单片机经典课件 中断系统

单片机技术及应用任课教师：黄福明第六章单片机的中断系统6.1中断的概念6.2中断系统的结构与控制实现6.3中断的处理过程主要内容6.4中断的应用本章学习目标与重点内容【学习目标】1．理解中断的基本概念2．理解80C51中断系统的结构【重点内容】1．中断的概念2．掌握80C51中断的使用3、掌握外部中断的编程实现6.1中断的概念6.2中断系统的结构与控制实现6.3中断的处理过程主要内容6.4中断的应用6.1中断的概念6.1.1中断的概念某人看书——某人正在处理一件事A电话铃响——出现另一件须立即解决的事B暂停看书——中止A书中作记号——记录断点，便于接续电话谈话——处理B继续看书——继续A的工作保护断点中断响应中断请求中断返回（1）现实生活中的中断：6.1中断的概念6.1.1中断的概念中断原因：一个人不可能同时完成两项任务。单片机只有一个CPU，一旦面临多任务，它也会中断吗？先接电话，然后再继续看书，这样效率最高！6.1中断的概念6.1.1中断的概念中断：计算机暂停当时正在执行的程序，转去执行处理某一意外事件的程序，待意外事件处理完毕后，又返回到程序被暂停的地方继续执行的过程。外设CPU启动执行原程序中断请求中断响应执行原程序中断服务执行完毕返回6.1中断的概念6.1.1中断的概念u中断系统：实现中断功能的软件和硬件。u中断源：向CPU发出中断请求的事件。u中断请求：中断源向CPU提出的处理请求。u中断响应：CPU暂停自身事务转去处理中断请求的过程u中断处理：对事件的整个处理过程。u中断返回：处理完毕后回到原来被中断的地方。6.1中断的概念6.1.1中断的概念中断优先级：由于在实际的系统中，往往有多个中断源，且中断申请是随机的，有时可能会有多个中断源同时提出中断申请，但CPU一次只能响应一个中断源发出的中断请求，这时CPU应响应哪个中断请求？这就需要用软件或硬件按中断源工作性质的轻重缓急，给它们安排一个优先顺序，即所谓的优先级排队。中断优先级越高，则响应优先权就越高。中断嵌套：当CPU正在执行中断服务程序时，又有中断优先级更高的中断申请产生，这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请，待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行，这一过程称为中断嵌套。6.1中断的概念6.1.1中断的概念某人正在看报电话铃响了去接电话继续接电话继续看报跑向厨房关煤气、灌开水水开了6.1中断的概念6.1.2中断的优点当CPU与外设交换信息时，采用中断的方式有以下优点：分时操作：中断可以时CPU和外设同时工作。大大提高了CPU的利用率。实时处理：在实时控制系统中，现场的各种参数和信息可以在任何时间发出中断申请要求CPU处理，CPU就可以马上响应。故障处理：计算机可以利用中断系统自行处理故障，而不必停机或报告工作人员。6.1中断的概念6.2中断系统的结构与控制实现6.3中断的处理过程主要内容6.4中断的应用6.2中断系统的结构和控制实现6.2.1中断系统的结构为实现中断功能而配置的硬件和编写的软件就是中断系统。中断由谁来实施？中断功能由中断系统来执行。6.2中断系统的结构和控制实现6.2.1中断系统的结构80C51的中断系统有5个中断源（8052有6个），2个优先级，可实现二级中断嵌套。EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源6.2中断系统的结构和控制实现6.2.1中断系统的结构中断源---中断的申请方能够向CPU发出中断申请的部件称为中断源。80C51单片机有5个中断源。见下表那些部件可以向CPU申请中断呢？中断源说明外部中断从P3.2引脚引入的外部中断申请定时器T0中断定时器T0溢出时引发中断申请外部中断从P3.3引脚引入的外部中断申请定时器T1中断定时器T1溢出时引发中断申请串行口中断一次串行发送或接收完成后，发出中断申请0INT1INT6.2中断系统的结构和控制实现中断源1、（P3.2）。可由IT0(TCON.0)选择其为低电平有效还是下降沿有效。当CPU检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号时，中断标志IE0(TCON.1)置1，向CPU申请中断。EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源6.2中断系统的结构和控制实现中断源EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源2、(P3.3）。可由IT1(TCON.2)选择其为低电平有效还是下降沿有效。当CPU检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号时，中断标志IE1(TCON.3)置1,向CPU申请中断。6.2中断系统的结构和控制实现中断源EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源3、TF0（TCON.5），片内定时/计数器T0溢出中断请求标志。当定时/计数器T0发生溢出时，置位TF0，并向CPU申请中断。6.2中断系统的结构和控制实现中断源EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源4、TF1（TCON.7），片内定时/计数器T1溢出中断请求标志。当定时/计数器T1发生溢出时，置位TF1，并向CPU申请中断。6.2中断系统的结构和控制实现中断源EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时置位RI或当串行口发送完一帧串行数据时置位TI，向CPU申请中断。6.2中断系统的结构和控制实现6.2.2中断的控制实现对中断的控制与实现是通过4个与中断相关的特殊功能寄存器配置来完成的，包括：1、定时/计数控制寄存器TCON；2、串行口控制寄存器SCON；3、允许中断寄存器IE；4、中断优先级寄存器IP。6.2中断系统的结构和控制实现6.2.2中断的控制实现EX0EAPX001ET0PT001EX1PX101ET1PT101ESPS01≥1RITISCONTCONIE0TF0IE1TF110101IT0IT1INT0INT1T0T1RXTXIEIP111111110硬件查询自然优先级自然优先级中断入口中断入口高级低级中断源中断源对中断源和中断控制寄存器的理解，一定按上图分析，不可单独记忆。1、定时/计数控制器TCON6.2中断系统的结构和控制实现6.2.2中断的控制实现1100IT1：INT1外中断触发(请求)方式标志位IT0：INT0外中断触发(请求)方式标志位IT1(IT0)＝0，低电平触发(请求)方式。当P3.3(P3.2)脚为低电平时，硬件置IE1(IE0)=1，响应中断。结束中断前，用软件将IE1(IE0)清0。001、定时/计数控制器TCON6.2中断系统的结构和控制实现1100IT1(IT0)＝1，脉冲边沿方式(后沿负跳变)有效。11当前一周期P3.3(P3.2)脚为高电平，后一周期P3.3(P3.2)脚为低电平时，硬件置IE1(IE0)=1，响应中断。响应中断后，IE1(IE0)由硬件清0IT1：INT1外中断触发(请求)方式标志位IT0：INT0外中断触发(请求)方式标志位1、定时/计数控制器TCON6.2中断系统的结构和控制实现定时/计数器T1(T0)溢出中断申请标志位。当T1(T0)产生计数溢出时，由硬件置l。响应中断后，由硬件自动清0。2、MC5-51的中断控制6.2中断系统的结构和控制实现CPU对中断源的开放或屏蔽，受到中断允许寄存器IE的控制。各中断源高、低优先级别由中断优先级寄存器IP控制。IE、IP寄存器的状态可通过程序由软件设置。2、中断允许控制IE——中断的开放和屏蔽6.2中断系统的结构和控制实现IEEX0EX1ET1ESET0111111EA中断申请高自然优先级中断源PC低自然优先级中断源PC中断申请硬件查询≥1RXTXRITISCONTL0TH0T0TL1TH1T1110INT0IT0IE0TF0IE1TF1011INT1IT1TCONPX0PT0PX1PT1PS1111100000IP源允许总允许优先级中断标志中断源中断允许控制位。EA＝0中断总禁止；EA＝l中断总允许。总允许后，中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。2、中断允许控制IE——中断的开放和屏蔽6.2中断系统的结构和控制实现IEEX0EX1ET1ESET0111111EA外部中断0允许控制位。＝0,禁止外中断；＝1,允许外中断。IE0TF0IE1TF1011INT0IT02、中断允许控制IE——中断的开放和屏蔽6.2中断系统的结构和控制实现EX0EX1ET1ESET0111111EA011INT1IT1IE0TF0IE1TF1外部中断1允许控制位。＝0禁止外中断；＝1允许外中断。011INT0IT06.2中断系统的结构和控制实现IEEX0EX1ET1ESET0111111EAIE0TF0IE1TF1定时/计数器T0、中断允许控制位。＝0禁止定时/计数器T0、中断；＝l允许定时/计数器T0、中断。定时/计数器T1中断允许控制位。＝0禁止定时/计数器T1中断；＝l允许定时/计数器T1中断。TL0TH0T0TL1TH1T16.2中断系统的结构和控制实现IEEX0EX1ET1ESET0111111EAIE0TF0IE1TF1TL0TH0T0TL1TH1T1串行中断允许控制位。=0禁止串行中断；＝l允许串行中断。≥1RXTXRITISCON6.2中断系统的结构和控制实现中断的两级控制IEEX0EX1ET1ESET0111111EAIE0TF0IE1TF1EA位作为总控制位以各中断源的中断允许位作为分控制位≥1RXTXRITISCON复位后(IE)=00H，因此中断系统处于禁止状态单片机在中断响应后不会自动关闭中断。因此在转中断服务程序后，应使用有关指令禁止中断，即以软件方式关闭中断。6.2中断系统的结构和控制实现3、中断的优先级控制中断嵌套：当CPU正在处理某一中断源的请求时，若有优先级比它高的中断源发出中断申请，则CPU暂停正在进行的中断服务程序，并保留这个程序的断点。在更高级别的中断处理完毕后，再回到原来被中断的源程序中执行中断服务程序。6.2中断系统的结构和控制实现3、中断的优先级控制中断申请高自然优先级中断源PC低自然优先级中断源PC中断申请硬件查询PX0PT0PX1PT1PS1111100000IP外部中断0优先级设置位定时中断l优先级设置位。外部中断1优先级设置位定时中断0优先级设置位。IP中PX0、PT0位优先级高，PX1、PT1位优先级低。外部中断0→定时中断0→外部中断1→定时中