4、MCS51单片机中断系统.ppt

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1、单片机技术4、MCS51单片机中断系统单片机中断系统4.1 4.1 中断的概念、优点及功能中断的概念、优点及功能4.2 4.2 中断源类型中断源类型4.3 4.3 MCS51MCS51中断系统中断系统4.4 4.4 MCS51MCS51中断处理过程中断处理过程4.5 4.5 MCS51MCS51中断系统的应用中断系统的应用单片机技术计算机中的中断概念计算机中的中断概念中断请求中断请求:CPU处理事件处理事件A时，发生事件时，发生事件B请求迅速处理；请求迅速处理；中断响应和服务中断响应和服务:CPU暂时中断事件暂时中断事件A，转去处理事件，转去处理事件B（）；（）；中断返回中断返回:CPU将处理

2、完事件将处理完事件B后，回到事件后，回到事件A被中断的地方继续处理被中断的地方继续处理。执行主执行主程序程序主程序主程序继续执行继续执行主程序主程序断点断点中断请求中断请求中断响应中断响应执行执行中断中断处理处理程序程序中断返回中断返回中断源中断源4.1 中断的概念中断的概念单片机技术执行主执行主程序程序主程序主程序继续执行继续执行主程序主程序断点断点中断请求中断请求中断响应中断响应执行执行中断中断处理处理程序程序中断返回中断返回中断源中断源中断系统中断系统中断源：中断源：能够产生中断能够产生中断请求的硬件或软件资源。请求的硬件或软件资源。主程序：主程序：中断发生前正中断发生前正在执行的程序代

3、码。在执行的程序代码。断点：断点：中断发生时，主中断发生时，主程序被断开的程序代码程序被断开的程序代码位置。位置。4.1 中断的概念中断的概念单片机技术u分时操作分时操作。CPU可以分时为多个可以分时为多个I/O设备服设备服务，提高了计算机的利用率务，提高了计算机的利用率 快速主机与慢速快速主机与慢速I/O设备的数据传送设备的数据传送；u实时响应实时响应。CPU能够及时处理应用系统的能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强；随机事件，系统的实时性大大增强；外部信号实时处理外部信号实时处理（与查询方式比较与查询方式比较）u可靠性高可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电等具有处理设备故

4、障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。故障诊断故障诊断4.1 中断的中断的优点优点单片机技术 1 1、中断响应及返回、中断响应及返回决定是否响应中断源请求决定是否响应中断源请求终止当前程序，保护断点，终止当前程序，保护断点，保护现场（手动压栈）保护现场（手动压栈）执行中断服务程序执行中断服务程序恢复现场（手动出栈）恢复现场（手动出栈）返回断点（返回断点（RETIRETI）主主程程序序继继续续执执行行主主程程序序断点断点响应中断请求响应中断请求返回主程序返回主程序中中断断服服务务程程序序RETI中断流程图中断流程图中断源请求中断源请求4.1 中断的

5、中断的功能功能单片机技术中断服务程序与调用子程序的区别中断服务程序与调用子程序的区别中断服务程序中断服务程序随机产生的随机产生的调用子程序调用子程序保护断点保护断点为为外设服务和处理事件外设服务和处理事件程序中事先安排好的程序中事先安排好的保护断点保护断点为主程序服务为主程序服务4.1 中断的概念中断的概念单片机技术2、中断识别、中断识别支持多个中断（支持多个中断（51：5个中断源；个中断源；52：8个中断源）个中断源）每个中断源对应各自的中断服务程序每个中断源对应各自的中断服务程序51采样中断矢量法进行区分（中断程序入口地址）采样中断矢量法进行区分（中断程序入口地址）中断发生，程序跳转至中断

6、服务程序入口地址开始执行中断发生，程序跳转至中断服务程序入口地址开始执行unsigned char count=0unsigned char count=0；void timer0(void)interrupt 1 using 0void timer0(void)interrupt 1 using 0 if(+count 200)if(+count 200)count=0;count=0;4.1 中断的中断的功能功能单片机技术3、中断优先级、中断优先级 若出现以下情况，系统如何处理？若出现以下情况，系统如何处理？u同一时刻，多个中断源提出请求；同一时刻，多个中断源提出请求；u在一个中断得到请求

7、并进行处理的过程中，另外一种中断发在一个中断得到请求并进行处理的过程中，另外一种中断发生并需要得到处理。生并需要得到处理。中断优先级：中断优先级：每个中断源赋予不同的优先级，根据每个中断源赋予不同的优先级，根据优先级的不同来执行中断请求。优先级的不同来执行中断请求。优先级排队：优先级排队：优先级从高至低依次响应；优先级从高至低依次响应；（1）新中断低于原中断，保持原中断，再响应新中断；）新中断低于原中断，保持原中断，再响应新中断；（2）新中断高于原中断，产生）新中断高于原中断，产生中断嵌套中断嵌套；4.1 中断的中断的功能功能单片机技术4、中断嵌套、中断嵌套当当CPU正在处理某个正在处理某个中

8、断时，更高级的中中断时，更高级的中断发出请求，则中断断发出请求，则中断当前的服务程序，实当前的服务程序，实现中断嵌套。现中断嵌套。51系列单片机的中断系列单片机的中断系统支持系统支持两级两级中断优中断优先级，可以实现先级，可以实现两级两级中断嵌套中断嵌套。主主程程序序继继续续执执行行主主程程序序断点断点响应低级中断请求响应低级中断请求返回主程序返回主程序高高级级中中断断服服务务程程序序响应低级中断请求响应低级中断请求返回低级中断程序返回低级中断程序RETIRETIRETIRETI中断嵌套流程图中断嵌套流程图4.1 中断的中断的功能功能单片机技术外部中断类外部中断类 有两个中断源：有两个中断源：

9、外部中断外部中断0 0和和外部外部中断中断1 1，相应的中断请求信号输入，相应的中断请求信号输入端是端是INT0INT0（P3.2）和）和INT1(INT1(P3.3)，有两种触发方式：电平触发方式有两种触发方式：电平触发方式和脉冲触发方式。和脉冲触发方式。定时中断类定时中断类 有两个中断源：有两个中断源：定时定时/计数器计数器0 0溢出溢出中断中断和和定时定时/计数器计数器1 1溢出中断溢出中断。串行中断类串行中断类 串行口中断串行口中断请求标志：每当串行口请求标志：每当串行口接收或发送一组串行数据完毕时，接收或发送一组串行数据完毕时，即产生一个串行口中断请求。即产生一个串行口中断请求。VC

10、CVSSXTAL2XTAL1RSTP0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0ALEP3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C514.2 中

11、断中断源类型源类型单片机技术 IE0TCONSCONINT0 IT0=0 IT0=1INT1 IT1=0 IT1=1TF0 IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自自然然优优先先级级矢量地址高高级级中中断断请请求求自自然然优优先先级级矢量地址低低级级中中断断请请求求PX0PT0PX1PT1PSIEIP MCS-51MCS-51的中断系统结构图的中断系统结构图中断标志位中断源允许总允许中断优先级4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术中断请求标志中断请求标志TCON、SCON中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IP

12、4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术TCONTCON寄存器寄存器T0T0和和T1T1控制寄存器控制寄存器 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0T1溢出中断标志溢出中断标志(TCON.7):T1启动计数后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。76543210TCON 88H4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON 88H外部中断外部中断INT1中断标志位中断标志位(TCON.3):IE11，外部中断1向CPU申请中断，硬件置位、硬件清除 外部中断外部中断I

13、NT1触发方式控触发方式控制位制位(TCON.2)：IT1=0，低电平触发方式 IT1=1,下降沿触发方式76543210TCONTCON寄存器寄存器T0T0和和T1T1控制寄存器控制寄存器注意：该寄存器可以位寻址。4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术 TI(SCON.1)串行发送中断标志。RI(SCON.0)串行接收中断标志。硬件置硬件置1，软件清，软件清0 TI RISCONSCON寄存器寄存器串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON 98H76543210注意：该寄存器可以位寻址。4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术IEIE寄存器寄存器中断允许寄存器中断允许寄存器 IE

14、A8H EA ESET1EX1 ET0EX0或 SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H76543210注意：该寄存器可以位寻址。例：允许定时器T0中断：IE0 x82；4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术 51单片机有两个中断优先级单片机有两个中断优先级高级高级1 和和 低级低级0系统复位时，均为低优先级系统复位时，均为低优先级 该寄存器可以位寻址该寄存器可以位寻址 PSPT1PX1PT0PX0IPIP寄存器寄存器中断优先级寄存器中断优先级寄存器 IP B8H 76543210例：设定定时器T0为高优先级中断：IP0 x02；4.3 MCS51中断系统中断系统单片

15、机技术寄存器中断优先级的控制原则寄存器中断优先级的控制原则（1）低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，）低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，但高优先级可打断低优先级的中断服务，实现中但高优先级可打断低优先级的中断服务，实现中断嵌套。断嵌套。（2）一个中断一旦得到响应，与它同级的中断请求不）一个中断一旦得到响应，与它同级的中断请求不能中断它。能中断它。（3）同级的多个中断请求同时出现，则按）同级的多个中断请求同时出现，则按CPU查询次查询次序确定哪个中断请求先被响应。查询次序为：序确定哪个中断请求先被响应。查询次序为：外部中断外部中断0定时定时/计数器中断计数器中断0外部中断外部中

16、断1 定时定时/计数器中断计数器中断1串行中断。串行中断。4.3 MCS51中断系统中断系统单片机技术 中断源有中断请求；中断源有中断请求；此中断源的中断允许位为此中断源的中断允许位为1；CPU开中断（即开中断（即EA=1）。）。同时满足时，同时满足时，CPU才有可能响应中断才有可能响应中断。注意：注意：若当前正在执行中断，则申请中断的优先级高若当前正在执行中断，则申请中断的优先级高于当前执行的中断时，才能响应中断。于当前执行的中断时，才能响应中断。5.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-响应条件响应条件单片机技术遇以下任一条件，中断将受阻：遇以下任一条件，中断将受阻：（1）CPU正在处理

17、同级或高正在处理同级或高优先级中断；优先级中断；（2）当前查询）当前查询的机器周期的机器周期不是所执行指令的最后一不是所执行指令的最后一个机器周期个机器周期。即在完成所执行指令前，不会响应中。即在完成所执行指令前，不会响应中断，从而保证指令在执行过程中不被打断；断，从而保证指令在执行过程中不被打断；（3）正在执行）正在执行的指令为的指令为RET、RETI或任何访问或任何访问IE或或IP寄存器的指令。即只有在这些指令后面至少再执寄存器的指令。即只有在这些指令后面至少再执行一条指令时才能接受中断请求。行一条指令时才能接受中断请求。若由于上述条件的阻碍中断未能得到响应，当条件若由于上述条件的阻碍中断

18、未能得到响应，当条件消失时该中断标志却已不再有效，那么该中断将不被消失时该中断标志却已不再有效，那么该中断将不被响应。就是说，中断标志曾经有效，但未获响应，查响应。就是说，中断标志曾经有效，但未获响应，查询过程在下个机器周期将重新进行。询过程在下个机器周期将重新进行。5.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-中断受阻中断受阻单片机技术中断响应中断响应中断处理中断处理中断返回中断返回中断请求的撤除中断请求的撤除中断响应时间中断响应时间中断响应中断返回4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程单片机技术中断响应过程：中断响应过程：在满足中断响应条件之后，在满足中断响应条件之后，CPU对中断源中断

19、请求予以处理，对中断源中断请求予以处理，通过硬件生成通过硬件生成LCALL指令指令：保护断点地址，压入堆栈；保护断点地址，压入堆栈；中断响应 把程序转向中断服务程序的把程序转向中断服务程序的入口地址入口地址(通常称矢量地址通常称矢量地址)。特别注意：特别注意：这些工作是硬件这些工作是硬件自动完成的！自动完成的！断点地址中断服务子程序的入口地址0003ZD0AJMP ORG 0003HAJMP ZD0ZD0外部中断外部中断0 0入口地址入口地址void int0(void)interrupt 0 using 14.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-示例示例单片机技术中断响应时间：中断响应时

20、间：是从查询中断请求标志位是从查询中断请求标志位（TCON或或SCON）开始转向中断入口地址）开始转向中断入口地址所需的机器周期数。所需的机器周期数。外中断响应时间：外中断响应时间：大于大于3个机器周期，小于个机器周期，小于8个机器周期。个机器周期。u查询标志位查询标志位1机器周期机器周期uLCALL指令指令2机器周期机器周期u若响应受阻，则还需要若响应受阻，则还需要5个机器周期个机器周期4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-响应时间响应时间单片机技术中断服务程序从中断子程序中断服务程序从中断子程序入入口地址口地址开始执行，直到返回指开始执行，直到返回指令令RETI为止，这个过程称为为止

21、，这个过程称为中中断处理断处理(或中断服务或中断服务)。中断服务子程序一般包括两部中断服务子程序一般包括两部分内容，分内容，一是保护和恢复现场一是保护和恢复现场（硬件完成），二是处理中断（硬件完成），二是处理中断源的请求（手工编程）源的请求（手工编程）。中断响应入口地址入口地址RETI4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程单片机技术编写中断服务程序需注意：编写中断服务程序需注意：若要在执行当前中断程序时若要在执行当前中断程序时禁止更高优禁止更高优先级中断源中断先级中断源中断，要先关闭，要先关闭CPUCPU中断，或禁止中断，或禁止更高中断源的中断，而在中断返回前再开中更高中断源的中断，而在中

22、断返回前再开中断。断。4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程单片机技术 中断返回是指中断服务完中断返回是指中断服务完后，计算机返回到原来暂停后，计算机返回到原来暂停的位置的位置(即断点即断点)，继续执行，继续执行原来的程序。原来的程序。中断返回由专门的中断返中断返回由专门的中断返回指令回指令RETI来实现。来实现。中断响应中断返回4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-中断返回中断返回单片机技术中断源发中断请求中断源发中断请求中断响应条件中断响应条件 是否满足？是否满足？中断是否受阻？中断是否受阻？把把PC断点地址压入堆栈断点地址压入堆栈 相应中断源的中断入口地址送入相应中断源的中断入

23、口地址送入PC，转向转向中断服务程序中断服务程序NYYN 由硬件自动完成4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-流程流程单片机技术 关中断关中断保护现场保护现场中断服务中断服务 开中断开中断 关中断关中断恢复现场恢复现场 开中断开中断中断返回中断返回断点地址由堆栈弹入断点地址由堆栈弹入PC保护现场和恢复现场的过程中不允许中断，以免现场遭到破坏。保护和恢复现场之后的开中断是为了允许有更高级中断打断此中断服务程序。硬件自动完成4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程单片机技术 中断控制实质上是用软件对中断控制实质上是用软件对4个与中断有个与中断有关的特殊功能寄存器关的特殊功能寄存器TCON、

24、SCON、IE和和IP进行管理和控制。需要人为进行管理和控制的进行管理和控制。需要人为进行管理和控制的有以下几点：有以下几点：（1）CPU的开中断与关中断；的开中断与关中断；（2）各中断源中断请求的允许和禁止；）各中断源中断请求的允许和禁止；（3）各中断源优先级的设定；）各中断源优先级的设定；（4）外部中断请求的触发方式。）外部中断请求的触发方式。4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程单片机技术 CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。有请求，否则会引起另一次中断。有2种种方式：方式：硬件自动处理硬件自动

25、处理 软件清除中断软件清除中断 定时器定时器0或或1溢出：溢出：CPU在响应中断后，硬件清除了有关的中在响应中断后，硬件清除了有关的中断请求标志断请求标志TFO或或TF1，即即中断请求是自动撤除的中断请求是自动撤除的。边沿激活的外部中断：边沿激活的外部中断：CPU在响应中断后，也是在响应中断后，也是用硬件自动用硬件自动清除清除有关的中断请求标志有关的中断请求标志IE0或或IE1。串行口中断：串行口中断：CPU响应中断后，没有用硬件清除响应中断后，没有用硬件清除T1、R1，故这些中断不能自动撤除，而故这些中断不能自动撤除，而要靠软件来清除相应的标志要靠软件来清除相应的标志。4.4 MCS51中断

26、中断处理过程处理过程-撤除撤除单片机技术 电平触发外部中断电平触发外部中断撤除方法较复杂。撤除方法较复杂。因为在电平触发方式中，虽然因为在电平触发方式中，虽然CPU响应中断时会自动清除响应中断时会自动清除IE1或或IE0标志，但如果引脚上的低电平信号保持较长的时间，标志，但如果引脚上的低电平信号保持较长的时间，在下一周期又会重新申请中断，所以在响应电平触发的外部中在下一周期又会重新申请中断，所以在响应电平触发的外部中断后应立即撤除断后应立即撤除INT0或或INT1引脚上的低电平。在硬件上，引脚上的低电平。在硬件上，CPU对对INT0和和INT1引脚的信号不能控制，所以要通过硬件，引脚的信号不能

27、控制，所以要通过硬件，再配合软件来解决。再配合软件来解决。4.4 MCS51中断中断处理过程处理过程-撤除撤除单片机技术1 1、中断和查询相结合、中断和查询相结合一个外中断扩展成多个外中断的原理图INT0INT0INT1INT180518051P1.3P1.3P1.2P1.2P1.1P1.1P1.0P1.0+5V+5VE14E14E10E10E13E13E12E12E11E11R R5.1K 5.1K 4.5 MCS51中断中断应用应用-扩展扩展单片机技术用上图的连接对用上图的连接对E11E11E14E14中断查询，写出中断服务程序。中断查询，写出中断服务程序。E11=1E11=1E12=1E

28、12=1E14=1E14=1返回返回E11E11中断服务子程序中断服务子程序E12E12中断服务子程序中断服务子程序E14E14中断服务子程序中断服务子程序N NY YY YY YN NN N软件查询中断源流程图软件查询中断源流程图 解：查询次序为解：查询次序为E11E14。在查到一个。在查到一个高级中断申请后，就转高级中断申请后，就转去为这个中断申请服务，去为这个中断申请服务，服务结束后，就返回继服务结束后，就返回继续查询较低级的中断申续查询较低级的中断申请，直到查不到其他中请，直到查不到其他中断申请时返回，并再等断申请时返回，并再等待待INT1上出现新的中断上出现新的中断申请信号。申请信号

29、。4.5 MCS51中断中断应用应用-示例示例单片机技术ORG 0013HORG 0013H LJMP ITROU LJMP ITROU ITROUITROU：PUSH PSW PUSH PSW PUSH ACC PUSH ACC ANL P1 ANL P1，0FH0FH JNB P1.0 JNB P1.0，N1 N1 ACALL BR0 ACALL BR0 N1 N1：JNB P1.1JNB P1.1，N2N2 ACALL BR1 ACALL BR1 N2 N2：JNB P1.2JNB P1.2，N3N3 ACALL BR2 ACALL BR2 N3N3：JNB P1.3JNB P1.3，N

30、4N4 ACALL BR3 ACALL BR3 N4 N4：POP ACCPOP ACC POP PSW POP PSW RETI RETI BR0 BR0：；RETRET BR1 BR1：；RETRET BR2 BR2：；RET RET BR3 BR3：；RETRET4.5 MCS51中断中断应用应用-示例示例单片机技术外来的低电平外来的低电平反相反相CLKCLK端产生上跳沿端产生上跳沿 D D端的端的“0 0”打到打到Q Q端端申请中断申请中断INTxINTxP1.0P1.0CLKCLKS SQ QD D外来中断申请信外来中断申请信号号(低电平低电平)MCS-51MCS-5174LS7474LS74S=0 S=0 则则 Q=1Q=1中断返回前对中断返回前对P1.0P1.0送送“0 0”令令Q Q端变为端变为“1 1”指令如下：指令如下：ANL P1ANL P1，#0FEH=CLR P1.0 ;#0FEH=CLR P1.0 ;令令Q Q端置端置“1 1”ORL P1,#01H =SETB P1.0 ORL P1,#01H =SETB P1.0;令令S S端置端置“1 1”,以免下次中断来时以免下次中断来时Q Q端不能变端不能变“0 0”4.5 MCS51中断应用-示例单片机技术本章知识点本章知识点