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1、单片机原理及其应用扬州大学 1 单片机原理及其应用 (Principle and Application of Single Chip Microcomputer) 单片机原理及其应用扬州大学 2 第1章 概述 第2章 MCS-51单片机硬件结构 第3章 MCS-51寻址方式和指令系统 第4章 MCS-51汇编程序设计 第5章 中断系统 第6章 定时器/计数器及串行口 第7章 存储器扩展 第8章 接口电路扩展 第9章 应用举例 单片机原理及其应用扬州大学 3 5.1 中断的概念 5.2 中断系统的结构 5.3 中断控制 5.4 中断响应的条件和过程 5.5 中断服务程序设计 5.6 中断的其它
2、问题 5.7 多外中断源设计 第5章 中断系统 单片机原理及其应用扬州大学 4 5.1 中断的概念中断的概念 什么是中断？什么是中断？ 单片机外部或内部事件引起CPU暂停当前的工作， 转去处理发生的事件。 引入中断的目的引入中断的目的 提高单片机的实时处理能力，提高CPU的工作效 率，对突发事件的及时处理。 中断的响应过程中断的响应过程 中断源：发出中断请求的部件。 中断请求：中断源向CPU提出服 务请求。 单片机原理及其应用扬州大学 5 日常事务 计算机程序日常事务 计算机程序 某人看书 执行主程序某人看书 执行主程序 电话铃响 中断信号电话铃响 中断信号如 INT0=0 如 INT0=0
3、中断请求中断请求 暂停看书 暂停执行主程序 暂停看书 暂停执行主程序 中断响应中断响应 书中作记号 当前PC入栈 书中作记号 当前PC入栈 保护断点保护断点 电话谈话 执行中断程序 电话谈话 执行中断程序 中断服务中断服务 继续看书 返回主程序 继续看书 返回主程序 中断返回中断返回 日常事务程序日常事务程序 中断服务程序中断服务程序 日常生活中的中断与计算机中断的比较：日常生活中的中断与计算机中断的比较： 单片机原理及其应用扬州大学 6 中断识别中断识别 CPU找到发出中断请求的部件 1）硬件识别硬件识别 ： 向量中断提供中断服务程序 的入口地址。 2）软件查询软件查询：查询中断源的标志，确
4、定某个中断 的发生。 中断的优先权中断的优先权 两个或两个以上的中断源同时发出中断请求 时，CPU对中断的响应次序。 重要中断源打断非重要中断源服务程序的安排。 单片机原理及其应用扬州大学 7 5.2 中断系统的结构中断系统的结构 1. MCS-51中断源中断源 1） 外部中断源外部中断源 由/INT0 (P3.2引线) 引入，低电平或下降沿引起。 由/INT1 (P3.3引线) 引入，低电平或下降沿引起。 2） 内部中断源内部中断源 T0：定时/计数器0中断，由T0计数回零溢出引起。 T1：定时/计数器1中断，由T1计数回零溢出引起。 TI/RI：串行口中断，完成一帧字符发送/接收时引 起。
5、 单片机原理及其应用扬州大学 8 MCS-51中断系统的结构框图 单片机原理及其应用扬州大学 9 2. 中断向量地址中断向量地址 中断源 入口地址中断源 入口地址 外部中断0 0003H 定时器/计数器T0 000BH 外部中断1 0013H 定时器/计数器T1 001BH 串行口中断 0023H 外部中断0 0003H 定时器/计数器T0 000BH 外部中断1 0013H 定时器/计数器T1 001BH 串行口中断 0023H 单片机原理及其应用扬州大学 10 中断标志中断标志登记各中断源请求信号：= 1，有中断请求； = 0，无中断请求。 T0(T1)溢出时，硬件置位TF0(TF1),
6、CPU响应中断后, 标志自动清零。 /INT0 (/INT1) 引脚收到低电平(负跳沿), 硬件置位 IE0(IE1),CPU响应中断后, 标志自动清零。 注意注意： TI,RI标志必须由软件清零。 3. 中断标志位中断标志位： TF0、TF1、IE0、IE1、（RI 、TI） 单片机原理及其应用扬州大学 11 4. 外部中断触发方式选择位外部中断触发方式选择位：IT0、IT1 IT0,IT1 =1：负边沿负边沿触发中断请求，输入负脉冲宽 度至少为 一个机器周期； =0：低电平低电平触发中断请求。IT0、IT1可由软 件清零或置1。 单片机原理及其应用扬州大学 12 0 ： 关 I N T 中
7、 断 0 1 ： 开 I N T 中 断0 0 ： 关 T 中 断 1 ： 开 T 中 断 0 0 1 ： 开 T 中 断 0 ： 关 T 中 断 0 ： 关 I N T 中 断 1 ： 开 I N T 中 断 1 1 1 1 0 ： 关 T 中 断 1 ： 开 T 中 断2 2 1 ： 开 所 有 中 断 0 ： 关 所 有 中 断 1 ： 开 串 行 口 中 断 0 ： 关 串 行 口 中 断 位 地 址 I EE A A FA D E T A C E S A B E T A A E X A 9 E T A 8 E X00112 5.3 中断控制中断控制 中断允许寄存器IE（A8H） IE
8、控制CPU对中断源总的开放或禁止以及每个中断源 是否允许中断。 IE在SFR中，字节地址A8H，位地址分 别是A8HAFH。 1中断的允许和禁止中断的允许和禁止 单片机原理及其应用扬州大学 13 中断允许寄存器中断允许寄存器IE的使用 复位后，IE清零，所有中断均被禁止。 的使用 复位后，IE清零，所有中断均被禁止。 要使用中断，除了置位相应中断源的允许中断 位，还应使EA=1。 【例5.1 】 (p.105) (p.91) 允许T0, T1中断，禁止其他中断 用位操作指令控制中断比较方便： CLR ES ; 禁止串口中断 CLR EX0 ;禁止外中断0 CLR EX1 ;禁止外中断1 SET
9、B ET0 ;允许T0中断 SETB ET1 ;允许T1中断 SETB EA ; CPU开中断 也可用字节操作指令控制中断： MOV IE, #10001010B 单片机原理及其应用扬州大学 14 2. 中断的优先级中断的优先级 MCS-51每个中断源有两个优先级，由软件设定为高 优先级或低优先级。可以实现两级中断嵌套。 当CPU执行低优先级中断服务程序时，可被高优先 级中断打断，去执行高优先级中断服务程序。完成高 优先级中断后，再转回低优先级中断服务程序。 单片机原理及其应用扬州大学 15 同级中断源不会打断已经处于中断服务的某个同同级中断源不会打断已经处于中断服务的某个同 级中断源。级中断
10、源。 同级中断源的查询次序：同级中断源的查询次序： MCS-51的中断系统有两个不可寻址的“优先级激活 触发器”。一个用来指示某个高优先级的中断正在执 行，所有后来的中断均被阻止。 另一个指示某个低优先级的中断正在执行，所有同 级的中断都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。 /INT0 T0 /INT1 T1 串行口串行口 单片机原理及其应用扬州大学 16 中断优先级寄存器IP（B8H） IP用来锁存各中断源优先级的控制位。 IP在SFR中， 字节地址为B8H，位地址分别是B8HBFH， 单片机原理及其应用扬州大学 17 复位后，IP清零，所有中断源均处于低优先级复位后，IP清零，所有中断源均
11、处于低优先级。 设置IP可以改变中断源的优先级。 SETB PX1 ；/INT1处于高优先级 SETB PS ；串口中断处于高优先级 /INT1 串行口串行口 /INT0 T0 T1 单片机原理及其应用扬州大学 18 【例5.1 】 (p.107) (p.93) 外中断0和1：高优先级， 其它中断低优先级。 SETB PX0 ;外中断0高优先级 SETB PX1 ;外中断1高优先级 CLR PT0 ;定时器0低优先级 CLR PT1 ;定时器1低优先级 CLR PS ;串口低优先级 MOV IP，#05H 单片机原理及其应用扬州大学 19 5.4 中断响应的条件和过程中断响应的条件和过程 1.
12、 中断响应的条件中断响应的条件 某中断源的请求能被CPU响应, 要满足基本条件： (1) CPU允许中断，即EA=1。CPU允许中断，即EA=1。 (2) 该中断源没被屏蔽，即它的中断允许位已置1该中断源没被屏蔽，即它的中断允许位已置1。 (3) 该中断源已发出中断请求，即对应的中断请求标 志位置1 该中断源已发出中断请求，即对应的中断请求标 志位置1。 一般上述条件满足，无阻塞发生(无同级或更高级 中断在服务) ，CPU会及时响应中断。 单片机原理及其应用扬州大学 20 下列任一种情况使中断请求受阻不能及时响应。 (1) CPU正在服务同级或更高级的中断CPU正在服务同级或更高级的中断。 (
13、2) 当前机器周期非当前执行指令的最后机器周期当前机器周期非当前执行指令的最后机器周期。 (3) 当前正在执行的指令是RETI或对IE，IP寄存器进行 读/写操作 当前正在执行的指令是RETI或对IE，IP寄存器进行 读/写操作，执行这些指令后至少要再执行一条指 令才会响应中断。 CPU在每个机器周期的S5 P2 期间，采样每个中断源并设置中 断标志位，CPU在下一个机器周期S1按优先级处理中断标志， 进行中断处理。 在中断基本条件满足，中断因受阻未及时响应，只在中断基本条件满足，中断因受阻未及时响应，只 要中断标志还未清除，阻断条件消失后，中断仍会被要中断标志还未清除，阻断条件消失后，中断仍
14、会被 CPU响应。CPU响应。 单片机原理及其应用扬州大学 21 2. 中断响应过程中断响应过程 （1）当CPU查询到有效中断请求，且无阻断条件发 生，则硬件产生LCALL指令，将断点地址压入堆 栈保护。 （2）将对应中断源的中断向量地址送入PC，使程序 转入中断向量地址，进入中断服务程序。 （3）执行中断服务程序。 （4）执行RETI指令。通知中断控制系统本次中断服 务程序完成，清除中断优先级有效触发器，将堆栈 内的断点地址弹入PC，返回原来被打断的程序。 单片机原理及其应用扬州大学 22 5.5 中断服务程序设计中断服务程序设计 1. 主程序设置1. 主程序设置 中断硬件系统要在软件配合下
15、才能工作。 在主程序中要作如下设定：在主程序中要作如下设定： 设置中断优先级，即设定 IP。 设置中断允许，即设定 IE。 对于外中断，还要设定中断触发方式：电平或跳 沿。 对于定时/计数中断，设定定时/计数方式，初始 值。 单片机原理及其应用扬州大学 23 【例5-3 】 外中断0, 高优先级，负跳沿触 发，无其它中断。 有关中断的设置： SETB IT0 ；负跳沿触发 SETB PX0 ；高优先级 SETB ET0 ；外中断0允中 SETB EA ；CPU允中 单片机原理及其应用扬州大学 24 2. 中断服务程序的流程中断服务程序的流程 单片机原理及其应用扬州大学 25 3 . 含中断的系
16、统软件程序结构含中断的系统软件程序结构 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT00 ORG 000BH ORG H MAIN: 主程序 ORG H INT00: 中断服务程序 INT00:CLR EA PUSH A PUSH PSW SETB EA 中断处理程序中断处理程序 CLR EA POP PSW POP A SETB EA RETI 单片机原理及其应用扬州大学 26 【例5.4】 用接于外中断0的开关产生中断，每发生一次中 断，使P1.0的状态改变一次。 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT00 ORG 30H MAIN: SETB IT0 SETB EX0 SETB EA HERE: SJMP HERE ORG 50H INT00: CPL P1.0 RETI 单片机原理及其应用扬州大学 27 【例5.5】 两级中断嵌套演示两级中断嵌套演示 主程序运行，数码管显示0。按k0显示1, 延时10秒返回主程序。 按k1
