第4章 MCS-51单片机的中断系统

第5章MCS-51单片机的中断第4章MCS-51单片机的中断系统4.1中断的概念4.28051中断系统结构及中断控制4.3中断响应过程4.4中断响应时间4.5中断响应后中断请求的撤除4.6中断系统应用实例4.7中断程序举例第5章MCS-51单片机的中断4.1中断的概述1.•由于计算机系统内、外的某种原因引起;•在程序执行的任何时刻都可能出现;•中断响应:暂停主程序,转去执行相应的处理程序,待处理结束之后,再回来继续执行被中止的原程序的过程。•采用中断技术:解决CPU与外设之间速度匹配的问题;使计算机可以及时处理系统中许多随机的参数和信息;提高了计算机处理故障与应变的能力。第5章MCS-51单片机的中断2.中断源•引起中断的事件;•可以人为设定,也可以是为响应突发性随机事件而设置;•各种计算机允许的中断源数目不同;•通常有I/O设备、实时控制系统中的随机参数和信息故障源等。•MCS-51单片机内部有5个中断源。（INT0、T0、INT1、T1、串行口）第5章MCS-51单片机的中断3.中断优先级•自然优先级：预先规定的作为挂起的中断的优先服务的顺序;•中断优先级越高,则响应优先权就越高。•一般响应规则:先高后低;停低转高;高不理低;•中断嵌套:CPU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的过程。第5章MCS-51单片机的中断4.中断响应的过程(1)中断响应条件:•请求信号；•CPU处于开中断状态；•无高级、同级中断正在服务；•现行指令执行到最后一个机器周期且已结束；•若现行指令为RET或需访问IE/IP指令时；需其后的一条指令也执行完毕。第5章MCS-51单片机的中断(2)中断响应过程保护现场保护对象：标志状态寄存器PSW、主程序和服务程序都用的寄存器、存储器中断服务,：为相应的中断源服务。恢复现场,：将被保护的数据恢复到原位置，保证主程序继续执行。返回：CPU将压入堆栈的断点地址弹回到程序计数器,使CPU继续执行刚才被中断的程序。第5章MCS-51单片机的中断4.2MCS-51中断系统结构及中断控制图5.1MCS-51中断系统结构框图P72第5章MCS-51单片机的中断4.2.1中断和中断请求标志1、中断源MCS-51单片机内部有5个中断源8051中断源表第5章MCS-51单片机的中断2.定时器/计数器控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0(MSB)(LSB)图4.4TCON格式中与中断有关的位p88定时器中断88H第5章MCS-51单片机的中断TCON各位作用TFi内部定时器溢出标志溢出时，TFi=1，申请中断；进入中断后，自动清除。TRi内部定时器运行控制标志定时器运行（软件置位）；复位，定时器停止工作。IEi外部中断请求标志进入中断后，自动清除。ITi外部中断触发类型控制位ITi=1,下降沿触发；ITi=0,低电平触发；靠软件置位或清除。注：i为1或第5章MCS-51单片机的中断图5.3SCON格式SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI(MSB)（LSB）•串行口控制与状态寄存器•字节地址98H，位地址98H～9FH3、串行口控制寄存器SCON第5章MCS-51单片机的中断SCON各位作用P89SM0SM2RENTB8RB8TI串行口发送中断标志。串行口每发送完1帧数，自动置位TI；CPU响应中断后，需由软件复位TI。RI串行口接收中断标志。串行口每接收完1帧数，自动置位TI；CPU响应中断后，需由软件复位TI。RI或TI经逻辑“或”之后作为内部中断源。第5章MCS-51单片机的中断4.2.2中断允许控制1.MCS-51单片机有5个（8052有6个）中断源•每个中断信号的通道中设置了一个中断屏蔽触发器；•CPU内设置了一个中断允许触发器,控制CPU能否响应中断。•通过对中断允许寄存器IE的设置实现控制。两级控制第5章MCS-51单片机的中断图5.4IE格式p78EAXET2ESET1EX1ET0EX0中断允许寄存器字节地址A8H；位地址：A8H~AFHEA中断总允许ETi定时器允许中断EXi外部中断允许ES串行口中断允许=1，允许中断，否则，关闭中断。第5章MCS-51单片机的中断4.2.3中断优先级控制XXPT2PSPT1PX1PT0PX0图5.5IP的格式P74字节地址0A8HPTi内部定时器优先级PXi外部中断优先级PS串行口中断优先级=1，高优先级=0，低优先级第5章MCS-51单片机的中断表4.1中断源自然优先级顺序P75IP中同级内第二优先级（自然优先级）次序第5章MCS-51单片机的中断例如,某软件中对寄存器IE、IP设置如下:MOVIE,＃10001111HMOVIP,＃00000110H则此时该系统中:·CPU中断允许;·允许外部中断0、定时器/计数器0、外部中断1、定时器/计数器1提出的中断申请;·允许中断源的中断优先次序为:定时器/计数器0外部中断1外部中断0定时器/计数器1第5章MCS-51单片机的中断CPU已进入中断工作环境申请中断的中断源在片内处于开放状态申请中断的外部设备处于中断开放状态中断源有请求当前指令已执行完毕4.3MCS-51中断响应过程1.中断响应的条件4.3.1中断响应第5章MCS-51单片机的中断2.中断响应受阻的原因以下各种情况之一存在，中断受阻：(1）同级或高优先级的中断已在进行中;(2）当前的机器周期还不是正在执行指令的最后一个机器周期（换言之,正在执行的指令完成前,任何中断请求都得不到响应）;(3）正在执行的是一条RETI，或者访问特殊功能寄存器IE或IP的指令。第5章MCS-51单片机的中断4.3.2单片机一旦响应中断请求,就由硬件完成以下功能:(1）(2）当前程序计数器PC的内容压入堆栈;(3）清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标志RI和TI、及电平触发方式下的TEX除外）;(4）转入对应的中断服务程序（中断矢量→PC）。(5)执行指令RETI后,程序返回至断点。与RET不同P71第5章MCS-51单片机的中断表4.2中断服务程序入口地址表P91第5章MCS-51单片机的中断[例]现有外部中断1提出申请,且主程序中有R0、R1、DPTR、累加器A需保护,则编制程序应为:ORG0000HAJMPMAINORG0013HLJMPINT1ORG0100HMAIN:;主程序：：第5章MCS-51单片机的中断ORG1000HINT1:PUSHACC;PUSHDPHPUSHDPLPUSHR0PUSHR1︰POPR1POPR0POPDPLPOPDPHPOPACCRETI；保护现场恢复现场从子程序返回第5章MCS-51单片机的中断编程中应注意:（1）在0000H放一条跳转到主程序的跳转指令,因为：（2）响应中断时,先自动执行一条隐指令“LCALLADDR16”（转至相应的中断矢量）。（3）从中断矢量开始放一条无条件转移指令（转移目标即相应中断服务程序入口）。（4）在中断服务程序的末尾,安排一条RETI,保证程序自动返回主程序。（从堆栈中弹出断口地址→PC）第5章MCS-51单片机的中断4.4中断响应时间第5章MCS-51单片机的中断4.5中断请求的撤除（1）在中断返回之前，必须撤除请求，以免发生一次申请多次响应的现象。（2）中断请求撤除方式①对于定时器及沿触发方式外部中断，CPU响应中断后自动清除请求标志TF0、TF1、IE0与IE1；②对于串行口中断，需由用户在中断服务程序中用指令CLRTI或CLRRI清除。③对电平触发方式外部中断，需要外接电路撤除请求信号。第5章MCS-51单片机的中断说明：外部中断请求通过D触发器送至INTX；CLK发生正跳变时，申请中断；CPU利用P1.0接至S端;在中断服务程序中写指令ANLP1.0,#0FEHORLP1.0,#01H；使Q端为1,撤消中断请求第5章MCS-51单片机的中断4.6外部中断的触发方式（1）电平触发·中断源必须持续请求,直到CPU检测到为止;·在中断程序返回之前,必须撤除中断请求信号。（2）边沿触发·在INTX线上连续采样到一个机器周期的高电平,紧接着一个周期的低电平,则TCON中的IEX被置位(申请中断),等待响应;·进入中断时,IEX被自动清除。（3）中断请求的有效时间由于CPU每个机器周期对外部中断源采样一次,所以,输入的电平至少保持1个机器周期,以保证被采集到。第5章MCS-51单片机的中断4.3中断系统应用实例4.3.1单步操作的中断实现例1单步操作的中断实现。把一个外部中断（设为INT0）设置为电平激活方式。其中断服务程序的末尾写上如下几条指令:JNBP3.2,$;在INT0变高前原地等待(死循环)JBP3.2,$;在INT0变低前原地等待(死循环)RETI;返回并执行一条指令第5章MCS-51单片机的中断现在,若INT0保持低电平,且允许INT0中断,则CPU就进入外部中断0服务程序,由于有上述几条指令,它就会停在JNB处,原地等待。当INT0端出现一个正脉冲（由低到高,再到低）时,程序就会往下执行,执行RETI后,将返回主程序,往下执行一条指令,然后又立即响应中断,以等待INT0端出现的下一个正脉冲。这样在INT0端每出现一个正脉冲,主程序就执行一条指令,实现了单步执行的目的,要注意的是,这个正脉冲的高电平持续时间不小于3个周期,以确保CPU能采集到高电平值。第5章MCS-51单片机的中断4.3.2外部中断源扩展（1）MCS-51单片机有两个外部中断输入端。（2）需要时，可对外部中断源进行扩展：•利用片内定时器；•利用逻辑电路，扩展外部中断源。第5章MCS-51单片机的中断1、利用定时器扩展外部中断源（1）思路定时器工作于计数方式；计数初值设为FFH；用TX作为中断申请线：每当引脚TX上出现时，相应计数器加1（FFH+1），溢出，申请中断（TFX置位）。第5章MCS-51单片机的中断例：利用定时器0作为扩展外部沿触发中断源；设：T0为模式2（连续时间常数为0FFH允许T0中断初始化程序：MOVTMOD，#06H；T0为方式2，计数MOVTL0，#0FFH；时间常数为0FFHMOVTH0，#0FFHMOVIE，#10000010B；允许T0中断SETBTR0；启动T0计数:第5章MCS-51单片机的中断2、中断加查询方式利用INT0（或INT1）；通过“与”的关系连接多个中断源；通过对各中断源电平的查询，确定申请中断的中断源；查询顺序决定各中断源的优先级顺序。第5章MCS-51单片机的中断图5.6多中断源多级中断P93第5章MCS-51单片机的中断ORG0003HLJMPINT0…INT0:PUSHPSWPUSHACCJBP0.7,DV1JBP0.6,DV2JBP0.5,DV3JBP0.4,DV4GOBACK:POPACCPOPPSWRETIDV1:…;装置1…第5章MCS-51单片机的中断AJMPGOBACKDV2:…;装置2…AJMPGOBACKDV3:…;装置3…AJMPGOBACKDV4:…;装置4…AJMPGOBACK第5章MCS-51单片机的中断4.4中断程序举例[例4-1]对INT0上出现的负跳变信号计数.要求:主程序为一显示程序,实时显示计数值设:R7为计数器第5章MCS-51单片机的中断源程序:AJMPMAINORG0003HAJMPIP0ORG0030HMAIN:MOVSP,#60HSETBIT0SETBEASETBEX0MOVR7,#00HLP:ALCALLDISP;调用显示子程序AJMPLPIP0:INCR7;计数器加1RETIINT0的中断矢量设置堆栈指针设置中断请求方式开总中断开INT0中断第5章MCS-51单片机的中断[例4-2]用中断控制I/O过程，实现灯光演示。要求:①每中断一次,完成一次I/O过程;②从P1.0读入开关K状态;从P1.7输出开关K的状态(控制发光二极管发光：要求P1.7为低电平,指示灯