單片機(jī)原理及應(yīng)用課件5.ppt

1、第5章 輸入輸出與中斷,5.1 輸入輸出信息的傳送方式 5.2 中斷的概念 5.3 MCS -51單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 5.4 中斷應(yīng)用舉例,退出,5.1 輸入輸出信息的傳送方式,5.1.1 輸入輸出的概念 單片機(jī)常用的輸出設(shè)備有：顯示器、指示燈、微型打印機(jī)等。 5.1.2 輸入輸出信息種類 計(jì)算機(jī)與輸入輸出設(shè)備之間交換信息，有三種信息形式：數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息。 5.1.3 輸入輸出設(shè)備與CPU的連接 計(jì)算機(jī)的CPU與外設(shè)，并不直接相連，而是通過(guò)接口電路進(jìn)行連接。它們的連接關(guān)系如圖5-1所示。,1、鎖存功能 接口電路用數(shù)據(jù)鎖存器，解決雙方速度匹配問(wèn)題。 2、隔離作用 CPU既可以與存儲(chǔ)器

2、交換數(shù)據(jù)，也可以與任一外設(shè)交換數(shù)據(jù)。但任一時(shí)刻，只能與其中的一個(gè)設(shè)備交換數(shù)據(jù)。,3、變換作用 當(dāng)外設(shè)的電平幅度不符合計(jì)算機(jī)的要求時(shí)，需要接口電路進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 4、聯(lián)絡(luò)作用 只有在外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，才能與CPU交換數(shù)據(jù)，既可避免出錯(cuò)，又可提高CPU的工作效率。外設(shè)準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，通過(guò)接口電路與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)系。因此，接口電路必需具有聯(lián)絡(luò)作用。,5.1.4 CPU對(duì)外設(shè)的兩種編址方式 1、端口與主存儲(chǔ)器單元統(tǒng)一編址 統(tǒng)一編址，把主存儲(chǔ)器的一部分地址空間分給端口，把每一個(gè)端口作為一個(gè)存儲(chǔ)單元。 2、端口單獨(dú)編址 對(duì)端口單獨(dú)編址時(shí)，端口不占主存地址空間，但必需設(shè)置專門的輸入輸出指令訪問(wèn)端口。,5.1.5

3、CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式 CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式通常有以下3種方式：無(wú)條件傳送方式、查詢方式和中斷方式。 1、無(wú)條件傳送方式 2、查詢傳送方式 3、中斷傳送方式,5.2 中斷的概念,5.2.1 中斷的定義 所謂中斷，是指CPU正在處理某些事務(wù)的時(shí)候，外部又發(fā)生了某一事件，請(qǐng)求CPU及時(shí)處理。于是，CPU暫時(shí)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(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。這樣的過(guò)程，稱為中斷。,5.2.2 為什么要使用中斷 5.2.3 中斷的嵌套,5.3 MCS -51單片機(jī)的中斷系統(tǒng),MCS-51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。 5.

4、3.1 中斷系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖5-5所示。,1、中斷源 (1) 外部中斷源 外部中斷源INT0、INT1是由外部輸入的兩個(gè)中斷源。這兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求源，直接觸發(fā)寄存器TCON的IE0、IE1，產(chǎn)生中斷標(biāo)志。觸發(fā)方式有兩種，一種是脈沖觸發(fā)，一種是電平觸發(fā)。外部中斷源的觸發(fā)方式由TCON寄存器中的IT0、IT1來(lái)決定。下面介紹TCON寄存器中的IE0、IT0、IE1、IT1。TCON中的位格式如下：,IE0：為外部中斷INT0的請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)INT0引腳上出現(xiàn)中斷請(qǐng)求信號(hào)（低電平或脈沖下降沿）時(shí)，硬件自動(dòng)將IE0置“1”，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求標(biāo)志。 IT0：外部中斷IN

5、T0觸發(fā)方式控制位。由軟件來(lái)置“1”或清“0”，以控制外部中斷INT0的觸發(fā)方式。 當(dāng)IT0=1 時(shí)，外部中斷INT0為下降沿觸發(fā)。即外部中斷INT0出現(xiàn)下降沿時(shí)，觸發(fā)IE0，使其為“1”； 當(dāng)IT0=0時(shí)，外部中斷INT0為電平觸發(fā)。即外部中斷INT0出現(xiàn)低電平時(shí)，觸發(fā)IE0，使其為“0”。 IE1：為外部中斷INT1的請(qǐng)求標(biāo)志位。功能與IE0相同。 IT1：外部中斷INT1觸發(fā)方式控制位。功能與IT0相同。,(2) 內(nèi)部中斷源 內(nèi)部中斷源有定時(shí)器T0和T1溢出中斷源，以及串行口發(fā)送接收中斷源。MCS-51內(nèi)部有2個(gè)定時(shí)器計(jì)數(shù)器，我們分別稱它們?yōu)槎〞r(shí)器T0和定時(shí)器T1，定時(shí)器T0和T1內(nèi)部都

6、有各自的計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)，分別產(chǎn)生溢出中斷，使各自的中斷標(biāo)志位TF0、TF1置“1”，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求標(biāo)志。TF0和TF1為TCON寄存器中的2位。,TF0：定時(shí)器T0的溢出中斷標(biāo)志位。 TF1：定時(shí)器T1的溢出中斷標(biāo)志位。 另一個(gè)內(nèi)部中斷源為串行口發(fā)送接收中斷源。其中斷標(biāo)志位占用SCON寄存器中的2位，它們是發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI和接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI。SCON寄存器的位格式如下：,TI：串行口內(nèi)部發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)串行口發(fā)送完一個(gè)字符后，由內(nèi)部硬件使發(fā)送中斷標(biāo)志TI置位。產(chǎn)生中斷請(qǐng)求標(biāo)志。 RI：串行口內(nèi)部接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收到一個(gè)字符后，由內(nèi)部硬件使接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位

7、RI置位。產(chǎn)生中斷請(qǐng)求標(biāo)志。 串行口的發(fā)送中斷TI，和接收中斷RI，共用一個(gè)內(nèi)部中斷源。它們邏輯“或”后，作為一個(gè)內(nèi)部的串行口中斷源。,2.中斷允許寄存器IE 中斷允許寄存器IE的作用，是控制所有中斷源的開(kāi)放或禁止，以及每個(gè)中斷源是否被允許。寄存器IE的位格式如下：,EA：中斷總允許位。EA=1，CPU開(kāi)放中斷；EA=0，CPU禁止所有的中斷請(qǐng)求。從圖5-5的結(jié)構(gòu)圖中可以看到，總允許EA好比一個(gè)總開(kāi)關(guān)。 ES：串行中斷允許位。ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。 ET1：T1溢出中斷允許位。ET1=1，允許T1中斷；ET1=0，禁止T1中斷。 EX1：外部中斷1允許位。EX1=

8、1，允許外部中斷1中斷；EX1=0，禁止外部中斷1中斷。 ET0：T0溢出中斷允許位。ET0=1，允許T0中斷；ET0=0，禁止T0中斷。 EX0：外部中斷0允許位。EX0=1，允許外部中斷0中斷；EX0=0，禁止外部中斷0中斷。,3、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP (1) 中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的位格式及優(yōu)先級(jí)的設(shè)定 MCS-51單片機(jī)具有2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，均可編程設(shè)定為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)。寄存器IP的位格式如下：,PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PS=1，設(shè)定串行口為高優(yōu)先級(jí)中斷；PS=0，設(shè)定串行口為低優(yōu)先級(jí)中斷。 PT1：T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT1=1，設(shè)定定時(shí)器T1為高優(yōu)先級(jí)中斷；PT1=0，設(shè)定

9、定時(shí)器T1為低優(yōu)先級(jí)中斷。 PX1：外部中斷1優(yōu)先級(jí)控制位。PX1=1，設(shè)定外部中斷1為高優(yōu)先級(jí)中斷；PX1=0，設(shè)定外部中斷1為低優(yōu)先級(jí)中斷。 PT0：T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT0=1，設(shè)定定時(shí)器T0為高優(yōu)先級(jí)中斷；PT0=0，設(shè)定定時(shí)器T0為低優(yōu)先級(jí)中斷。,PX0 ：外部中斷0優(yōu)先級(jí)控制位。PX0=1，設(shè)定外部中斷0為高優(yōu)先級(jí)中斷；PX0=0，設(shè)定外部中斷0為低優(yōu)先級(jí)中斷。 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后，IP寄存器低5位全部被清0，將所有中斷源設(shè)置為低優(yōu)先級(jí)中斷。 (2) 不同優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)CPU響應(yīng)的優(yōu)先順序 (3) 相同優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)CPU響應(yīng)的優(yōu)先順序 MCS-51單

10、片機(jī)有5個(gè)中斷源，當(dāng)它們處于同優(yōu)先級(jí)時(shí)的優(yōu)先級(jí)順序如表6-1所示。,5.3.2 中斷響應(yīng)與中斷返回 1、中斷響應(yīng)條件 MCS-51單片機(jī)響應(yīng)中斷有四個(gè)條件：一是中斷源有請(qǐng)求；二是寄存器IE的總允許位EA=1，且IE相應(yīng)的中斷允許位為1；三是無(wú)同級(jí)或高級(jí)中斷正在服務(wù)；四是現(xiàn)行指令執(zhí)行完最后一個(gè)機(jī)器周期。 2、中斷響應(yīng)與中斷返回 (1) 保存斷點(diǎn) (2) 取中斷向量,(3) 執(zhí)行中斷服務(wù)程序及中斷返回(4) 響應(yīng)中斷后各中斷標(biāo)志位的清除,5.4 中斷應(yīng)用舉例,【例5-1】圖5-6為3個(gè)故障源顯示電路，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)故障時(shí)，3個(gè)故障源輸入端X1X3全為低電平，對(duì)應(yīng)的3個(gè)顯示燈全滅；當(dāng)某部分出現(xiàn)故障時(shí)，其對(duì)

11、應(yīng)的輸入端由低電平變?yōu)楦唠娖?，從而引起MCS-51單片機(jī)中斷，中斷服務(wù)程序的任務(wù)是判定故障，并點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管。其中，發(fā)光二極管LED1LED3對(duì)應(yīng)3個(gè)輸入端X1X3。 實(shí)現(xiàn)上述功能的電路如圖5-6所示。3個(gè)故障源X1X3通過(guò)“或非門”與8031單片機(jī)的外部中斷0輸入端相連，同時(shí)，X1X3與P0口的P1.0P1.2引腳相接，3支發(fā)光二極管LED1LED3分別與P0口的P1.3P1.5相接。,主程序?yàn)椋?ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP SERVE MAIN: ORL P1 , #0FFH ；燈全滅，準(zhǔn)備讀入 SETB IT0 ；選擇邊沿觸發(fā)方式 SETB EX0 ；允許INT0中斷 SETB EA ；CPU開(kāi)中斷 AJMP $ ；