完美版课件资料第6章MCS-51单片机的中断系统.ppt

5-1 MCS-51中断系统一、概述一、概述 与上对比，单片机中也有同样的问题。与上对比，单片机中也有同样的问题。CPU正正 在执行原程序，突然，被意外事情打断，转去执行在执行原程序，突然，被意外事情打断，转去执行 新程序。新程序。CPU执行新程序结束后，又回到原程序中执行新程序结束后，又回到原程序中 继续执行。这样的过程就叫继续执行。这样的过程就叫 。中断中断 什么叫中断？什么叫中断？举例：某同学正在教室写作业，忽然被人叫出去，回来举例：某同学正在教室写作业，忽然被人叫出去，回来 后，继续写作业。这就是生活中中断的例子。后，继续写作业。这就是生活中中断的例子。单单片片机机在在某某一一时时刻刻只只能能处处理理一一个个任任务务，当当多多个个任任务务同同时时要要求求单单片片机机处处理理时时，这这一一要要求求应应该该怎怎么么实实现现呢呢？通通过过中中断断可可以以实实现多个任务的资源共享。现多个任务的资源共享。所谓的中断所谓的中断就是，当就是，当CPU正在处理某项事务的时候，如果正在处理某项事务的时候，如果外界或者内部发生了紧急事件，要求外界或者内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在处理工作而暂停正在处理工作而去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断。继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断。从中断的定义我们可以看到从中断的定义我们可以看到中断应具备中断应具备中断请求、中断响中断请求、中断响应、中断返回这样三个要素。应、中断返回这样三个要素。中断源发出中断请求，单片机对中断源发出中断请求，单片机对中断请求进行响应，当中断响应完成后应进行中断返回，返回中断请求进行响应，当中断响应完成后应进行中断返回，返回被中断的地方继续执行原来被中断的程序。被中断的地方继续执行原来被中断的程序。对突发事故，做出紧急处理。对突发事故，做出紧急处理。根据现场随时变化的各种参数、信息，做出实时监控。根据现场随时变化的各种参数、信息，做出实时监控。CPUCPU与外部设备并行工作与外部设备并行工作,以中断方式相联系以中断方式相联系,提高工提高工作效率。作效率。解决快速解决快速CPU与慢速外设之间的矛盾。与慢速外设之间的矛盾。在多项外部设备同时提出中断请求情况下，在多项外部设备同时提出中断请求情况下，CPUCPU能根能根据轻重缓急响应外设的中断请求。据轻重缓急响应外设的中断请求。中断的作用：中断的作用：对于对于MCS-51单片机中断系统的组成可以用一句话来讲，单片机中断系统的组成可以用一句话来讲，叫做：叫做：“五源中断，两级管理五源中断，两级管理”五个中断源：五个中断源：入口地址入口地址 外部中断外部中断0（/INT0）0003H T0溢出中断溢出中断 000BH 外部中断外部中断1（/INT1）0013H T1溢出中断溢出中断 001BH 串口中断串口中断 0023H 二、中断请求源（二、中断请求源（“五源中断五源中断”）高高低低中中断断源源的的中中断断请请求求，如如何何通通知知CPU？利用中断请求标志位来通知！利用中断请求标志位来通知！5 5.1.1.1 MCS-51MCS-51单片机的中单片机的中断断源源 1.外部中断源外部中断源 外部中断外部中断1（INT1）：）：来自来自P3.3引脚，采集到低引脚，采集到低电电平或者下降平或者下降沿时，产生中断请求。沿时，产生中断请求。2.2.内部中断源内部中断源 定时器定时器计数器计数器0（T0）：定）：定 时功能时，计数时功能时，计数 脉冲来自片内；计脉冲来自片内；计数功能时，计数脉冲来自片外数功能时，计数脉冲来自片外P3.4引脚。发生溢出时，产生中引脚。发生溢出时，产生中断请求。断请求。串行口串行口：为完成串行数据传送而设置。单片机完成接受或发：为完成串行数据传送而设置。单片机完成接受或发 送送 一组数据时，产生中断请求。一组数据时，产生中断请求。外部中断外部中断0（INT0）：）：来自来自P3.2引脚，采集到低引脚，采集到低电电平或者下降平或者下降沿时，产生中断请求。沿时，产生中断请求。定时器定时器计数器计数器0（T1）：定）：定 时功能时，计数时功能时，计数 脉冲来自片内；计脉冲来自片内；计数功能时，计数脉冲来自片外数功能时，计数脉冲来自片外P3.5引脚。发生溢出时，产生中引脚。发生溢出时，产生中断请求。断请求。5.1.2 5.1.2 中断控制的中断控制的专专用寄存器用寄存器1.定时器控制寄存器（定时器控制寄存器（TCON）该寄存器用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出。进行该寄存器用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出。进行字节操作时，寄存器地址为字节操作时，寄存器地址为88H。按位操作时，各位的地址为按位操作时，各位的地址为88H8FH。寄存器的内容及位地址表示如下：寄存器的内容及位地址表示如下：位地址位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位符号位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 IT0 和和IT1外部中断请求触发方式控制位外部中断请求触发方式控制位 IT0（IT1）1 脉冲触发方式，下降沿有效脉冲触发方式，下降沿有效 IT0（IT1）0 电平触发方式，低电平有效电平触发方式，低电平有效 IE0和和IE1外中断请求标志位外中断请求标志位当当CPU采采样样到到（或（或）端出）端出现现有效中断有效中断请请求求时时，IE0 （IE1）位由硬件置位由硬件置“1”。当中断响。当中断响应应完成完成转转向中断服向中断服务务程序程序时时，由，由硬件把硬件把IE0（或（或IE1）清零。清零。TR0 和和TR1定时器运行控制位定时器运行控制位 TR0（TR1）0 定时器定时器/计数器不工作计数器不工作 TR0（TR1）1 定时器定时器/计数器开始工作计数器开始工作 TF0和和TF1计数溢出标志位计数溢出标志位 当当计计数器数器产产生生计计数溢出数溢出时时，相，相应应的溢出的溢出标标志位由硬件置志位由硬件置“1”。当当转转向中断服向中断服务时务时，再由硬件自，再由硬件自动动清清“0”。计计数溢出数溢出标标志位志位 的使用有两种情况：采用中断方式的使用有两种情况：采用中断方式时时，作，作中断中断请请求求标标志位志位 来使用；采用查询方式时，作来使用；采用查询方式时，作查询状态位查询状态位来使用。来使用。2.2.串行口控制寄存器（串行口控制寄存器（SCONSCON）进进行字行字节节操作操作时时，寄存器地址，寄存器地址为为98H。按位操作按位操作时时，各位的，各位的地地址为址为98H9FH。寄存器的内容及位地址表示如下：寄存器的内容及位地址表示如下：位地址位地址9FH9EH 9DH 9CH 9BH 9AH99H98H位符号位符号SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI其中与中断有关的控制位共其中与中断有关的控制位共2位：位：TI串行口发送中断请求标志位串行口发送中断请求标志位 当发送完一帧串行数据后，由硬件置当发送完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务；在转向中断服务 程序程序 后，后，用软件清用软件清“0”。RI串行口接收中断请求标志位串行口接收中断请求标志位 当接收完一帧串行数据后，由硬件置当接收完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务；在转向中断服务 程序后，程序后，用软件清用软件清“0”。串行中断请求由串行中断请求由TI和和RI的逻辑或得的逻辑或得 到。到。3.3.中断允许控制寄存器（中断允许控制寄存器（IEIE）进进行字行字节节操作操作时时，寄存器地址，寄存器地址为为0A8H。按位操作按位操作时时，各位的地，各位的地址址为为0A8H0AFH。寄存器的内容及位地址表示如下：寄存器的内容及位地址表示如下：位地位地址址0AFH0AEH 0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H0A8H位符位符号号EA/ESET1EX1ET0EX0 其中与中断有关的控制位共其中与中断有关的控制位共6位：位：EA中断允许总控制位中断允许总控制位EA0 中断总禁止，禁止所有中断中断总禁止，禁止所有中断EA1 中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。源的中断允许控制位进行设置。EX0和和EX1外部中断允许控制位外部中断允许控制位EX0（EX1）0 禁止外部中断禁止外部中断EX0（EX1）1 允许外部中断允许外部中断 ET0和和ET1定时器定时器/计数器中断允许控制位计数器中断允许控制位ET0（ET1）0 禁止定时器禁止定时器/计数器中断计数器中断ET0（ET1）0 允许定时器允许定时器/计数器中断计数器中断 ES串行中断允许控制位串行中断允许控制位ES=0 禁止串行中断禁止串行中断ES=1 允许串行中断允许串行中断4.4.中断优先级控制寄存器（中断优先级控制寄存器（IPIP）IP寄存器地址寄存器地址0B8H，位地址位地址为为0BFH0B8H。寄存器的内容寄存器的内容 及位地址表示如下：及位地址表示如下：位地位地址址0BFH0BEH 0BDH 0BCH 0BBH 0BAH0B9H0B8H位符位符号号/PSPT1PX1PT0PX0 其中其中：PX0外部中断外部中断0优先级设定位；优先级设定位；PT0定时中断定时中断0优先级设定位；优先级设定位；PX1外部中断外部中断1优先级设定位；优先级设定位；PT1定定时时中断中断1优优先先级设级设定位；定位；PS 串行中断优先级设定位。串行中断优先级设定位。以上各位以上各位设设置置为为“0”时时，则则相相应应的中断源的中断源为为低低优优先先级级；设设置置为为 “1”时，则相应的中断源为高优先级。时，则相应的中断源为高优先级。优先级的控制原则是：优先级的控制原则是：低低优优先先级级中断中断请请求不能打断高求不能打断高优优先先级级的中断服的中断服务务；但；但 高优先级高优先级 中断请求可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。中断请求可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断服务将被禁止。如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断服务将被禁止。即同级不能嵌套。即同级不能嵌套。如果同级的多个中断同时出现，则按如果同级的多个中断同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中查询次序确定哪个中断断请请求被响求被响应应。其。其查询查询次序次序为为：外部中断外部中断0定定时时中断中断0外部外部中中断断1定定时时中断中断1串行中断。串行中断。同一级中的同一级中的5个中断源的优先顺序是个中断源的优先顺序是：/INT0中断中断 T0溢出中断溢出中断 /INT1中断中断 T1溢出中断溢出中断 串口中断串口中断 高高低低出厂前已由厂家固化顺序出厂前已由厂家固化顺序事先约定事先约定中断优先原则：（概括为四句话）中断优先原则：（概括为四句话）1、低级不打断高级、低级不打断高级2、高级不理睬低级、高级不理睬低级3、同级不能打断、同级不能打断4、同级、同时中断，、同级、同时中断，事先约定事先约定。上述四个专用寄存器的用途可以用图上述四个专用寄存器的用途可以用图6.1说明。说明。图为图为MCS-51中断系统中断系统TCON SCON IEIP5.1.35.1.3 中断中断处理处理过过程程CPU每个机器周期都顺序检查每个中断源，当检测到有中断请每个机器周期都顺序检查每个中断源，当检测到有中断请求时，能否响应，还要看下述情况是否存在：求时，能否响应，还要看下述情况是否存在：（1）CPU正处理相同级别或更高级别的中断；正处理相同级别或更高级别的中断；（2）正在执行指令，还未到最后一个机器周期；）正在执行指令，还未到最后一个机器周期；（3）正在执行的指令是）正在执行的指令是RETI或访问或访问IP、IE指令，则执行完上指令，则执行完上 述指令后，再执行一条指令后，才会响应新中断。述指令后，再执行一条指令后，才会响应新中断。1、CPU响应中断的条件：响应中断的条件：（1）中断源发出中断申请；）中断源发出中断申请；（2）中断允许位）中断允许位EA=1；（3）申请中断的中断允许位为申请中断的中断允许位为1。2、中断响应过程 当当CPU查询到中断请求时，先置位相应的优先级状态触发器，然后由查询到中断请求时，先置位相应的优先级状态触发器，然后由硬件自动产生一条硬件自动产生一条LCALL指令，指令，LCALL指令执行时，首先将指令执行时，首先将PC内容压入内容压入堆栈进行断点保护，再把中断入口地址装入堆栈进行断点保护，再把中断入口地址装入PC，使程序转向相应的中断区使程序转向相应的中断区入口地址。入口地址。LCALL指令的形式如下：指令的形式如下：LCALL addr16 ；addr16：中断入口中断入口地址 入口地址已由系入口地址已由系统设统设定，如下定，如下：中断源中断源 入口地址入口地址 0003H T0000BH 0013H T1 001BH S 0023H 编写中断服务程序的格式一般如下：编写中断服务程序的格式一般如下：ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H AJMP 1NJERRVP MAIN：HERE：SJMP HERE 1NJERRVP：；中断响应程序中断响应程序 RETI 二、中断处理和中断返回二、中断处理和中断返回中断处理：中断处理：中断服务程序从入口地址开始执行，到返中断服务程序从入口地址开始执行，到返回指令回指令RETI为止。为止。中断返回中断返回RETI：CPU执行这执行这条指令后，对中断响应时置条指令后，对中断响应时置1的的优先级状态触发器清优先级状态触发器清0，然后将，然后将堆栈中保护的断点地址弹出到堆栈中保护的断点地址弹出到PC中，于是中，于是CPU返回断点处继返回断点处继续执行主程序。续执行主程序。三、中断请求的撤除三、中断请求的撤除定时器定时器0，1和和边缘触发的外部中断边缘触发的外部中断，在，在CPU响应中断响应中断后，内部硬件自动清除相应的中断请求标志。后，内部硬件自动清除相应的中断请求标志。电平触发的外部中断电平触发的外部中断，在，在CPU响应中断时不会自动清响应中断时不会自动清除相应的中断请求标志。因此，在除相应的中断请求标志。因此，在CPU响应中断后，响应中断后，应立即撤除应立即撤除 和和 引脚上的低电平。引脚上的低电平。对于对于串行口中断串行口中断，在，在CPU响应中断后，内部硬件不会响应中断后，内部硬件不会自动清除自动清除TI或或RI，必须在中断服务程序中用软件来清必须在中断服务程序中用软件来清除中断请求标志除中断请求标志TI或或RI。日常生活中日常生活中的中断与的中断与单片机单片机中断的比较：中断的比较：某同学某同学 单片机单片机 过程说明过程说明正在看书正在看书 执行主程序执行主程序有人找出去有人找出去 中断信号中断信号 中断请求中断请求暂停看书暂停看书 暂停执行主程序暂停执行主程序 中断响应中断响应书中作记号书中作记号 当前当前PCPC入栈入栈 保护断点保护断点出去做事出去做事 执行中断程序执行中断程序 中断服务中断服务回来继续看回来继续看 返回主程序返回主程序 中断返回中断返回例如例如，使用外部中断，使用外部中断0（）和外部中断和外部中断1（），为为高高优优先先级级，电电平触平触发发方式，方式，为为低低优优先先级级，下降沿触，下降沿触发发方式。方式。则则初始化程序如下：初始化程序如下：MOV IP,#01HMOV TCON,#04HSETB EASETB EX0SETB EX1中断中断服服务务程序程序的关的关键键是是：1.保护保护进入中断时进入中断时的的状态状态，并并在在退退出中断出中断之之前前恢恢复复进入时进入时的的状状态态。2.必须必须在在中断程序中中断程序中设设定定是否是否允许允许中断中断重重入入，即设置即设置EX0位。位。用单用单次次脉冲脉冲申申请请中断中断，在在中断中断处处理理程序中程序中对对输出输出信号信号进进行行反反转转。INT0（P3.2）端接端接单单次次脉冲发生脉冲发生器器。P1.0接接LED灯灯,以以查查看看信号信号反反转转.例：例：程序框图程序框图主主程序程序框框图图外部中断子程序外部中断子程序框框图图Org 0000hljmp Startorg 0003hInt0:push PSW;保护现场保护现场 cpl P1.0 ;取取反反LED pop PSW;恢复恢复现场现场 retiStart:clr P1.0 mov TCON,#01h;外部中断外部中断0 下下降沿触发降沿触发 mov IE,#81h ;开中断开中断 ljmp$；等待中断等待中断end小结：小结：1、MCS-51单片机中断系统有几个中断源？分别是什么？单片机中断系统有几个中断源？分别是什么？事先约定的优先顺序是怎样的？事先约定的优先顺序是怎样的？2、如何进行中断允许控制？如何进行中断优先级控制？、如何进行中断允许控制？如何进行中断优先级控制？3、中断优先的规则是什么？、中断优先的规则是什么？