單片機(jī)中斷和矩陣鍵盤第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一MCS51的中斷系統(tǒng)一.中斷的概念二.中斷的分類三.外部中斷的處理過程四.外部中斷的系統(tǒng)控制五.外部中斷的應(yīng)用實例第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握中斷的基本概念學(xué)會配置中斷學(xué)會使用外部中斷第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一一、中斷的概念在單片機(jī)中，當(dāng)CPU在執(zhí)行程序時，由單片機(jī)內(nèi)部或外部的原因引起的隨機(jī)事件要求CPU暫時停止正在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)向執(zhí)行一個用于處理該隨機(jī)事件的程序，處理完后又返回被中止的地方1.1中斷的概念中斷是一個過程！第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一1.2中斷優(yōu)先級與嵌套1.2.1中斷優(yōu)先級通常單片機(jī)有多個中斷源，我們可以按照輕重緩急給各個中斷源賦予不同的中斷優(yōu)先級。當(dāng)兩個或以上中斷源同時請求中斷時，CPU可以根據(jù)優(yōu)先級首先處理優(yōu)先級較高的中斷請求，再處理優(yōu)先級較低的中斷請求。1.2.2中斷嵌套

當(dāng)CPU在執(zhí)行某一中斷處理程序時，若有優(yōu)先級別更高的中斷源發(fā)出中斷請求，CPU會暫停去執(zhí)行新的中斷處理程序，結(jié)束后再繼續(xù)執(zhí)行被暫停的中斷服務(wù)程序。第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一1.3中斷的特點1.3.1提高CPU的工作效率

中斷功能解決了高速工作的CPU與低速工作的外設(shè)之間的矛盾。CPU分時啟動多個外設(shè)之后，各外設(shè)與CPU并行工作，待外設(shè)完成工作之后發(fā)出中斷請求，從斷點轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，結(jié)束后再繼續(xù)執(zhí)行主程序。1.3.2實現(xiàn)實時處理在實時控制系統(tǒng)中，被控對象的各種實時參數(shù)和信息會隨時間不斷變化，單片機(jī)必須及時得到這些參數(shù)和信息并進(jìn)行分析處理，有了中斷系統(tǒng)，這些參數(shù)和信息就可以通過中斷請求的方式要求CPU及時處理。1.33處理故障第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一二.中斷的分類單片機(jī)的類型不同，其中斷源的數(shù)量和類型也不同。51單片機(jī)的中斷源有5個，可分為3類，分別是2個外部中斷，2個定時器中斷，以及1個串行口中斷。2.1外部中斷2.2定時器中斷（內(nèi)部中斷）2.3串行口中斷第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2.1外部中斷外部中斷是由外部原因（打印機(jī)，鍵盤，控制開關(guān)，外部故障）引起的，可以通過兩個固定的引腳將信息輸入到單片機(jī)內(nèi)。在物理層面講，經(jīng)常是通過“邊沿觸發(fā)”，“電平觸發(fā)”，“脈沖觸發(fā)”等實現(xiàn)的。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一2.2定時器中斷

2.3串行口中斷定時中斷是由定時器對單片機(jī)內(nèi)部定時脈沖進(jìn)行計數(shù)而發(fā)生計數(shù)溢出時或定時器對單片機(jī)外部計數(shù)脈沖進(jìn)行計數(shù)而發(fā)生計數(shù)溢出時引起的中斷。51內(nèi)部有兩個定時器，定時器0及定時器1串行口中斷是為接收或發(fā)送串行數(shù)據(jù)而設(shè)置的，單片機(jī)接收或發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)時，硬件會自動發(fā)出中斷請求。第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一三.外部中斷的處理過程3.1中斷請求

在中斷允許的情況下，單片機(jī)收到外部的低電平或者下降沿時，可認(rèn)為外部發(fā)出了中斷請求。外電路如何發(fā)出低電平信號或者下降沿信號呢？第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3.11中斷響應(yīng)條件在滿足以下2個條件時，CPU將響應(yīng)中斷。1）有中斷源發(fā)出中斷請求；2）中斷允許a中斷總允許位EA=1；b發(fā)出請求的中斷源被允許中斷；cCPU沒有在執(zhí)行一個同級或者優(yōu)先級更高的中斷服務(wù)程序。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3.12中斷優(yōu)先級裁決如果沒有重新設(shè)置中斷源的優(yōu)先級，則按照自然優(yōu)先級進(jìn)行裁決，如果通過中斷優(yōu)先級寄存器重新設(shè)置中斷源的優(yōu)先級，則按照重新設(shè)定的進(jìn)行裁決第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3.13中斷的響應(yīng)過程優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1，屏蔽同級別以及低級別的中斷源的中斷請求；生成長調(diào)用指令（LCALL），把斷點地址壓入堆棧保護(hù)，將中斷源的中斷入口地址裝入程序計數(shù)器PC中，開始執(zhí)行中斷子程序。中斷入口地址稱為中斷矢量第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3.2中斷處理

保護(hù)現(xiàn)場（在此之前關(guān)中斷，在此之后開中斷）處理中斷源請求恢復(fù)現(xiàn)場（在此之前關(guān)中斷，在此之后開中斷）第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一3.3中斷返回1.中斷返回：CPU返回程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行原來的程序RETI指令：置零優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，取出斷點處地址送回到PC2.中斷請求的撤除硬件清除定時器中斷請求標(biāo)志TF0和TF1軟件清除串口中斷請求標(biāo)志T1和R1（硬件無法完成）外部中斷的清除：硬件自動清除第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一響應(yīng)條件中斷請求優(yōu)先級裁決響應(yīng)過程保護(hù)現(xiàn)場中斷處理處理中斷的請求恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回中斷返回中斷請求的撤除第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一四.外部中斷系統(tǒng)控制模塊概念一個模塊的應(yīng)用離不開兩個東西，一個是硬件電路，個是寄存器的配置。例如：中斷控制系統(tǒng)外圍電路控制寄存器TCON串行口控制寄存器SCON中斷允許寄存器IE中斷優(yōu)先級控制寄存器IE第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4.1控制寄存器TCON定時器控制寄存器TCON的作用是控制定時器的啟動與停止，保存定時器0，定時器1的溢出中斷標(biāo)志，以及選擇外部中斷的觸發(fā)方式，保存外部中斷0，外部中斷1的溢出中斷標(biāo)志。第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一定時器控制位TF1:定時器1溢出標(biāo)志位。當(dāng)定時器計數(shù)滿溢 出之后，硬件自動使TF1置1，申請中斷。TR1:定時器1的啟動與停止控制位。TF0:定時器0溢出標(biāo)志位，功能如TF1。TR0:定時器1的啟動與停止控制位，功能如TR1。第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷控制位IE1:外部中斷1請求中斷標(biāo)志位。IT1:外部中斷1觸發(fā)方式選擇位。當(dāng)IT1=0時， 外部中斷1為低電平觸發(fā)方式。當(dāng)IT1=1 時，外部中斷1為下降邊沿觸發(fā)方式。IE0:外部中斷1請求中斷標(biāo)志位，功能如IE1。IT0:外部中斷1觸發(fā)方式選擇位，功能如IT1。第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4.2中斷允許寄存器IE

中斷允許寄存器IE的作用是控制CPU對中斷的開放或屏蔽以及每個中斷源是否允許中斷。第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一EA:CPU中斷總允許位。EA=1時，CPU開放中斷，EA=0時，CPU屏蔽所有中斷。ES:串行口中斷允許位。ES=1時，允許串行口中斷，ES=0時，禁止串行口中斷。ET1:定時器1中斷允許位。ET1=1時，允許定時器1中斷，ET1=0時禁止定時器1中斷。EX1:外部中斷1中斷允許位。EX1=1時，允許外部中斷1中斷，EX1=0時禁止。ET0:定時器0中斷允許位。ET0=1時，允許定時器0中斷，ET0=0時禁止定時器0中斷。EX0:外部中斷0中斷允許位。EX0=1時，允許外部中斷0中斷，EX0=0時禁止。第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一4.3中斷優(yōu)先級寄存器IP中斷優(yōu)先級寄存器IP的作用是設(shè)定各中斷源的優(yōu)先級別。PS:PS=1時，串行口中斷為高優(yōu)先級中斷。PT1:PT1=1時，定時器1中斷為高優(yōu)先級中斷。PX1:PX1=1時，外部中斷1中斷為高優(yōu)先級中斷。PT0:PT0=1時，定時器0中斷為高優(yōu)先級中斷。PX0:PX0=1時，外部中斷0中斷為高優(yōu)先級中斷。第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一自然優(yōu)先級：

低高串口中斷外部中斷0定時器中斷0外部中斷1定時器中斷1第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一五、中斷的應(yīng)用初始化步驟：a.開放CPU中斷并允許有關(guān)中斷源中斷（IE）b.確定中斷優(yōu)先級（IP）c.確定中斷觸發(fā)方式（TCON）配置實例：voidinit_int1(void)//初始化INT1{ IP=0x00;//使用自然中斷優(yōu)先級 EX1=1;//INT1中斷開 IT1=1;//INT1下降沿觸發(fā)(為0則為低電平觸發(fā))}

第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一矩陣鍵盤一、按鍵的抖動與消抖

為什么要消抖按鍵按下瞬間會產(chǎn)生一段時間的毛刺(持續(xù)10mS左右)然后才穩(wěn)定的現(xiàn)象，如果不加消抖措施會在程序中誤判為多次按下按鍵通常采取軟件消抖的方法，即程序檢測到按鍵按下后，延時10mS以上再次檢測按鍵狀態(tài)，如果狀態(tài)仍然按下則為一次可靠的按下。第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一二、矩陣鍵盤電路與掃描第28頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一