单片机原理与接口技术(电子工业出版社)课件 第6章 MCS-51单片机中断系统

单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录110:50单片机原理与接口技术第6章MCS-51单片机中断系统单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录210:50(1)了解MCS-51单片机中断系统的内部结构。(2)熟悉MCS-51单片机中断系统的中断源和中断入口地址。(3)熟悉MCS-51单片机中断系统的工作方式和控制寄存器。(4)掌握MCS-51单片机中断服务程序的设计方法。本章教学要求单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录310:50本章目录6.1中断概述6.1.1CPU与外设的输入/输出方式6.1.2中断的概念6.2MCS-51中断系统6.2.1中断系统的内部结构6.2.2中断源与中断方式6.2.3中断控制寄存器6.2.4中断响应6.3中断应用举例6.3.1中断服务程序设计6.3.2中断系统应用实例习题与思考题单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录410:506.1中断概述CPU与外部设备交换信息有以下几种方式：1)程序控制传送方式；（包括分为无条件传送方式和查询传送方式）2)中断传送方式；3)直接存储器存取（DMA）方式。----CPU与外部设备交换信息单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录510:506.1.1CPU与外设的输入/输出方式无条件传送方式也称为同步程序传送，这种传送方式不需要交换状态信息，即不需要测试外部设备的状态，只需在程序中加入访问外设的指令，便可以根据需要随时实现数据传送，无条件传送方式适用于以下两类外部设备的输入输出：1)外设的工作速度非常快，足以和CPU同步工作。2)具有常驻的或变化缓慢的数据信号的外设。1．无条件传送方式----无条件传送方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录610:502．查询传送方式通常把通过程序对外设状态的检测称之为“查询”，所以这种有条件的传送方式又叫做程序查询方式。查询的流程图如图所示。6.1.1CPU与外设的输入/输出方式----查询传送方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录710:503．直接存储器存取（DMA）方式DMA（DirectMemoryAccess）方式是CPU让出数据总线（悬浮状态），使外部设备和存储器之间直接传送（不通过CPU）数据的方式。在下述两种情况时可考虑采用DMA方式：1)外设和存储器之间有大量的数据需要传送。2)外部设备的工作速度很快的情况。6.1.1CPU与外设的输入/输出方式----DMA方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录810:504．中断传送方式中断方式则是在外设为数据传送作好准备之后，就向CPU发出中断请求信号（相当于通知CPU），CPU接收到中断请求信号之后立即作出响应，暂停正在执行的原程序（主程序），而转去为外设的数据输入输出服务，待服务完之后，程序返回，CPU再继续执行被中断的原程序。6.1.1CPU与外设的输入/输出方式----中断传送方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录910:506.1.2中断的概念中断是指计算机在执行某一程序的过程中，由于计算机系统内、外的某种原因而必须终止原程序的执行，转去完成相应的处理程序，待处理结束之后再返回继续执行被终止原程序的过程。如图6-2所示。实现这种中断功能的硬件系统和软件系统统称为中断系统。----中断概念单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1010:50主程序：CPU正常情况下运行的程序称为主程序。中断源：把向CPU提出中断申请的设备称为中断源。中断请求：由中断源向CPU所发出的请求中断的信号称中断请求。中断响应：CPU在满足条件情况下接受中断申请，终止现行程序执行转而为申请中断的对象服务称中断响应。中断服务程序：为服务对象服务的程序称为中断服务程序。断点：现行程序被中断的地址称为断点。中断返回：中断服务程序结束后返回到原来程序称中断返回。6.1.2中断的概念----中断概念单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1110:50（1）中断源（2）中断优先级控制（3）中断响应的过程6.1.2中断的概念----中断系统的基本问题1)检测中断2)保护现场3)中断服务4)清除中断标志位5)恢复现场6)中断返回单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1210:50保护现场是指由于CPU执行中断处理程序时，可能要使用主程序中使用过的累加器、寄存器或标志位。为了使这些寄存器的值在中断服务程序中不被冲掉，在进入中断服务程序前，要将有关寄存器保护起来。在中断服务程序执行完时，还必须恢复原寄存器的内容及原程序中断处的地址。即恢复现场和恢复断点。保护现场和恢复现场是通过在中断服务程序中采用堆栈操作指令PUSH及POP实现的。而保护断点、恢复断点是由CPU响应中断和中断返回时自动完成的。6.1.2中断的概念----保护现场和保护现场单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1310:506.2MCS-51中断系统6.2.1中断系统的内部结构MCS-51单片机的中断系统由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询逻辑电路组成。----中断系统的内部结构单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1410:506.2.2中断源与中断方式MCS-51单片机的中断系统提供了5个中断源。----中断源及种类1．中断源单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1510:50通常，在实际应用中有以下几种情况可采取中断方式工作。(1)I/O设备。(2)硬件故障。(3)实时时钟。(4)为调试程序而设置的中断源。----中断方式应用6.2.2中断源与中断方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1610:50----中断方式INT0INT02．中断方式MCS-51单片机的中断系统有两种中断方式，即外部中断和内部中断。(1)外部中断外部中断是指从单片机外部引脚INT0和INT1输入中断请求信号的中断，即外部中断源有两个。如输入/输出的中断请求、实时事件的中断请求、掉电和设备故障的中断请求都可以作为外部中断源，从引脚INT0和INT1输入。外部中断请求和有电平触发和跳变（边沿）触发两种触发方式。这两种触发方式可以通过对特殊功能寄存器TCON编程来选择。6.2.2中断源与中断方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1710:50----中断方式INT0INT0(2)内部中断内部中断是单片机芯片内部产生的中断。MCS-51单片机（51子系列）的内部中断有定时/计数器T0和T1的溢出中断，串行口的发送/接收中断。6.2.2中断源与中断方式单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1810:506.2.3中断控制寄存器MCS-51中断系统在4个特殊功能寄存器控制下工作。这4个特殊功能寄存器是定时/计数器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）、中断允许控制寄存器（IE）和中断优先级控制寄存器（IP）。通过对这4个特殊功能寄存器的各位进行置位或复位操作，可实现各种中断控制功能。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录1910:506.2.3中断控制寄存器1)TCON中的中断请求标志位TCON为定时/计数器控制寄存器，其字节地址为88H，可位寻址，位地址范围为88H～8FH。这个寄存器有两个作用，即除了控制定时/计数器T0和T1的溢出中断外，还控制外部中断的触发方式和锁存外部中断请求标志位。TCON中的各位定义如图6-4所示。----中断请求控制1．中断请求控制单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2010:50IT0：选择外部中断0的中断触发方式。IT0=0，为电平触发方式，低电平有效；IT0=1，为边沿触发方式，P3.2引脚信号出现负跳变有效。IT1：选择外部中断1的中断触发方式。其功能与IT0类同。IE0：外部中断0的中断请求标志。当INT0输入端口有中断时IE0=1，由硬件置位。6.2.3中断控制寄存器----TCON寄存器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2110:50IE1：外部中断INT1的中断请求标志。功能与IE0类似。TF0：片内定时/计数器0溢出中断请求标志。定时/计数器的核心为加法计数器，当定时/计数器T0发生定时或计数溢出时，由硬件置位TF0或TF1，向CPU申请中断，CPU响应中断后，会自动清零TF0或TF1。TF1：片内定时/计数器1溢出中断请求标志。功能与TF0类同。6.2.3中断控制寄存器----TCON寄存器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2210:50中断请求标志IE0和IE1及中断信号的撤销问题无论是采用边沿触发方式（IT0=1）还是电平触发方式（IT0=0），在CPU响应中断请求后，中断请求标志位IE0即由硬件自动清零。由于CPU对INT0引脚没有控制作用，在采用电平触发方式时中断请求信号的低电平可能继续存在，在以后的机器周期采样时又会把已清零的IE0标志位重新置1，这有可能再次引起中断而造成出错。所以，在中断响应后必须采用其他方法撤销该引脚上的低电平，以撤除外部中断请求信号，可以采用外接电路来撤除中断请求信号。中断请求标志位IE1的清零及中断请求信号的撤销问题与IE0类似。6.2.3中断控制寄存器----中断撤销单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2310:50例6-1图6-5所示为对于外部中断采用电平触发方式时的撤除外部中断请求信号参考电路。6.2.3中断控制寄存器----TCON寄存器分析：外部中断请求信号通过D触发器加到单片机引脚INTx(x=0,1)上。当外部中断请求信号使D触发器的CLK端发生正跳变时，由于D端接地，Q端输出0，向单片机发出中断请求。CPU响应中断后，利用一根口线，如P1.0做应答线，在中断服务程序中用两条指令：ANLP1.0,#0FEHORLP1.0,#01H单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2410:506.2.3中断控制寄存器----TCON寄存器ANLP1.0,#0FEHORLP1.0,#01H通过以上两条命令来撤除中断请求。第1条指令使P1.0为0，而P1口其他各位的状态不变。由于P1.0与D触发器的置1端相连，故D触发器Q=1，撤除了中断请求信号。第2条指令将P1.0变成1，从而使以后产生的新的外部中断请求信号又能向单片机申请中断。单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2510:502）SCON中的中断请求标志位SCON为串行口控制寄存器，其字节地址为98H，可以进行位寻址。串行口的接收和发送数据中断请求标志位（RI、TI）被锁存在串行口控制寄存器SCON中，其格式如图6-6所示。6.2.3中断控制寄存器----SCON寄存器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2610:50TI：串行口发送中断请求标志位CPU将一个数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发送，每发送完一帧串行数据后，硬件置位TI。但CPU响应中断时，并不清除TI中断标志，必须在中断服务程序中由软件对TI清0。RI：串行口接收中断请求标志位在串行口允许接收时，每接收完一帧数据，由硬件自动将RI位置为1。CPU响应中断时，并不清除RI中断标志，也必须在中断服务程序中由软件对TI标志清0。6.2.3中断控制寄存器----SCON寄存器单片机原理与接口技术(第2版).李晓林.电子工业出版社返回目录2710:502．中断允许控制MCS-51对中断源的开放或屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的，IE的字节地址为0A8H，可以按位寻址，当单片机复位时，I