最新单片机中断系统精品课件.ppt

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1、单片机中断系统单片机中断系统 在在CPU和外设交换信息时，存在着快速和外设交换信息时，存在着快速CPU和慢速外和慢速外设间的矛盾，机器内部有时也可能出现突发事件，为此，设间的矛盾，机器内部有时也可能出现突发事件，为此，计算机中通常采用中断技术。计算机中通常采用中断技术。中断中断 CPU和外设并行工作，当外设数据准备好和外设并行工作，当外设数据准备好( 或有某种突或有某种突发事件发生发事件发生)时向时向CPU提出请求，提出请求，CPU暂停正在执行的程序暂停正在执行的程序转而为该外设服务转而为该外设服务(或处理紧急事件或处理紧急事件)，处理完毕再回到原断，处理完毕再回到原断点继续执行原程序。点继续

2、执行原程序。中断源中断源 引起中断的原因引起中断的原因,中断申请的来源，称为中断源，中断申请的来源，称为中断源， 可可以是以是I/O设备、故障、时钟、调试中人为设置。设备、故障、时钟、调试中人为设置。ET0： 定时器定时器T0中断允许位中断允许位, ET0=1，允许，允许T1计数溢出中断；计数溢出中断； ET0=0，禁止，禁止T0中断。中断。EX1： 外部中断外部中断INT1允许位，允许位， EX1=1，允许，允许INT1中断；中断； EX1= 0，禁止，禁止INT1中断。中断。EX0： 外部中断外部中断INT0允许位，允许位， EX0=1，允许，允许INT0中断；中断； EX0= 0，禁止，

3、禁止INT0中断。中断。 INT0方式方式下沿下沿/低低电平电平 INT0请求请求有有/无无 INT1方式方式下沿下沿/ 低电平低电平 INT1 请求请求有有/无无 T0 工作工作启启/停停 T0 请求请求有有/无无 T1工作工作启启/停停 T1 请求请求有有/无无 IT0 IE0IT1IE1TR0 TF0 TR1 TF1(2)中断请求标志及外部中断方式选择寄存器中断请求标志及外部中断方式选择寄存器TCON说明：说明：IT0和和IT1为外中断为外中断INT0 和和INT1中断触发方式选择，若选下降沿中断触发方式选择，若选下降沿触发则相应位置触发则相应位置1；若选低电平触发；若选低电平触发 ，I

4、T相应位置相应位置0。 某中断源有中断请求，该中断标志置某中断源有中断请求，该中断标志置1，无中断请求，该中断标志，无中断请求，该中断标志置置0 。TR0 和和 TR1 为定时器为定时器T0和和T1 工作启动和停止控制。工作启动和停止控制。-PT2PSPT1PX1PT0PX0无无用用位位无无用用位位T2高高/低低串行串行 口口高高/低低 T1高高/低低INT1高高/低低 T0高高/低低 INT0高高/低低 当当 某几个中断源在某几个中断源在IP寄存器相应位同为寄存器相应位同为1或同为零时，或同为零时，由内部查询确定优先级，查询的顺序是：由内部查询确定优先级，查询的顺序是：CPU优先响应先查询的

5、中断请求优先响应先查询的中断请求T0T1串行口串行口T2INT0INT1 五个中断源的优先级别由五个中断源的优先级别由IP寄存器管理，相应位置寄存器管理，相应位置1，则，则该中断源优先级别高，置该中断源优先级别高，置0的优先级别低。的优先级别低。 (3)中断优先级管理寄存器中断优先级管理寄存器IP MCS51系列单片机的中断结构可以用图系列单片机的中断结构可以用图6.1示。示。6.2 中断响应过程中断响应过程一、中断处理过程一、中断处理过程 中断处理过程分为四个阶段：中断请求，中断响应，中断处理过程分为四个阶段：中断请求，中断响应，中断处理、中断返回。中断处理、中断返回。MCS-51系列单片机

6、的中断过程系列单片机的中断过程流程如图流程如图6.2所示。所示。 NNYYYN执执 行行 指指 令令中断标志中断标志1?(中断请求中断请求?) 指令指令最后一个最后一个T周期周期?EA=1?允允 许许 位位 = 1?CPU 判判 别优别优 先权先权 ,响响 应优应优 先权高先权高 的中断的中断断点的断点的PC进栈进栈, 中断服务入口地址送中断服务入口地址送PC撤撤 除除 中中 断断 标标 志志中中 断断 服服 务务中中 断断 返返 回回, 断断 点点 出出 栈栈 送送 PC 中断请求中断请求.中断响应中断响应中断服务中断服务中断返回中断返回1）中断请求、中断响应过程由硬件完成。）中断请求、中断

7、响应过程由硬件完成。2）中断服务程序应根据需要进行编写。程序中要注意）中断服务程序应根据需要进行编写。程序中要注意保护现场和恢复现场。保护现场和恢复现场。3）中断返回是通过执行一条）中断返回是通过执行一条RETI中断返回指令，使中断返回指令，使堆栈中被压入的断堆栈中被压入的断 点地址送点地址送PC，从而返回主程序的断，从而返回主程序的断点继续执行主程序。点继续执行主程序。 另外另外RETI还有恢复优先级状态触发器还有恢复优先级状态触发器 的作用，因的作用，因此不能以此不能以RET指令代替指令代替“RETI”指令。指令。 若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，若某个中断源通过编程设置，处于

8、被打开的状态，并满足中断响应的条件，然而下面三种情况单片机不响并满足中断响应的条件，然而下面三种情况单片机不响应此中断：应此中断： 当前正在执行的那条指令没执行完；当前正在执行的那条指令没执行完； 当前响应了同级或高级中断；当前响应了同级或高级中断； 正在操作正在操作IE、IP中断控制寄存器或执行中断控制寄存器或执行RETI指指令。在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中令。在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要断得到响应，通常需要3个机器周期到个机器周期到8个机器周期。个机器周期。二、中断请求的撤除二、中断请求的撤除 CPU响应中断后，应撤除该中断请求标志，否则

9、会再次中断。响应中断后，应撤除该中断请求标志，否则会再次中断。 1）对定时计数器）对定时计数器T0、T1的溢出中断，的溢出中断，CPU响应中断后，硬件自动清除响应中断后，硬件自动清除中断请求标志中断请求标志TF0和和TF1。2）对边沿触发的外部中断）对边沿触发的外部中断INT1和和INT0，CPU响应中断后硬件自动清除响应中断后硬件自动清除中断请求标志中断请求标志IE0和和IE1。3）对电平触发的外部中断，）对电平触发的外部中断，CPU在响应中断时也不会自动清除中断标在响应中断时也不会自动清除中断标志，因此，在志，因此，在CPU响应中断后应立即撤除响应中断后应立即撤除INT1或或INT0的低电

10、平信号。的低电平信号。 4）对于串行口中断，）对于串行口中断，CPU响应中断后，没有用硬件清除中断请求标志响应中断后，没有用硬件清除中断请求标志TI、RI，即这些中断标志不会自动清除，即这些中断标志不会自动清除，必须用软件清除必须用软件清除，这是在编串，这是在编串行通信中断服务中应该注意的。行通信中断服务中应该注意的。6.3 中断的汇编语言程序和中断的汇编语言程序和C语言程序设计语言程序设计 v用户对中断的控制和管理，实际是对用户对中断的控制和管理，实际是对4个与中断有关的个与中断有关的寄存器寄存器IE、TCON、IP、SCON进行控制或管理。这几进行控制或管理。这几个寄存器在单片机复位时是清

11、零的，因此必须根据需要个寄存器在单片机复位时是清零的，因此必须根据需要对这几个寄存器的有关对这几个寄存器的有关 位进行预置。位进行预置。 在中断程序的编制中应注意：在中断程序的编制中应注意：v开中断总控开关开中断总控开关EA，置位中断源的中断允许位。，置位中断源的中断允许位。v对外部中断对外部中断INT0、INT1应选择中断触发方式应选择中断触发方式v多个中断源中断，应设定中断优先级，预置多个中断源中断，应设定中断优先级，预置IP。v编写中断服务程序，并注意用保护现场和恢复现场，以编写中断服务程序，并注意用保护现场和恢复现场，以免中断返回时，丢失原寄存器、累加器中的信息。免中断返回时，丢失原寄

12、存器、累加器中的信息。v若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可以若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，可以采用软件关采用软件关CPU中断或禁止某中断源中断，在中断返中断或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断。回前再开放中断。 汇编语言的中断服务程序按规定的中断矢量地址存汇编语言的中断服务程序按规定的中断矢量地址存入，由于五个中断矢量地址入，由于五个中断矢量地址0003H、000BH 、0013H、001BH、0023H之间相距很近，往往装不下一个中断服之间相距很近，往往装不下一个中断服务程序，通常将中断服务程务程序，通常将中断服务程 序安排在程序存贮器的其他序安排在程序存贮器

13、的其他地址空间，而在矢量地址的单元中安排一条转移指令。地址空间，而在矢量地址的单元中安排一条转移指令。 例例1. 在图在图6.3中中P1.4P1.7接有四个发光二极管，接有四个发光二极管，P1.0P1.3接有四个开关，消抖电路用于接有四个开关，消抖电路用于 产生中断请求信号，当产生中断请求信号，当消抖电路的开关来回拔动一次将产生一个下降沿信号，通消抖电路的开关来回拔动一次将产生一个下降沿信号，通过过INT0向向CPU申请中断，要求：初时发光二极管全黑，每申请中断，要求：初时发光二极管全黑，每中断一次，中断一次，P1.0P1.3所接的开关状态反映到发光二极管所接的开关状态反映到发光二极管上，且要

14、求开关断开的对应发光二极管亮，电路和现象如上，且要求开关断开的对应发光二极管亮，电路和现象如下：下： &+5V+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.789C51EA&INT011111K 41K 2300 4图6.、 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H ；INT0中断入口中断入口 AJMP WBI ； 转中断服务程序转中断服务程序 ORG 0030H ；主程序；主程序 MAIN: MOV P1，#0FH ；高；高4位灯灭，低四位输入先写位灯灭，低四位输入先写1 SETB IT0 ； 边沿触发中断边沿触发中断 SETB EX0 ；允许外中断；

15、允许外中断0中断中断 SETB EA ；开中断开关；开中断开关 SJMP $ ；等待中断；等待中断 WBI:MOV P1，#0FH ；P1先写入先写入“1”且灯灭且灯灭 MOV A，P1 ；输入开关状态换到高；输入开关状态换到高4位位 SWAP A ；低；低4位开关状态电平位开关状态电平 MOV P1，A ；输出到；输出到P1高高4位位 RETI END 此例的执行现象是，每重置一次四个开关的开、合状态，四个发光二极此例的执行现象是，每重置一次四个开关的开、合状态，四个发光二极管维持原来的亮、灭管维持原来的亮、灭 状态，仅当来回拔动消抖电路开关后，产生了中断，发状态，仅当来回拔动消抖电路开关后

16、，产生了中断，发光二极管才反映新置的开关状态。光二极管才反映新置的开关状态。 例例2. 89C51的的P1口接一个共阴极的数码管，利用消抖口接一个共阴极的数码管，利用消抖开关产生中断请求信号，每来回拔动一开关产生中断请求信号，每来回拔动一 次开关，产生次开关，产生一次中断，用数码管显示中断的次数一次中断，用数码管显示中断的次数(最多不超过最多不超过15次次)。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H ；INT1中断入口中断入口 AJMP INT1 ；转中断服务程序；转中断服务程序 ORG 0030H ；主程序；主程序MAIN： SETB IT1 ；边沿触发中断；边沿触发中断

17、 SETB EX1 ；允许；允许INT1中断中断 SETB EA ；开中断开关；开中断开关 MOV R0，#0 ；计数初值为；计数初值为0 MOV A，#3FH ；“0”的字形码送的字形码送AAL1： MOV P1，A ；显示数码；显示数码 AL2： CJNE R0，#0FH，AL1 ；没满；没满15次循环显示次循环显示 MOV R7，#0FFH ；满；满15次，显次，显F，延时，延时 DJNZ R7， MOV P1，#0 ；关显示；关显示 CLR EA ；关中断；关中断 SJMP ；结束；结束INT1： INC R0 ；中断次数加；中断次数加1 MOV A，R0 MOV DPTR，TAB ；

18、DPTR指向字形码表首址指向字形码表首址 MOVC A，A+DPTR ；查表；查表 POP DPH POP DPL ；弹出断点；弹出断点 MOV DPTR，#AL1 PUSH DPL PUSH DPH ；修改中断返回点，；修改中断返回点，AL1压入堆栈压入堆栈 RETI ；从堆栈；从堆栈AL1地址地址PC，返主程序，返主程序AL1处处TAB： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CH DB 39H，5EH，79H，71H ；段码表；段码表(字形码字形码) END 上面程序每中断一次，执行一次中断服务程序上面程序每中断一次，执行一

19、次中断服务程序INT1。在中断服务程在中断服务程序中，累计中断次数并查字形表，返回到主程序序中，累计中断次数并查字形表，返回到主程序AL1地址执行显示。地址执行显示。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP INT1 ORG 0030HMAIN：SETB TI1 SETB EX1 SETB EA MOV R0，#0 MOV A,#3FHAL1：MOV P1，A AL2：CJNE R0，#0FH，AL1 MOV R7，#0FFH DJNZ R7， MOV P1，#0 CLR EA SJMP INT1：INC R0 MOV A，R0 MOV DPTR，TAB MOVC

20、 A，A+DPTR POP DPH POP DPL MOV DPTR，#AL1 PUSH DPL PUSH DPH RETI ；AL1地址地址PC， 返主程序返主程序AL1 TAB: DB 3FH，06H，5BH， 以上中断在以上中断在AL1或或AL2两指令处发生，究竟是哪一指两指令处发生，究竟是哪一指令处中断是随机的，为保证返回到令处中断是随机的，为保证返回到AL1显示显示F ，这里，这里采用修改中断返回点的办法，采用修改中断返回点的办法， 即先从栈中弹出中断响应即先从栈中弹出中断响应时压入的时压入的 断点弹到断点弹到DPTR中，修改中，修改DPTR为用户需要的返为用户需要的返回点，并将其压

21、回点，并将其压 入堆栈，再通过执行入堆栈，再通过执行RETI指令弹出栈中指令弹出栈中内容到内容到PC、弹出的即为修改后的地址，从而返回到主、弹出的即为修改后的地址，从而返回到主 程程序中用所希望的地址执行。序中用所希望的地址执行。 上例中中断次数在主程序判断，目的是使读者了解上例中中断次数在主程序判断，目的是使读者了解修改中断返回点的方法，如果改在中断服修改中断返回点的方法，如果改在中断服 务程序中判断，务程序中判断，编程简洁些，下面仅介绍和上例中的不同部分的程序。编程简洁些，下面仅介绍和上例中的不同部分的程序。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H ；INT1中断入口中

22、断入口 AJMP INT1 ；转中断服务程序；转中断服务程序 ORG 0030H ；主程序；主程序MAIN： SETB IT1 ；边沿触发中断；边沿触发中断 SETB EX1 ；允许；允许INT1中断中断 SETB EA ；开中断开关；开中断开关 MOV R0， #0 ；计数初值为；计数初值为0 MOV P1， #3FH ；显示；显示0 MOV DPTR，#TAB ；指向字形码表；指向字形码表AGA： SJMP ；等待中断；等待中断INT1：INC R0 ；中断次数加；中断次数加1 MOV A， R0 MOVC A， A+DPTR ；查字形码表；查字形码表 MOV P1， A ；显示；显示 C

23、JNE R0， #0FH， RE ； 15次中断未到转次中断未到转RE CLR EA ；15次到关中断次到关中断RE： RETI ；返回主程序的；返回主程序的AGA处处TAB： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH,07H DB 7FH，6FH，77H，7CH，39H，5EH，79H，71H C51使用户能编写高效的中断服务程序，编译器在规定使用户能编写高效的中断服务程序，编译器在规定的中断源的矢量地址中放入无条件转移指令，使的中断源的矢量地址中放入无条件转移指令，使CPU响应响应中断后自动地从矢量地址跳转到中断服务程序的实际地址，中断后自动地从矢量地址跳转到中断服务程

24、序的实际地址，而无需用户去安排。中断服务程序定义为函数，函数的完而无需用户去安排。中断服务程序定义为函数，函数的完整定义如下。整定义如下。返回值返回值 函数名函数名(参数参数)模式再入模式再入interrupt nusing m 其中其中interrupt n 表示将函数声明为中断服务函数，表示将函数声明为中断服务函数，n 为中断源编号，可以是为中断源编号，可以是031间的整数间的整数 ，不允许是带运，不允许是带运算符的表达式，算符的表达式，n 通常取以下值：通常取以下值： 0 外部中断外部中断0； 1 定时器定时器/计数器计数器0溢出中断溢出中断; 2 外部中断外部中断1； 3 定时器定时器

25、/计数器计数器1溢出中断溢出中断; 4 串行口发送与接收中断串行口发送与接收中断; Using m 定义函数使用的工作寄存器组，定义函数使用的工作寄存器组，m的取值范围为的取值范围为03，可，可缺省，它缺省，它 对目标代码的影响是：函数入口处将当前寄存器保存，使用对目标代码的影响是：函数入口处将当前寄存器保存，使用m指定的寄存器组，函数退出时原寄存器组恢复。选不同的工作寄存指定的寄存器组，函数退出时原寄存器组恢复。选不同的工作寄存器组，可方便实现寄存器组的现场保护。器组，可方便实现寄存器组的现场保护。再入再入: 属性关键字属性关键字reentrant将函数定义为再入的，在将函数定义为再入的，在

26、C51中，普中，普通函数通函数(非再入的非再入的)不能递归调用，不能递归调用， 只有再入函数才可被递归调用。只有再入函数才可被递归调用。 中断服务函数不允许用于外部函数，它对目标代码影响如下：中断服务函数不允许用于外部函数，它对目标代码影响如下：当调用函数时，当调用函数时，SFR中的中的ACC、B、DPH、DPL和和PSW(当需要时入当需要时入栈栈)。如果不使用寄存器组切换，中断函数所需的所有工作寄存器如果不使用寄存器组切换，中断函数所需的所有工作寄存器Rn都入都入栈。栈。函数退出前，所有工作寄存器出栈。函数退出前，所有工作寄存器出栈。函数由函数由“RETI”指令终止。指令终止。例如，对本节的

27、例例如，对本节的例1用用C语言编程语言编程#includevoid int0(void) interrupt 0 /*INT0中断函数中断函数*/ P1=0 x0f; /*输入端先置输入端先置1，灯灭，灯灭*/ P1=4; /* 读入开关状态，并左移四位，读入开关状态，并左移四位， 使开关反映在发光二极管上使开关反映在发光二极管上*/ main( ) EA=1; /*开中断总开关开中断总开关*/ EX0=1; /*允许允许INT0中断中断*/ IT0=1; /*下降沿产生中断下降沿产生中断*/ while(1); /*等待中断等待中断*/ 主函数执行主函数执行while(1)；语句进入死循环等

28、待中断，当拨动；语句进入死循环等待中断，当拨动INT0的开关后，的开关后，进入中断函数，读入进入中断函数，读入P1.0P1.3的开关状态并将状态数据右移四位到的开关状态并将状态数据右移四位到P1.4P1.7的位置上输出控制的位置上输出控制LED亮，执行完中断，返回到等待中断的亮，执行完中断，返回到等待中断的while(1)语句，等待下一次的中断。语句，等待下一次的中断。例例2 对本节的例对本节的例2记录并显示中断次数改用记录并显示中断次数改用C语言编程，语言编程，可有两种编程方法。可有两种编程方法。方法方法1：在主程序中控制中断次数：在主程序中控制中断次数#includechar i;code

29、 char tab16= 0 x3f,0 x06,0 x5b, 0 x4F,0 x66，0 x6d,0 x7d, 0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77, 0 x7c,0 x39, 0 x5e,0 x79,0 x71;void int(void) interrupt 2i+； /*计中断次数计中断次数*/ P1=tabi; /*查表，次数送显示查表，次数送显示*/main() EA=1; EX1=1; IT1=1; ap5: P1=0 x3f; /*显示显示“0”*/ for(i=0;i16;); /*当当I16等待中断等待中断*/ goto ap5; /*当当i=16重复下重复下

30、一轮一轮16次中断次中断*/法二：在中断服务程序中控制中断次数法二：在中断服务程序中控制中断次数#includechar i;code char tab16= 0 x3f,0 x06, 0 x5b,0 x4F0 x66, 0 x6d,0 x7d,0 x07, 0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e, 0 x79,0 x71;void int(void ) interrupt 2 i+； if (i16)P1=tabi； elsei=0;P1=0 x3f; main() EA=1;EX1=1; IT1=1; P1=0 x3f； while(1); /*等待中断等待

31、中断*/ 6.4 小小 结结 （1）中断技术是实时控制中的常用技术，）中断技术是实时控制中的常用技术，51系列单片系列单片机有三个内部中断，二个外部中断。所谓机有三个内部中断，二个外部中断。所谓 外部中断就是在外部中断就是在外部引脚上有产生中断所需要的信号。外部引脚上有产生中断所需要的信号。 每个中断源有固定的中断服务程序的入口地址每个中断源有固定的中断服务程序的入口地址(称矢量称矢量地址或向量地址地址或向量地址)。当。当CPU响应中断以响应中断以 后单片机内部硬件后单片机内部硬件保证它能自动的跳转到该地址。因此，此地址是应该熟记保证它能自动的跳转到该地址。因此，此地址是应该熟记的，在汇编程序

32、中，中断服务程序应存放在正确的向量地的，在汇编程序中，中断服务程序应存放在正确的向量地址内。址内。 (或存放一条转移指令或存放一条转移指令)；而在；而在C语言中是靠语言中是靠Interrupt n的的关键字关键字n自动设置的。自动设置的。 （2）单片机的中断是靠内部的寄存器管理的，这就是）单片机的中断是靠内部的寄存器管理的，这就是中断允许寄存器中断允许寄存器IE，中断优先权寄存器，中断优先权寄存器IP ，必须在，必须在CPU开开中断即开全局中断开关中断即开全局中断开关EA，开各中断源的中断开关，开各中断源的中断开关，CPU才能响应该中断源的才能响应该中断源的 中断请求，其中缺一不可。中断请求，其中缺一不可。 （3）从程序表面看来，主程序和中断服务程序好象是）从程序表面看来，主程序和中断服务程序好象是没有关连的，只有掌握中断响应的过程，没有关连的，只有掌握中断响应的过程， 才能理解中断的才能理解中断的发生和返回，看得懂中断程序，并能编写高质量中断程序。发生和返回，看得懂中断程序，并能编写高质量中断程序。 （4）本章重点应掌握中断的基本概念，并能熟练编制）本章重点应掌握中断的基本概念，并能熟练编制中断程序。中断程序。