MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

單片機(jī)原理與接口技術(shù)第4章單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!單片機(jī)原理與接口技術(shù)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．理解中斷的基本概念2．理解80C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)3．掌握外部中斷的編程實(shí)現(xiàn)【重點(diǎn)內(nèi)容】1．中斷的概念2．掌握80C51中斷的使用3、掌握外部中斷的編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!4.2.1中斷的概念4.280C51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中斷：計算機(jī)暫停當(dāng)時正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理某一意外事件的程序，待意外事件處理完畢后，又返回到程序被暫停的地方繼續(xù)執(zhí)行的過程。外設(shè)CPU啟動執(zhí)行原程序中斷請求中斷響應(yīng)執(zhí)行原程序中斷服務(wù)執(zhí)行完畢返回單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!中斷優(yōu)先級：由于在實(shí)際的系統(tǒng)中，往往有多個中斷源，且中斷申請是隨機(jī)的，有時可能會有多個中斷源同時提出中斷申請，但CPU一次只能響應(yīng)一個中斷源發(fā)出的中斷請求，這時CPU應(yīng)響應(yīng)哪個中斷請求？這就需要用軟件或硬件按中斷源工作性質(zhì)的輕重緩急，給它們安排一個優(yōu)先順序，即所謂的優(yōu)先級排隊(duì)。中斷優(yōu)先級越高，則響應(yīng)優(yōu)先權(quán)就越高。中斷嵌套：當(dāng)CPU正在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，又有中斷優(yōu)先級更高的中斷申請產(chǎn)生，這時CPU就會暫停當(dāng)前的中斷服務(wù)轉(zhuǎn)而處理高級中斷申請，待高級中斷處理程序完畢再返回原中斷程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行，這一過程稱為中斷嵌套。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!4.380C51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有6個），2個優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!4.3.1、中斷源

80C51單片機(jī)的五個中斷源包括：INT0、INT1引腳輸入的外部中斷源，三個內(nèi)部中斷源（定時器T0、T1的溢出中斷源和串行口的發(fā)送/接受中斷源）。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2、(P3.3）。可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!

4、TF1（TCON.7），片內(nèi)定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時/計數(shù)器T1發(fā)生溢出時，置位TF1，并向CPU申請中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!4.3.2與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器中斷分為兩種：可屏蔽中斷和不可屏蔽中斷。與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器有4個：1、定時/計數(shù)控制寄存器TCON；2、串行口控制寄存器SCON；3、允許中斷寄存器IE；4、中斷優(yōu)先級寄存器IP。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!2、定時/計數(shù)控制器TCON外部中斷控制標(biāo)志位

1100IT1(IT0)＝1，脈沖邊沿方式(后沿負(fù)跳變)有效。11當(dāng)前一周期P3.3(P3.2)腳為高電平，后一周期P3.3(P3.2)腳為低電平時，硬件置IE1(IE0)=1，響應(yīng)中斷。響應(yīng)中斷后，IE1(IE0)由硬件清0IT1：INT1外中斷觸發(fā)(請求)方式標(biāo)志位IT0：INT0外中斷觸發(fā)(請求)方式標(biāo)志位單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2、MCS-51的中斷控制

CPU對中斷源的開放或屏蔽，受到中斷允許寄存器IE的控制。

各中斷源高、低優(yōu)先級別由中斷優(yōu)先級寄存器IP控制。IE、IP寄存器的狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)置。

單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EA2、中斷允許控制——中斷的開放和屏蔽外部中斷0允許控制位。＝0,禁止外中斷；＝1,允許外中斷。IE0TF0IE1TF1011INT0IT0

單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EA2、中斷允許控制——中斷的開放和屏蔽IE0TF0IE1TF1定時/計數(shù)器T0、中斷允許控制位。＝0禁止定時/計數(shù)器T0、中斷；＝l允許定時/計數(shù)器T0、中斷。定時/計數(shù)器T1中斷允許控制位。＝0禁止定時/計數(shù)器T1中斷；＝l允許定時/計數(shù)器T1中斷。TL0TH0T0TL1TH1T1單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EAIE0TF0IE1TF1中斷的兩級控制EA位作為總控制位以各中斷源的中斷允許位作為分控制位≥1RXTXRITISCON

復(fù)位后(IE)=00H，因此中斷系統(tǒng)處于禁止?fàn)顟B(tài)

單片機(jī)在中斷響應(yīng)后不會自動關(guān)閉中斷。因此在轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序后，應(yīng)使用有關(guān)指令禁止中斷，即以軟件方式關(guān)閉中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!3、中斷優(yōu)先級的控制原則(1)低優(yōu)先級中斷請求不能打斷高優(yōu)先級的中斷服務(wù)；但高優(yōu)先級中斷請求可以打斷低優(yōu)先級的中斷服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)中斷嵌套。(2)如果一個中斷請求已被響應(yīng)，則同級的其它響應(yīng)將被禁止。(3)如果同級的多個中斷請求同時出現(xiàn)，則按CPU查詢次序確定哪個中斷請求被響應(yīng)。其排列順序?yàn)椋和獠恐袛?→定時中斷0→外部中斷1→定時中斷l(xiāng)→串行中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!中斷過程：1、每條指令結(jié)束后，自動檢測中斷請求。有中斷請求，并且中斷允許2、保護(hù)現(xiàn)場：關(guān)中斷：防止現(xiàn)場被破壞

保護(hù)現(xiàn)場：一般使用堆棧指令將原程序中用到的寄存器推入堆棧

開中斷：以響應(yīng)更高優(yōu)先級的中斷申請3、中斷服務(wù)4.4中斷處理的過程單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!中斷響應(yīng)條件：(1)中斷源有中斷請求；(2)此中斷源的中斷允許位為1；(3)CPU開中斷(即EA=1)。1、中斷響應(yīng)條件

2、中斷申請封鎖——不產(chǎn)生LACLL指令(1)CPU正在執(zhí)一個同級或高一級的中斷服務(wù)程序；(2)當(dāng)前指令未執(zhí)行完。(3)正在執(zhí)行中斷返回指令RET、RETI或訪問IE、IP寄存器的指令。

中斷響應(yīng)就是單片機(jī)CPU對中斷源提出的中斷請求的接受和執(zhí)行。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!中斷響應(yīng)過程(1)置相應(yīng)的優(yōu)先級標(biāo)志為1，指明CPU響應(yīng)的中斷優(yōu)先級別，屏蔽同級或低級中斷請求，允許更高級中斷請求；(2)執(zhí)行由硬件生成的子程序調(diào)用指令LCALL；①清除中斷源的中斷請求標(biāo)志。②保護(hù)斷點(diǎn)。將被中斷程序的斷點(diǎn)地址(PC的值)壓入堆棧進(jìn)行保護(hù)。③將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口矢量地址裝入PC中。(3)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!中斷服務(wù)程序的入口地址

各中斷服務(wù)程序的入口地址僅間隔8各字節(jié)，編譯器在這些地址放入無條件轉(zhuǎn)移指令LJMP跳轉(zhuǎn)到服務(wù)程序的實(shí)際地址。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2、采用C51語言采用C51語言編寫程序，采用的方法就是中斷服務(wù)函數(shù)。函數(shù)聲明時包括interrupt，將把所聲明的函數(shù)定義為一個中斷服務(wù)程序。在C51中定義中斷服務(wù)函數(shù)的一般形式如下：

函數(shù)類型

函數(shù)名

interrupt

n

[using

n]

Interrupt后面的n是中斷號。關(guān)鍵字using后面的n是所選擇的寄存器組，取值范圍是0-3.定義中斷函數(shù)時，using是一個選項(xiàng)，可以省略不用。如果不用則由編譯器選擇一個寄存器組作為絕對寄存器組。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2、采用C51語言在C51中定義中斷服務(wù)函數(shù)的一般形式如下：

函數(shù)類型

函數(shù)名

interrupt

n

[using

n]

中斷號

中斷源

0

外部中斷01

定時器02

外部中斷13

定時器1中斷4

串行口中斷

5

定時器2中斷單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!例1：跑馬燈原來左移亮，外部中斷0端口P3.2按鍵，小燈全亮全暗3次。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!中斷作用：中斷方式完全消除了CPU在查詢中的等待現(xiàn)象，大大提高了CPU的工作效率。如果沒有中斷技術(shù)，CPU的大量時間可能浪費(fèi)在原地踏步的操作上。中斷源：中斷源是指計算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，而必須中止原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行響應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束之后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序的過程。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!4.2.4中斷技術(shù)的優(yōu)勢

隨著計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)中斷技術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問題，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

分時操作。CPU可以分時為多個I/O設(shè)備服務(wù)，提高了計算機(jī)的利用率；實(shí)時響應(yīng)。CPU能夠及時處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時性大大增強(qiáng)；可靠性高。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!4.3.180C51中斷源和中斷控制寄存器1.中斷源

2.定時和外中斷控制寄存器TCON

5.串行控制寄存器SCON（不講）

3.中斷允許控制寄存器IE

4.中斷優(yōu)先級控制寄存器IP

對中斷源和中斷控制寄存器的理解，一定按上圖分析，不可單獨(dú)記憶。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!1、（P3.2）。可由IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!

3、TF0（TCON.5），片內(nèi)定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時/計數(shù)器T0發(fā)生溢出時，置位TF0，并向CPU申請中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!

5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時置位TI，向CPU申請中斷。

單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!

1、定時/計數(shù)控制器TCON外部中斷控制標(biāo)志位

1100IT1：INT1外中斷觸發(fā)(請求)方式標(biāo)志位IT0：INT0外中斷觸發(fā)(請求)方式標(biāo)志位IT1(IT0)＝0，低電平觸發(fā)(請求)方式。當(dāng)P3.3(P3.2)腳為低電平時，硬件置IE1(IE0)=1，響應(yīng)中斷。結(jié)束中斷前，用軟件將IE1(IE0)清000單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!

TCON中定時器T0、T1溢出中斷申請標(biāo)志位

定時/計數(shù)器T1(T0)溢出中斷申請標(biāo)志位。當(dāng)T1(T0)產(chǎn)生計數(shù)溢出時，由硬件置l。響應(yīng)中斷后，由硬件自動清0。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EA中斷申請高自然優(yōu)先級中斷源PC低自然優(yōu)先級中斷源PC中斷申請硬件查詢≥1RXTXRITISCONTL0TH0T0TL1TH1T1110INT0IT0

IE0TF0IE1TF1011INT1IT1

TCONPX0PT0PX1PT1PS1111100000IP源允許總允許優(yōu)先級中斷標(biāo)志中斷源2、中斷允許控制IE——中斷的開放和屏蔽中斷允許控制位。EA＝0中斷總禁止；EA＝l中斷總允許?？傇试S后，中斷的禁止或允許由各中斷源的中斷允許控制位進(jìn)行設(shè)置。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EA2、中斷允許控制——中斷的開放和屏蔽011INT1IT1

IE0TF0IE1TF1外部中斷1允許控制位。＝0禁止外中斷；＝1允許外中斷。011INT0IT0

單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!IEEX0EX1ET1ESET0111111EA2、中斷允許控制——中斷的開放和屏蔽IE0TF0IE1TF1TL0TH0T0TL1TH1T1串行中斷允許控制位。=0禁止串行中斷；＝l允許串行中斷?！?RXTXRITISCON單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!3、中斷優(yōu)先級控制中斷申請高自然優(yōu)先級中斷源PC低自然優(yōu)先級中斷源PC中斷申請硬件查詢PX0PT0PX1PT1PS1111100000IP外部中斷0優(yōu)先級設(shè)置位定時中斷l(xiāng)優(yōu)先級設(shè)置位。外部中斷1優(yōu)先級設(shè)置位定時中斷0優(yōu)先級設(shè)置位。串行中斷優(yōu)先級設(shè)置位

IP中PX0、PT0位優(yōu)先級高，PX1、PT1位優(yōu)先級低。外部中斷0→定時中斷0→外部中斷1→定時中斷l(xiāng)→串行中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!3、中斷優(yōu)先級的控制原則例：若IP=18H。問：中斷系統(tǒng)的優(yōu)先順序如何解：T1→串口→外中斷0→T0→外中斷1

外部中斷0→定時中斷0→外部中斷1→定時中斷l(xiāng)→串行中斷。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!4、恢復(fù)現(xiàn)場關(guān)中斷：防止現(xiàn)場被破壞

恢復(fù)現(xiàn)場：用堆棧指令將保護(hù)在堆棧中的數(shù)據(jù)彈出來

開中斷5、返回：此時CPU將推入到堆棧的斷點(diǎn)地址彈回到程序計數(shù)器，從而使CPU繼續(xù)執(zhí)行剛才被中斷的程序。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!中斷過程1、當(dāng)前指令完畢后，立即中斷當(dāng)前程序的運(yùn)行。CPU查詢到中斷請求，置位優(yōu)先級寄存器，阻止同級和低級中斷，并按優(yōu)先順序排好后，響應(yīng)中斷。終止當(dāng)前程序，保護(hù)斷點(diǎn)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)入口CPU響應(yīng)中斷中斷響應(yīng)2、保護(hù)中斷處，下一條指令的地址到堆棧。中斷源中斷請求標(biāo)志入口地址INT0IE00003HT0TF0000BHINT1IE10013HT1TF1001BH串行口RI、TI0023H3、轉(zhuǎn)至相應(yīng)中斷入口，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!中斷處理

中斷處理就是執(zhí)行中斷服務(wù)程序。終止當(dāng)前程序，保護(hù)斷點(diǎn)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)入口CPU響應(yīng)中斷中斷返回恢復(fù)現(xiàn)場中斷服務(wù)保護(hù)現(xiàn)場中斷響應(yīng)中斷處理保存有關(guān)寄存器中的數(shù)據(jù)執(zhí)行中斷服務(wù)程序?；謴?fù)有關(guān)寄存器中的數(shù)據(jù)

執(zhí)行RETI，把“斷點(diǎn)”地址送回PC。單片機(jī)原理與實(shí)踐高衛(wèi)東第4章中斷共48頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!4.5中斷系統(tǒng)應(yīng)用中斷程序結(jié)構(gòu)終止當(dāng)前程序，保護(hù)斷點(diǎn)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)入