項(xiàng)目四：

MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)《單片機(jī)原理及應(yīng)用>

教師：張為賓“中斷”——中途打斷某一正在進(jìn)行的工作,而去處理另外的事件，待處理完后，再繼續(xù)原來(lái)的工作。中斷包括意外中斷和企望發(fā)生的中斷。中斷

MCS-51單片機(jī)51子系列具有5個(gè)中斷源。1中斷源這五個(gè)中斷請(qǐng)求鎖存信號(hào)分別鎖存在特殊功能寄存器TCON(定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器)和SCON(串行口控制寄存器)中。8051中斷系統(tǒng)的5個(gè)中斷源為：

——外部中斷0請(qǐng)求，通過(guò)P3.2引腳輸入。

——外部中斷1請(qǐng)求，通過(guò)P3.3引腳輸入。T0——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。T1——定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。TI/RI——串行口中斷請(qǐng)求。一、MCS-51的中斷系統(tǒng)及其管理

1）定時(shí)控制寄存器TCON(字節(jié)地址為88H)復(fù)位后，TCON被清“0”。位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8F8E8D8C8B8A8988IT0——選擇外部中斷請(qǐng)求0為邊沿觸發(fā)方式或電平觸發(fā)方式的控制位。

IT0=0，INT0為電平觸發(fā)方式，INT0低電平有效；

IT1=1，INT0為邊沿觸發(fā)方式，INT0輸入腳上電平由高到低的負(fù)跳變有效。

IT0可由軟件置“1”或清“0”。IT1——選擇外部中斷請(qǐng)求1為邊沿觸發(fā)方式或電平觸發(fā)方式的控制位，和IT0類似。位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8F8E8D8C8B8A8988IE0——外部沿觸發(fā)中斷0請(qǐng)求標(biāo)志,

當(dāng)IT0=0即電平觸發(fā)方式時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期的S5P2采樣INT0，若INT0為低電平,將直接觸發(fā)外部中斷,

當(dāng)IT0=1即邊沿觸發(fā)方式時(shí),當(dāng)?shù)谝粋€(gè)機(jī)器周期采樣到INT0為高電平,第二個(gè)機(jī)器周期采樣到INT0為低電平時(shí),由硬件置位IE0,并以此來(lái)向CPU請(qǐng)求中斷,當(dāng)CPU響應(yīng)中斷,轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件清“0”IE0。IE1——外部沿觸發(fā)中斷1請(qǐng)求標(biāo)志，和IE0類似。外部中斷輸入信號(hào)INTX和中斷申請(qǐng)標(biāo)志IEX及外部中斷申請(qǐng)觸發(fā)方式控制位ITX三者關(guān)系。INTxITx10IEx位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8F8E8D8C8B8A8988TR0——定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的運(yùn)行控制位,由軟件置位/清除來(lái)控制其開(kāi)啟/關(guān)閉。TF0——時(shí)/計(jì)數(shù)器0溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志，在啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)后，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0從初值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0，向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)TF0中斷時(shí)清零該標(biāo)志位，TF0也可用軟件清零(查詢方式)。TR1——定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制位。由軟件置位/清除來(lái)控制其開(kāi)啟/關(guān)閉。TF1——8031片內(nèi)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志，和TF0類似。位D7D6D5D4D3D2D1D0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8F8E8D8C8B8A89882.串行口控制寄存器SCON(字節(jié)地址為98H)SCON的低二位鎖存串行口的接收中斷和發(fā)送中斷標(biāo)志(復(fù)位后,SCON被清“0”)位D7D6D5D4D3D2D1D0SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9F9E9D9C9B9A9998TI——串行口的發(fā)送中斷標(biāo)志。在串行口以方式0發(fā)送時(shí)，每當(dāng)發(fā)送完8位數(shù)據(jù)，由硬件置“1”TI；若以方式1、方式2或方式3發(fā)送時(shí)，在發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)置“1”TI。

TI=1表示串行口發(fā)送器正在向CPU申請(qǐng)中斷。向串行口的數(shù)據(jù)緩沖器SBUF寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)后就立即啟動(dòng)發(fā)送器繼續(xù)發(fā)送。RI——串行口接收中斷標(biāo)志。若串行口接收器允許接收，并以方式0工作，每當(dāng)接收到第8位數(shù)據(jù)時(shí)，置位RI；若以方式1、2或3工作，且SM2=0時(shí)，每當(dāng)接收器接收到停止位的中間時(shí)置位RI；當(dāng)串行口以方式2或方式3工作、且SM2=1時(shí)，僅當(dāng)接收到的第9位數(shù)據(jù)RB8為1后，同時(shí)還要接收到停止位的中間時(shí)置位RI。RI為1表示串行口接收器正向CPU申請(qǐng)中斷。注意：在CPU響應(yīng)發(fā)送器中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)并不清“0”TI或RI，TI或RI必須由用戶在中斷服務(wù)程序中清“0”，即在中斷服務(wù)程序中必須有CLRTI或ANLSCON，#0FDH等清“0”TI或RI的指令。位D7D6D5D4D3D2D1D0SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9F9E9D9C9B9A99982中斷的開(kāi)放，禁止及優(yōu)先級(jí)中斷源是否響應(yīng)受中斷允許寄存器IE的控制，只有開(kāi)放某中斷源時(shí)，該中斷才會(huì)被響應(yīng)。IE的每一位控制著一個(gè)中斷源，當(dāng)該位置位時(shí)，對(duì)應(yīng)的中斷源能夠被CPU響應(yīng)，清“0”則不被響應(yīng)。中斷的優(yōu)先級(jí)受中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的控制，由IP中相應(yīng)位置“1”或清“0”決定其為高優(yōu)先級(jí)還是低優(yōu)先級(jí)。EA——中斷允許總控位。如EA=0，則不響應(yīng)中斷；EA=1，每個(gè)中斷源由各自的允許位控制。ES——允許串行通道中斷。如ES=0，禁止串行通道中斷；ES=1，允許串行通道中斷。ET1——允許定時(shí)器1溢出中斷。如ET1=0，則禁止定時(shí)器1中斷；ET1=1，則允許定時(shí)器1中斷。EX1——允許外部中斷源1。如果EX1=0，則禁止外部中斷1；EX1=1則允許外部中斷1。ET0——允許定時(shí)器0溢出中斷。如ET0=0，則禁止定時(shí)器0中斷；ET0=1，則允許定時(shí)器0中斷。EX0——允許外部中斷源0。如果EX0=0，則禁止外部中斷0；EX0=1則允許外部中斷0。1.中斷允許寄存器IE(字節(jié)地址為A8H)

位D7D6D5D4D3D2D1D0代號(hào)EA--ESET1EX1ET0EX02.中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP(字節(jié)地址為B8H)

位D7D6D5D4D3D2D1D0代號(hào)---PSPT1PX1PT0PX0PS——決定串行通道中斷優(yōu)先級(jí)。PS=1，則編程為高優(yōu)先級(jí)PT1——決定定時(shí)器1中斷優(yōu)先級(jí)。PT1=1，則編程為高優(yōu)先級(jí)PX1——決定外中斷1優(yōu)先級(jí)。PX1=1，則編程為高優(yōu)先級(jí)。PT0——決定定時(shí)器0中斷優(yōu)先級(jí)。PT0=1，則編程為高優(yōu)先級(jí)PX0——決定外中斷0優(yōu)先級(jí)。PX0=1，則編程為高優(yōu)先級(jí)。如果讓某中斷源允許中斷，必須同時(shí)使EA=1，使CPU開(kāi)放中斷，所以EA相當(dāng)于中斷允許的“總開(kāi)關(guān)”。至于中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP，其復(fù)位清零或置位將把相應(yīng)的中斷源置為低優(yōu)先級(jí)或高優(yōu)先級(jí)中斷，同樣，用戶也可對(duì)相應(yīng)位置位或清零來(lái)改變各中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)。MCS-51單片機(jī)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)的處理原則是：①不同級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)：先高后低；②處理低級(jí)中斷又收到高級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí)：停低轉(zhuǎn)高；③處理高級(jí)中斷卻收到低級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí)，高不睬低；④同一級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)：事先預(yù)定。⑤對(duì)于同一優(yōu)先級(jí)，單片機(jī)對(duì)其中斷次序安排如下：中斷源優(yōu)先級(jí)外部中斷0最高定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷外部中斷1定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷串行口中斷最低

中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)外部中斷請(qǐng)求0內(nèi)部定時(shí)器0TRT—發(fā)送R—接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器源允許總允許中斷允許寄存器中斷優(yōu)先級(jí)寄存器查詢硬件中斷源標(biāo)示符中斷源標(biāo)示符中斷矢量低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求INT1外部中斷請(qǐng)求1內(nèi)部定時(shí)器1內(nèi)部串行口INT0中斷矢量高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求二中斷響應(yīng)過(guò)程

1.中斷響應(yīng)條件CPU響應(yīng)中斷的條件有：有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求。中斷總允許位EA＝1，即CPU開(kāi)中斷。申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷沒(méi)有被屏蔽。無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù)。當(dāng)前的指令周期已經(jīng)結(jié)束。若現(xiàn)行指令為RETI或者是訪問(wèn)IE或IP指令時(shí)，該指令以及緊接著的另一條指令已經(jīng)執(zhí)行完畢。2.中斷響應(yīng)操作過(guò)程表5.1中斷源及其對(duì)應(yīng)的中斷矢量中斷源中斷矢量外部中斷00003H定時(shí)器T0中斷000BH外部中斷10013H定時(shí)器T1中斷001BH串行口中斷0023H5.3.2中斷處理圖5.8中斷服務(wù)程序流程實(shí)現(xiàn)單步調(diào)試的程序如下。ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ;外部中斷0的中斷服務(wù)程序入口 LJMP INTSEV ORG 0030HMAIN： MOV SP,#70H CLR IT0 ;設(shè)INT0為電平方式 SETB EA ;開(kāi)中斷 SETB PX0 ;外部中斷為高優(yōu)先級(jí) SETB EX0 ;允許外部中斷0中斷 …… ;用戶程序 …… ……INTSEV: JNB P3.2,$ JB P3.2,$ RETI案例：4路數(shù)字顯示搶答器

回首頁(yè)項(xiàng)目任務(wù)應(yīng)用AT89C51芯片及簡(jiǎn)單的外圍電路，設(shè)計(jì)制作一個(gè)4人搶答器，當(dāng)按下“開(kāi)始”按鍵后，參賽選手進(jìn)行搶答，使用1位數(shù)碼管顯示最先按鍵的選手的號(hào)碼并保持到下一次搶答開(kāi)始。項(xiàng)目分析由于選手的搶答對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是突發(fā)事件，因此本項(xiàng)目利用單片機(jī)的中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。返回一、硬件電路設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)思路利用AT89C51芯片P1口控制1位數(shù)碼管進(jìn)行選手編號(hào)的顯示，利用P2口的P2.0～P2.3引腳連接4只按鍵。使用74LS14N芯片實(shí)現(xiàn)按鍵信號(hào)的識(shí)別及選手間的屏蔽。2、數(shù)碼管控制電路七段LED數(shù)碼管由七個(gè)發(fā)光二極管做成條狀，按圖c所示排列而成，除顯示數(shù)字的七段之外還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp，實(shí)為八段顯示。根據(jù)LED的連接方式不同，分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。對(duì)于共陰極連接，如圖a所示，只有當(dāng)公共端（COM）接低電平，陽(yáng)極接高電平時(shí)對(duì)應(yīng)的字段才點(diǎn)亮；而對(duì)于共陽(yáng)極連接，如圖b所示，只有當(dāng)公共端（COM）接高電平，陰極接低電平時(shí)對(duì)應(yīng)的段才點(diǎn)亮。公共端（COM）作為數(shù)碼管的選通控制，稱為位選碼。3、搶答器控制電路

4只搶答按鍵分別連接到P2口的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3引腳，通過(guò)按鍵是否動(dòng)作控制對(duì)應(yīng)引腳電平的變化；同時(shí)將電平的變化作為74LS14N芯片的輸入信號(hào)。當(dāng)有選手搶答而按下按鍵時(shí)，74LS14N芯片的對(duì)應(yīng)輸出變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)引入INT0（P3.2）引腳。

下圖給出了74LS14N芯片的外形、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及輸入/輸出關(guān)系。由上圖可知，此芯片為雙列直插封裝，共14個(gè)引腳。在使用時(shí)，將7號(hào)引腳（GND）接地，14號(hào)引腳（Vcc）接電源正極，其余各引腳根據(jù)需要成對(duì)連接即可。本設(shè)計(jì)使用A1～A4輸入，Y1～Y4輸出。

當(dāng)有鍵被按下，芯片74LS14的輸入端會(huì)得到一個(gè)高電位（1）信號(hào)，其對(duì)應(yīng)輸出端變?yōu)榈碗娢唬?），從而向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。單片機(jī)收到中斷請(qǐng)求后，響應(yīng)中斷并到P2口查詢哪個(gè)按鍵按下，然后將其號(hào)碼顯示在LED數(shù)碼管上。電路如下圖所示。4、控制電路

(2)INT0（P3.2）引腳單片機(jī)外部中斷0的輸入引腳，與74LS14N的輸出連接。當(dāng)有選手按下按鍵時(shí)，與非門(mén)有低電平輸出，而INT0為低電平有效，此時(shí)單片機(jī)響應(yīng)中斷。（三）材料表序號(hào)元件名稱元件型號(hào)元件數(shù)量備注1單片機(jī)芯片AT89C511片DIP封裝2集成非門(mén)芯片74LS141片DIP封裝3數(shù)碼管ArkSM420501只共陰極4晶振12MHz1只5電容30pF2只瓷片電容22uF1只電解電容6電阻200Ω8只碳膜電阻，可用排阻代替10kΩ1只碳膜電阻7按鍵1只無(wú)自鎖1只帶自鎖840腳IC座1片安裝AT89C51芯片914腳IC座1片安裝74LS14芯片10導(dǎo)線二、控制程序的編寫(xiě)

（一）繪制程序流程圖

本控制顯示的數(shù)字要根據(jù)按鍵的識(shí)別情況進(jìn)行顯示，因此程序的結(jié)構(gòu)應(yīng)使用分支程序結(jié)構(gòu)。（二）編制匯編源程序標(biāo)號(hào)操作碼操作數(shù)指令意義（注釋）ORG0000H；偽指令，指明程序從0000H單元開(kāi)始存放LJMPMAIN5；控制程序跳轉(zhuǎn)到“MAIN5”處執(zhí)行ORG0003H；外部中斷0的入口地址LJMPINTT0；控制程序跳轉(zhuǎn)到“INTT0”處執(zhí)行ORG0050H；主程序從0500H單元開(kāi)始MAIN5:MOVP1,#0FFH；沒(méi)有按鍵按下時(shí)，無(wú)顯示SETBIT0；設(shè)置外部中斷0為負(fù)邊沿觸發(fā)SETBET0；打開(kāi)外部中斷0SETBEA；打開(kāi)所有中斷SJMP$；等待按鍵INTT0:PUSHPSW；保護(hù)狀態(tài)寄存器的內(nèi)容PUSHACC；保護(hù)A的內(nèi)容JBP2.0,XS1；1號(hào)鍵是否被按下JBP2.1,XS2；2號(hào)鍵是否被按下標(biāo)號(hào)操作碼操作數(shù)指令意義（注釋）JBP2.2,XS3；3號(hào)鍵是否被按下JBP2.3,XS4；4號(hào)鍵是否被按下BACK:POPACC；彈出APOPPSW；彈出狀態(tài)寄存器PSWCLREA；關(guān)所有中斷RETI；中斷程序返回XS1:MOVP1,#06H；1號(hào)鍵按下時(shí)，顯示“1”AJMPBACKXS2:MOVP1,#5BH