。200200相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器３.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰ寄存器ＩＰ用于確定每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別。寄存器ＩＰ的字節(jié)地址為Ｂ８Ｈ，可進(jìn)行位尋址。中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰ位定義見表５－１－４。201201相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器３.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰＰＳ：串口中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。當(dāng)ＰＳ＝１時(shí)，設(shè)置串口中斷為最高優(yōu)先級(jí)。ＰＴ１：定時(shí)／計(jì)數(shù)器１中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。當(dāng)ＰＴ１＝１時(shí)，設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器１中斷為最高優(yōu)先級(jí)。ＰＸ１：外部中斷１中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。當(dāng)ＰＸ１＝１時(shí)，設(shè)置外部中斷１中斷為最高優(yōu)先級(jí)。ＰＴ０：定時(shí)／計(jì)數(shù)器０中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。當(dāng)ＰＴ０＝１時(shí)，設(shè)置定時(shí)／計(jì)數(shù)器０中斷為最高優(yōu)先級(jí)。ＰＸ０：外部中斷０中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。當(dāng)ＰＸ０＝１時(shí)，設(shè)置外部中斷０中斷為最高優(yōu)先級(jí)。202202相關(guān)知識(shí)二、中斷控制相關(guān)寄存器３.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰＭＣＳ－５１系列單片機(jī)具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)：高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)。單片機(jī)復(fù)位后中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰ默認(rèn)值為０，所有中斷都處于低優(yōu)先級(jí)。如果有多個(gè)中斷源同時(shí)向單片機(jī)ＣＰＵ提出中斷請(qǐng)求，ＣＰＵ硬件中斷響應(yīng)次序按表５－１－１所列自然優(yōu)先級(jí)順序從高優(yōu)先級(jí)到低優(yōu)先級(jí)執(zhí)行。如果將相應(yīng)中斷源的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位設(shè)置為１，則可將該中斷源設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)。例如，將外部中斷１設(shè)置為中斷最高優(yōu)先級(jí)，只需配置ＰＸ１＝１即可。中斷嵌套示意圖如圖５－１－３所示。中斷優(yōu)先級(jí)處理基本規(guī)則：（１）低優(yōu)先級(jí)中斷可以被高優(yōu)先級(jí)的中斷所嵌套中斷，反之不能。（２）任何一種中斷不能被它同級(jí)中斷所嵌套中斷。圖５－１－３中斷嵌套示意圖203203相關(guān)知識(shí)204204三、中斷響應(yīng)過程１.中斷請(qǐng)求ＣＰＵ查詢到有效中斷請(qǐng)求標(biāo)志置１，若總中斷ＥＡ＝１和對(duì)應(yīng)的中斷源允許位打開，ＣＰＵ就會(huì)響應(yīng)該中斷請(qǐng)求。ＣＰＵ在響應(yīng)中斷服務(wù)前，將當(dāng)前程序計(jì)數(shù)器ＰＣ的內(nèi)容入棧，以備返回，同時(shí)將中斷矢量入口地址裝載到程序計(jì)數(shù)器ＰＣ中，并通過入口地址的長跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)向執(zhí)行響應(yīng)的中斷服務(wù)程序。一般在中斷源入口地址處放置“ＬＪＭＰａｄｄｒｅｓｓＨ”指令跳轉(zhuǎn)至指定的中斷服務(wù)程序，在ａｄｄｒｅｓｓＨ單元中實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)程序。當(dāng)中斷源需要中斷服務(wù)時(shí)，首先將中斷請(qǐng)求標(biāo)志位置１。２.中斷響應(yīng)相關(guān)知識(shí)三、中斷響應(yīng)過程當(dāng)ＣＰＵ完成中斷服務(wù)程序后，執(zhí)行最后一條指令“ＲＥＴＩ”時(shí)，ＣＰＵ從堆棧取回原先存入斷點(diǎn)的地址送入ＰＣ中，并恢復(fù)原來的中斷設(shè)置，ＣＰＵ返回到原來被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序。３.中斷返回205205相關(guān)知識(shí)四、中斷服務(wù)程序１.中斷服務(wù)程序初始化步驟（１）設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ＩＰ，分配中斷源的優(yōu)先級(jí)。（２）設(shè)置中斷方式。如果是外部中斷，設(shè)置ＩＴ１、Ｉ