单片机原理与应用PPT讲稿.ppt

单片机原理与应用课件第1页，共29页，编辑于2022年，星期五 中断系统中断系统 中断是指计算机在执行某一程序的过程中，由于计算机系统内、外的某种原因，而必须中止原来程序的执行，转去执行相应的处理程序，待处理结束之后，再回来继续执行被中止的原程序的过程。单片机原理与应用单片机原理与应用第2页，共29页，编辑于2022年，星期五MCS-51单片机的中断系统结构执行主程序主程序继续执行主程序断点中断请求中断响应执行中断处理程序中断返回单片机原理与应用单片机原理与应用第3页，共29页，编辑于2022年，星期五中断的种类中断的种类 单片机原理与应用单片机原理与应用 能引起中断的原因是多样的，要求CPU进行处理的任务很多，为了更好地满足整个系统对实时性的要求，有必要对中断进行分类。通常，按引起中断的原因与CPU的关系分为外部中断和内部中断两大类。第4页，共29页，编辑于2022年，星期五 外部中断是由CPU以外的原因引起的。这类中断通过硬件电路向CPU发出中断请求，因此将这类中断称为硬件中断。外部中断常用于外部设备和单片机之间的数据传送或人机交互等场合。外部中断外部中断单片机原理与应用单片机原理与应用第5页，共29页，编辑于2022年，星期五输入/输出设备及外存储设备；定时器或计数器电路；电源故障等。外部中断的中断源单片机原理与应用单片机原理与应用第6页，共29页，编辑于2022年，星期五内部中断内部中断 内部中断是指由CPU内部原因引起的中断。这类中断发生在CPU的内部，因此称为内部中断。内部中断可分为陷阱中断和软件中断。陷阱中断是指由CPU内部事件引起的中断，如程序执行中的故障，或CPU内部的硬件故障等。软件中断是指由专用的软件中断指令或系统调用指令引起的中断。其主要用于引入程序断点，便于进行程序调试和故障检测。单片机原理与应用单片机原理与应用第7页，共29页，编辑于2022年，星期五INT1单片机原理与应用单片机原理与应用 中断源中断源 MCS-51单片机共有3类5个中断源，两个优先级，中断处理程序可实现2级嵌套，有较强的中断处理能力。5个中断源中，2个为外部中断请求和 ，2个为片内定时器/计数器T0和T1的溢出中断请求TF0和TF1，1个为片内串行口中断请求TI或RI。这些中断请求信号锁存在特殊功能寄存器TCON和SCON中。第8页，共29页，编辑于2022年，星期五定时器定时器/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCON定时器/计数器控制寄存器TCON，其格式如图7.1所示。图7.1 定时器/计数器控制字段 位地址8FH8EH 8DH8CH 8BH 8AH89H88HTCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0单片机原理与应用单片机原理与应用第9页，共29页，编辑于2022年，星期五与中断有关的控制位与中断有关的控制位其中与中断有关的控制位有6位：IT0、IE0、IT1、IE1、TF0、TF1。IT0：外部中断0请求方式控制位。IT0=0，外部中断0为电平触发方式，P3.2引脚上检测到低电平有效；IT0=1，外部中断0为边沿触发方式，P3.2引脚上检测到由高到低的负跳变有效。IT0由软件置位或复位。单片机原理与应用单片机原理与应用第10页，共29页，编辑于2022年，星期五单片机原理与应用单片机原理与应用IE0：外部中断0请求标志位。CPU采样到P3.2引脚出现有效中断请求时，IE0由硬件电路自动置位；当CPU响应中断，转向中断服务程序时，IE0由硬件电路自动复位。第11页，共29页，编辑于2022年，星期五外部中断外部中断1请求请求IT1：外部中断1请求方式控制位，功能与IT0类似。IE1：外部中断1请求标志位，功能与IE0类似。单片机原理与应用单片机原理与应用第12页，共29页，编辑于2022年，星期五定时器定时器/计数器溢出中断申请标志位计数器溢出中断申请标志位TF0：定时器/计数器T0溢出中断申请标志位。启动计数后，T0从初始值开始加1计数，当最高位产生溢出时，由硬件电路置位TF0，向CPU发出中断申请。CPU响应TF0中断时清除该标志位，TF0也可用软件查询后清除。TF1：定时器/计数器T1溢出中断申请标志位，功能与TF0类似。单片机原理与应用单片机原理与应用第13页，共29页，编辑于2022年，星期五串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器SCON，其格式如图7.2所示。图7.2 串行口工作方式控制字段 位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI单片机原理与应用单片机原理与应用第14页，共29页，编辑于2022年，星期五与中断有关的控制位与中断有关的控制位单片机原理与应用单片机原理与应用TI：串行口的发送中断标志位。当串行口发送完一帧8位数据后，由硬件电路置位TI。需要注意的是：CPU在响应发送中断请求后，转向中断服务程序时并不会对TI自动进行复位，因此用户应在中断服务程序中对TI进行手动复位。RI：串行口的接收中断标志位。当串行口接收完一帧8位数据后，由硬件电路置位RI。类似的，用户应在中断服务程序中对RI进行手动复位。第15页，共29页，编辑于2022年，星期五中断允许控制中断允许控制对于每个中断源，其开发与禁止由中断允许控制寄存器IE的控制位决定，其格式如图7.3所示。图7.3 中断允许控制字段 位地址AFHAEHADHACH ABHAAHA9HA8HIEEA/ET2ESET1EX1ET0EX0单片机原理与应用单片机原理与应用第16页，共29页，编辑于2022年，星期五与中断有关的控制位有：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0。EA：中断允许总控制位。EA0，关闭总控制位，禁止所有中断；EA1，开放总控制位，每个中断源根据各自的控制位的置位或复位来确定开发或禁止。ES：串行口中断允许控制位。ES0，禁止串行口中断；ES1，允许串行口中断。单片机原理与应用单片机原理与应用第17页，共29页，编辑于2022年，星期五定时器定时器/计数器中断允许控制位计数器中断允许控制位ET1：定时器/计数器T1中断允许控制位。ET10，禁止T1中断；ET11，允许T1中断。EX1：外部中断1中断允许控制位。EX10，禁止外部中断1；EX11，允许外部中断1。ET0：定时器/计数器T0中断允许控制位。ET00，禁止T0中断；ET01，允许T0中断。EX0：外部中断0中断允许控制位。EX00，禁止外部中断0；EX01，允许外部中断0。单片机原理与应用单片机原理与应用第18页，共29页，编辑于2022年，星期五中断响应优先级控制中断响应优先级控制中断源的响应优先级是由中断优先级寄存器IP的控制位决定的，格式如图7.4所示。图7.4 中断优先级控制字段 位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8HIP/PSPT1PX1PT0PX0单片机原理与应用单片机原理与应用第19页，共29页，编辑于2022年，星期五中断优先级控制位中断优先级控制位单片机原理与应用单片机原理与应用PS：串行口中断优先级控制位。PS0，串行口中断响应优先级设为低优先级；PS1，串行口中断响应优先级设为高优先级。PT1：定时器/计数器T1中断优先级控制位。PT10，定时器/计数器T1中断响应优先级设为低优先级；PT11，定时器/计数器T1中断响应优先级设为高优先级。PX1：外部中断1中断优先级控制位。PX10，外部中断1中断响应优先级设为低优先级；PX11，外部中断1中断响应优先级设为高优先级。第20页，共29页，编辑于2022年，星期五中断优先级控制位中断优先级控制位单片机原理与应用单片机原理与应用PT0：定时器/计数器T0中断优先级控制位。PT0=0，定时器/计数器T0中断响应优先级设为低优先级；PT0=1，定时器/计数器T0中断响应优先级设为高优先级。PX0：外部中断0中断优先级控制位。PX0=0，外部中断0中断响应优先级设为低优先级；PX0=1，外部中断0中断响应优先级设为高优先级。第21页，共29页，编辑于2022年，星期五中断系统结构中断系统结构单片机原理与应用单片机原理与应用第22页，共29页，编辑于2022年，星期五单片机对中断优先级的处理原则单片机对中断优先级的处理原则同一优先级的中断源同时申请中断时，按自然优先级顺序确定应响应的中断申请；不同优先级的中断源同时申请中断时，先处理高优先级的申请，后处理低优先级的申请；正在处理低优先级中断时收到高优先级中断申请，停止处理低优先级中断以响应高优先级中断申请；正在处理高优先级中断时收到低优先级中断申请，不响应低优先级中断申请。单片机原理与应用单片机原理与应用第23页，共29页，编辑于2022年，星期五对于同一优先级的中断申请对于同一优先级的中断申请对于同一优先级的中断申请，单片机对中断申请响应顺序安排如下：中断源 同一中断优先级 外部中断0 最高级 定时器/计数器T0中断 外部中断1 定时器/计数器T1中断 串行口中断 最低级单片机原理与应用单片机原理与应用第24页，共29页，编辑于2022年，星期五中断响应中断响应单片机原理与应用单片机原理与应用 单片机响应中断的基本条件是：有效的中断请求；当前的所有中断请求中，响应优先级最高；中断允许控制寄存器IE中源允许开关和总允许开关均已开放。第25页，共29页，编辑于2022年，星期五单片机中断响应过程单片机中断响应过程单片机原理与应用单片机原理与应用 单片机中断响应过程：单片机一旦响应中断，首先置位相应的优先级有效触发器；然后执行一个硬件子程序调用，把断点地址压入堆栈；再把与各中断源对应的中断服务程序首地址送到程序计数器PC，同时清除中断请求标志（TI和RI除外），从而控制程序转移到中断服务程序。以上过程由中断系统自动完成。第26页，共29页，编辑于2022年，星期五中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址各中断源所对应的中断服务程序入口地址：中断源 入口地址 外部中断0 0003H 定时器/计数器T0中断 000BH 外部中断1 0013H 定时器/计数器T1中断 001BH 串行口中断 0023H单片机原理与应用单片机原理与应用第27页，共29页，编辑于2022年，星期五中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址单片机原理与应用单片机原理与应用 由于每个中断服务程序入口地址处只有8个字节的空间，无法放下完整的中断服务程序，通常是将中断服务程序放在内存的其他区域，而在入口地址处放一条长跳转指令LJMP，以转移到中断服务程序运行。单片机在保护断点后，转入中断服务程序，直到遇到RETI指令返回主程序为止。第28页，共29页，编辑于2022年，星期五中断服务程序中加上参数中断服务程序中加上参数单片机原理与应用单片机原理与应用 如使用C51语言编程，只需在中断服务程序中加上参数：interrupt n（n=0-4）即可，n的数值对应5个中断源。在返回主程序时，也无需再加入特别的中断返回指令。断点保护和返回在C51源程序编译时由系统自动完成。第29页，共29页，编辑于2022年，星期五