1、4、MCS51單片機中斷系統(tǒng),4.1 中斷的概念、優(yōu)點及功能 4.2 中斷源類型 4.3 MCS51中斷系統(tǒng) 4.4 MCS51中斷處理過程 4.5 MCS51中斷系統(tǒng)的應用,計算機中的中斷概念,中斷請求: CPU處理事件A時，發(fā)生事件B請求迅速處理； 中斷響應和服務: CPU暫時中斷事件A，轉去處理事件B（）； 中斷返回: CPU將處理完事件B后，回到事件A被中斷的地方繼續(xù)處理 。,4.1 中斷的概念,中斷系統(tǒng),中斷源：能夠產生中斷請求的硬件或軟件資源。 主程序：中斷發(fā)生前正在執(zhí)行的程序代碼。 斷點：中斷發(fā)生時，主程序被斷開的程序代碼位置。,4.1 中斷的概念,分時操作。CPU可以分時為多個

2、I/O設備服務，提高了計算機的利用率 快速主機與慢速I/O設備的數(shù)據(jù)傳送；,實時響應。CPU能夠及時處理應用系統(tǒng)的隨機事件，系統(tǒng)的實時性大大增強； 外部信號實時處理（與查詢方式比較）,可靠性高。CPU具有處理設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。 故障診斷,4.1 中斷的優(yōu)點,1、中斷響應及返回 決定是否響應中斷源請求 終止當前程序，保護斷點，保護現(xiàn)場（手動壓棧） 執(zhí)行中斷服務程序 恢復現(xiàn)場（手動出棧） 返回斷點（RETI）,中斷源請求,4.1 中斷的功能,中斷服務程序與調用子程序的區(qū)別,4.1 中斷的概念,2、中斷識別 支持多個中斷（51：5個中斷源；52：8個中斷源） 每個

3、中斷源對應各自的中斷服務程序 51采樣中斷矢量法進行區(qū)分（中斷程序入口地址） 中斷發(fā)生，程序跳轉至中斷服務程序入口地址開始執(zhí)行 unsigned char count=0； void timer0 (void) interrupt 1 using 0 if (+count 200) count = 0; ,4.1 中斷的功能,3、中斷優(yōu)先級 若出現(xiàn)以下情況，系統(tǒng)如何處理？ 同一時刻，多個中斷源提出請求； 在一個中斷得到請求并進行處理的過程中，另外一種中斷發(fā)生并需要得到處理。 中斷優(yōu)先級：每個中斷源賦予不同的優(yōu)先級，根據(jù)優(yōu)先級的不同來執(zhí)行中斷請求。 優(yōu)先級排隊：優(yōu)先級從高至低依次響應； （1）新

4、中斷低于原中斷，保持原中斷，再響應新中斷； （2）新中斷高于原中斷，產生中斷嵌套；,4.1 中斷的功能,4、中斷嵌套 當CPU正在處理某個中斷時，更高級的中斷發(fā)出請求，則中斷當前的服務程序，實現(xiàn)中斷嵌套。 51系列單片機的中斷系統(tǒng)支持兩級中斷優(yōu)先級，可以實現(xiàn)兩級中斷嵌套。,中斷嵌套流程圖,4.1 中斷的功能,外部中斷類 有兩個中斷源：外部中斷0和外部中斷1，相應的中斷請求信號輸入端是INT0（P3.2）和INT1(P3.3)，有兩種觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。 定時中斷類 有兩個中斷源：定時/計數(shù)器0溢出中斷和定時/計數(shù)器1溢出中斷。 串行中斷類 串行口中斷請求標志：每當串行口接收或

5、發(fā)送一組串行數(shù)據(jù)完畢時，即產生一個串行口中斷請求。,4.2 中斷源類型,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,TI,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然優(yōu)先級,矢量地址,高級中斷請求,自然優(yōu)先級,矢量地址,低級中斷請求,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,MCS-51的中斷系統(tǒng)結構圖,中斷標志位,中斷源允許,總允許,中斷優(yōu)先級,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷標志,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中斷標志位,每一個中斷源都有相應的中斷標志

6、位； 某一個中斷源申請中斷，相應中斷標志位置1。,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷允許,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中斷標志位,EA總中斷允許位，EA=1開放所有中斷，EA=0，禁止所有中斷； 某一個中斷源還有相應的中斷允許位，1允許相應中斷源的中斷，0禁止相應中斷源的中斷。,中斷允許,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷優(yōu)先級,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中斷標志位,單片機中有兩

7、個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級中斷和低優(yōu)先級中斷，前者優(yōu)先權高于后者（在程序中設置，相應位=1，為高優(yōu)先級）； 同一優(yōu)先級別的中斷源按照自然優(yōu)先級順序確定優(yōu)先級別（硬件形成，無法改變）。,中斷允許,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然優(yōu)先級,優(yōu)先控制,PS,PT0,PX0,PX1,PT1,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),中斷請求標志TCON、SCON 中斷允許控制寄存器IE 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),TCON寄存器T0和T1控制寄存器,T1溢出中斷標志(TCON.7): T1啟動計數(shù)后，計滿溢出由硬件置位TF1=1，向CPU請求中斷，此標志一直保持到CPU響應中斷

8、后，才由硬件自動清0。,TCON 88H,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),TCON 88H,外部中斷INT1中斷標志位(TCON.3) : IE11，外部中斷1向CPU申請中斷，硬件置位、硬件清除,外部中斷INT1觸發(fā)方式控制位(TCON.2)： IT1=0，低電平觸發(fā)方式 IT1=1, 下降沿觸發(fā)方式,TCON寄存器T0和T1控制寄存器,注意：該寄存器可以位尋址。,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),TI (SCON.1)串行發(fā)送中斷標志。 RI (SCON.0)串行接收中斷標志。 硬件置1，軟件清0,SCON寄存器串行口控制寄存器,SCON 98H,注意：該寄存器可以位尋址。,4.3 MCS51中斷系

9、統(tǒng),IE寄存器中斷允許寄存器,IE A8H,或 SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H,注意：該寄存器可以位尋址。,例：允許定時器T0中斷： IE0 x82；,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),51單片機有兩個中斷優(yōu)先級高級1 和 低級0 系統(tǒng)復位時，均為低優(yōu)先級 該寄存器可以位尋址,IP寄存器中斷優(yōu)先級寄存器,IP B8H,例：設定定時器T0為高優(yōu)先級中斷： IP0 x02；,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),寄存器中斷優(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，但高優(yōu)先級可打斷低優(yōu)先級的中斷服務，實現(xiàn)中斷嵌套。 （2）一個中斷一旦得到響應，與它同級的中斷請

10、求不能中斷它。 （3）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先被響應。查詢次序為： 外部中斷0定時/計數(shù)器中斷0外部中斷1 定時/計數(shù)器中斷1串行中斷。,4.3 MCS51中斷系統(tǒng),中斷源有中斷請求； 此中斷源的中斷允許位為1； CPU開中斷（即EA=1）。 同時滿足時，CPU才有可能響應中斷。 注意：若當前正在執(zhí)行中斷，則申請中斷的優(yōu)先級高于當前執(zhí)行的中斷時，才能響應中斷。,5.4 MCS51中斷處理過程-響應條件,遇以下任一條件，中斷將受阻： （1）CPU正在處理同級或高優(yōu)先級中斷； （2）當前查詢的機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期。即在完成所執(zhí)行指令前，不

11、會響應中斷，從而保證指令在執(zhí)行過程中不被打斷； （3）正在執(zhí)行的指令為RET、RETI或任何訪問IE或IP寄存器的指令。即只有在這些指令后面至少再執(zhí)行一條指令時才能接受中斷請求。,若由于上述條件的阻礙中斷未能得到響應，當條件消失時該中斷標志卻已不再有效，那么該中斷將不被響應。就是說，中斷標志曾經有效，但未獲響應，查詢過程在下個機器周期將重新進行。,5.4 MCS51中斷處理過程-中斷受阻,中斷響應 中斷處理 中斷返回 中斷請求的撤除 中斷響應時間,4.4 MCS51中斷處理過程,中斷響應過程： 在滿足中斷響應條件之后，CPU對中斷源中斷請求予以處理，通過硬件生成LCALL指令 ： 保護斷點地址

12、，壓入堆棧；,把程序轉向中斷服務程序的入口地址(通常稱矢量地址)。,特別注意：這些工作是硬件自動完成的！,斷點地址,中斷服務子程序的入口地址,ZD0 AJMP,ORG 0003H,AJMP ZD0,ZD0,外部中斷0入口地址,void int0 (void) interrupt 0 using 1,4.4 MCS51中斷處理過程-示例,中斷響應時間：是從查詢中斷請求標志位（TCON或SCON）開始轉向中斷入口地址所需的機器周期數(shù)。 外中斷響應時間：大于3個機器周期，小于8個機器周期。 查詢標志位1機器周期 LCALL指令2機器周期 若響應受阻，則還需要5個機器周期,4.4 MCS51中斷處理過

13、程-響應時間,中斷服務程序從中斷子程序入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個過程稱為中斷處理(或中斷服務)。 中斷服務子程序一般包括兩部分內容，一是保護和恢復現(xiàn)場（硬件完成），二是處理中斷源的請求（手工編程）。,入口地址,RETI,4.4 MCS51中斷處理過程,編寫中斷服務程序需注意： 若要在執(zhí)行當前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷源中斷，要先關閉CPU中斷，或禁止更高中斷源的中斷，而在中斷返回前再開中斷。,4.4 MCS51中斷處理過程,中斷返回是指中斷服務完后，計算機返回到原來暫停的位置(即斷點)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。 中斷返回由專門的中斷返回指令RETI來實現(xiàn)。,4.4 MCS5

14、1中斷處理過程-中斷返回,中斷源發(fā)中斷請求,中斷響應條件 是否滿足？,中斷是否受阻？,把PC斷點地址壓入堆棧,相應中斷源的中斷入口地址送入PC，轉向中斷服務程序,N,Y,Y,N,由硬件 自動完成,4.4 MCS51中斷處理過程-流程,4.4 MCS51中斷處理過程,中斷控制實質上是用軟件對4個與中斷有關的特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP進行管理和控制。需要人為進行管理和控制的有以下幾點： （1）CPU的開中斷與關中斷； （2）各中斷源中斷請求的允許和禁止； （3）各中斷源優(yōu)先級的設定； （4）外部中斷請求的觸發(fā)方式。,4.4 MCS51中斷處理過程,CPU響應某中斷請求后，在中斷返

15、回前，應該撤除該中斷請求，否則會引起另一次中斷。有2種方式： 硬件自動處理 軟件清除中斷 定時器0或1溢出：CPU在響應中斷后，硬件清除了有關的中斷請求標志TFO或TF1，即中斷請求是自動撤除的。 邊沿激活的外部中斷：CPU在響應中斷后，也是用硬件自動清除有關的中斷請求標志IE0或IE1。 串行口中斷：CPU響應中斷后，沒有用硬件清除T1、R1，故這些中斷不能自動撤除，而要靠軟件來清除相應的標志。,4.4 MCS51中斷處理過程-撤除,電平觸發(fā)外部中斷撤除方法較復雜。 因為在電平觸發(fā)方式中，雖然CPU響應中斷時會自動清除IE1或IE0標志，但如果引腳上的低電平信號保持較長的時間，在下一周期又會

16、重新申請中斷，所以在響應電平觸發(fā)的外部中斷后應立即撤除INT0或INT1引腳上的低電平。在硬件上，CPU對INT0和INT1引腳的信號不能控制，所以要通過硬件，再配合軟件來解決。,4.4 MCS51中斷處理過程-撤除,1、中斷和查詢相結合,一個外中斷擴展成多個外中斷的原理圖,4.5 MCS51中斷應用-擴展,用上圖的連接對E11E14中斷查詢，寫出中斷服務程序。,軟件查詢中斷源流程圖,解：查詢次序為E11E14。在查到一個高級中斷申請后，就轉去為這個中斷申請服務，服務結束后，就返回繼續(xù)查詢較低級的中斷申請，直到查不到其他中斷申請時返回，并再等待INT1上出現(xiàn)新的中斷申請信號。,4.5 MCS5

17、1中斷應用-示例,ORG 0013H LJMP ITROU ITROU：PUSH PSW PUSH ACC ANL P1，0FH JNB P1.0，N1 ACALL BR0 N1：JNB P1.1，N2 ACALL BR1 N2：JNB P1.2，N3 ACALL BR2,N3：JNB P1.3，N4 ACALL BR3 N4：POP ACC POP PSW RETI BR0： ； RET BR1： ； RET BR2： ； RET BR3： ； RET,4.5 MCS51中斷應用-示例,外來的低電平反相CLK端產生上跳沿 D端的“0”打到Q端申請中斷,中斷返回前對P1.0送“0” 令Q端變?yōu)椤?” 指令如下： ANL P1，#0FEH = CLR P1.0 ;令Q端置“1” ORL P1, #01H = SETB P1.0 ;令S端置“1”,以免下次中斷來時Q端不能變“0”,4.5 MCS51中斷應用-示例,若外部中斷