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1、一、中断 MCS-51单片机的中断系统 计算机与外界的联系是通过外部设备（也称为外设、输 入/输出设备或I/O设备）与外界联系的。计算机与外设之间不是直接 相连的，而是通过不同的接口电路来达到彼此间的信息传送的目的。 计算机与外设之间交换信息的方式： （1）无条件传送方式：外设对计算机来说总是准备好的。 （2）查询传送方式：传送前计算机先查询外设的状态，若已经 准备好就传送，否则就继续查询/等待。 （3）中断传送方式：外设通过申请中断的方式与计算机进行数 据传送。 （4）直接存储器存取方式(DMA)：传送数据的双方直接通过总线 传送数据, 不经CPU中转。 中断的定义 所谓“中断”，是指CPU
2、执行正常程序时，系统中出现特殊请求， CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事件（执行中断服务程序），处 理完毕（中断服务完成）后，CPU自动返回原程序的过程。 作用：采用中断技术可以提高CPU效率、解决速度矛盾、实现 并行工作、分时操作、实时处理、故障处理、应付突发事件，可使多 项任务共享一个资源（CPU）。 中断与子程序的最主要区别：子程序是预先安排好的，中断是 随机发生的。 中断涉及的几个环节：中断源、 中断申请、开放中断、保护 现场、中断服务、恢复现场、中断返回。 中断的基本概念中断的基本概念 n n 中断的作用和功能中断的作用和功能 n n 中断的相关概念中断的相关概念 n n
3、中断的实现方法中断的实现方法 中断的作用 由于资源有限，面对多项任务同 时要处理时，就会出现资源竞争的现象。 中断技术就是为了解决资源竞争 的一个可行的方法，采用中断技术可使多 项任务共享一个资源。 中断的功能 o实现CPU与外部设备的速度配合以及 分时操作 o实现实时控制 o实现故障的及时发现及处理 o实现人机联系 中断的相关概念 、中断的本质 CPU在执行当前程序的过程中，插入了另外一段程序的运行，相 当于调用了一个子程序。换句话说中断的本质是硬件调用子程序的过程。 2、中断源 能产生中断的外部和内部事件统称为中断源。 3、中断优先级 多个中断源同时申请中断时，或者CPU正在处理某个中断源
4、的服 务程序时，又有了另一中断源申请中断，CPU必须区分哪个中断更重要，从而 决定优先处理哪个事件，这就是中断优先级问题。 4、中断的嵌套 当低优先级的中断源正在享用中断服务时，若优先级比它高的中 断源提出申请中断，这时要求CPU能够停下低优先级中断源的中断服务转而去 执行更高优先级别中断源的服务程序，待完成了高优先级中断的服务程序之后 ，再返回原程序的断点继续执行被打断的低优先级中断服务程序，这就是中断 嵌套问题。 中断执行的一般过程： (1) 外部设备发出脉冲信号向CPU申请中断； (2) CPU在每条指令执行时均检测是否有中断请求； (3) 若检测到有中断申请，则根据计算机目前状态决定是
5、否响应中断； (4) 若要响应中断，则需判别产生中断申请的中断源； (5) CPU响应中断时，把程序断点处的PC值压入堆栈保存起来，以备中断处理 完毕后能够返回程序的被中断处； (6) CPU在响应中断后，内部自动关中断，以禁止新的中断请求干扰本中断处 理的进行。若要求中断过程中允许 CPU 响应比它优先级别更高的中断源的中断， 则应在保护现场之后，用软件把中断打开； (7) CPU按中断源给出中断入口地址，转入被响应的中断处理子程序； 以上7步是由硬件自动完成的，以下步骤却须由中断处理程序来完成： (8) 保护现场：为了使中断服务程序的执行不破坏被中断了的程序所使用的寄 存器或存储单元的原有
6、内容，要把中断服务程序将要使用而被中断的程序中仍需 要继续使用的寄存器或存储单元的内容保护起来； (9)执行中断服务程序：中断服务子程序是中断要求处理的具体内容； (10)恢复现场：把保护现场时所保存起来的各寄存器或存储单元的内容恢复， 以便返回被中断的程序后，能够正常运行； (11)开中断：在返回被中断的程序之前，应该使用开中断的指令把由硬件关闭 了的中断打开，以使 CPU能够响应新的中断； (12)中断返回：中断返回是把程序运行从中断处理程序转回到被中断的程序中 去，通过中断返回指令RETI来完成，RETI除具有子程序返回指令RET所具有的 全部功能之外，还有清除中断响应时被置位的优先级状
7、态、开放较低级中断、自 动开中断等功能（可省去第步骤）。 中断的控制方法 o实现中断及返回 o能实现优先权排队 o高优先级中断源能中断低优先级中断 源的中断处理 MCS-51MCS-51中断系统中断系统 nMCS-51中断结构 nMCS-51的中断应用编程 MCS-51MCS-51中断系统的组成中断系统的组成 中断源：五个中断源，外部中断源为 、 ，可选择低电平有效或下降 沿有效；内部中断源为T0、T1溢出中断；串行口的发送和接收部件共用一个中断源 。 中断请求标志：五个中断请求的标志位相应为IE0、IE1、 TF0、 TF1、TI/RI。 中断允许：两级串联式的中断允许。 EA=1时，开CP
8、U 中断；开某个中断源中断 时，置位该中断源的中断允许位EX0、 EX1、 ET0、ET1、ES。 中断优先级管理：有两组优先级，即高优先级组与低优先级组，同组时还由硬件 规定有优先级的顺序（称自然优先级） 。 P3.2 p3.3 INT0 INT1 T0 T1 IT0 IT1 IE0 IE1 + EA EX0 ET0 ET1 ES EX1 PX0 PT0 PT1 PS PX1 (IE) 0 1 1 0 TF1 TF0 TI/RI (IP) TI RI 高 优 先 级 中断转移 入口 低 优 先 级 中断转移 入口 (TC0N/SC0N) 中断 总允许 中断优先 级寄存器 中断允 许寄存器 中
9、断请 求标志 中断源 80C51中断系统结构示意图 MCS-51MCS-51的的5151子系列有三类共子系列有三类共5 5个中断源个中断源 外部中断 外部中断0（ ）和外部中断1（ ）。其中断请求信号分别由P3.2，P3.3 引脚输入。可以有低电平有效的电平触发、下跳沿 边沿触发这两种触发方式，分 别由 IT0 和 IT1 进行设置；一旦外部中断信号有效，则将 TCON 中的 IE0 或 IE1 标志位置1，可向CPU申请中断。 定时器/计数器中断 定时器中断是MCS-51单片机内部 定时器/计数器0 和 定时器/计数器1 定时时间 到或计数值满产生溢出时，将 TCON 中的 TF0 和 TF
10、1 置位，向CPU申请中断。 串行口中断 串行口接收和发送部件共用一个中断源，当串行口接收或发送完一帧数据时，将 TCON 中的中断标志位 RI 或 TI 置1，向CPU申请中断。 当某个中断源的中断请求被CPU响应之后，CPU 将自动把该中断源的中断入口地址（又称中断矢量地址 ）装入PC，中断服务程序即从该地址开始执行。 MCS-51单片机各中断源的中断矢量地址是固定 的，参见表。由表可见，每个中断矢量地址只占8个单 元，因此一般在此地址单元中存放一条跳转指令，跳至 用户安排的中断服务程序的入口处。 最低0023H R1或T1串行口中断 001BH T1定时时器1中断 0013H 外部中断1
11、中断 000BH T0定时时器0中断 最高0003H 外部中断0中断 同级级自然优优先级级矢量地址中断源 MCS-51MCS-51单片机中断源的矢量地址单片机中断源的矢量地址 MCS-51MCS-51的中断控制的中断控制 与中断系统有关的特殊功能寄存器有: TCON :定时器/计数器的控制寄存器 SCON :串行口控制寄存器 IE :中断允许寄存器 IP :中断优先级管理寄存器 MCS-51的中断控制通过对这4个SFR的操作来实现。 IT0、IT1：外部中断 、 引脚电电平触发发方式选选 择择位。当为为“0”时时低电电平有效；为为“1”时时下降沿有效。 IE0、IE1：外部中断的中断请请求标标
12、志位。置位时时表示有中断 请请求。 TF0、TF1：定时时器/计计数器计计数溢出中断请请求标标志。置位时时 表示有中断请请求，中断响应应后硬件自动动清零 。 定时时器/计计数器控制寄存器 TCON 结结构 TCON D7D6D5D4D3D2D1D0 TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H 特别说明IE0、IE1复位的问题 o当外部中断是低电平触发方式时，CPU每个机器周期的S5P2期间对 引脚采样，若为低电平，则认为有中断申请，随即使其标志 位置“1”；若为高电平，则认为无中断申请或中断申请已撤除，随即清除中 断请求标志位。所以
13、在电平触发方式中，在中断返回前应撤消 引脚上的低电平，否则将再次中断造成出错。 o当外部中断设置为边沿触发方式时，CPU在每个机器周期的S5P2期间 采样 引脚，若在连续两个机器周期分别采样到（先）高、（后）低不 同电平，则将中断请求标志位置“1”，此标志一直保持到CPU响应中断时， 才由硬件自动清除 。所以在边沿触发方式中，为保证CPU在两个机器周期 内检测到由高至低的负跳变，输入高电平和低电平的持续时间起码要保持12 个振荡器周期即一个机器周期的时间。 串行口控制寄存器 SCON 结结构 SCON D7D6D5D4D3D2D1D0 -TIRI 位地址 99H98H RI：接收中断标志位；
14、CPU响应中断时不能硬件清除RI位，必须由软件清除。 TI：发送中断标志位。 CPU响应中断时不能硬件清除TI位，必须由软件清除。 中断允许许寄存器 IE 结结构 IE D7D6D5D4D3D2D1D0 EA-ESET1EX1ET0EX0 位地址AFH ACHABHAAHA9HA8H EA:中断总控制位，EA=1，CPU开放中断。EA=0，CPU禁止所有中断。 ES:串行口中断控制位，ES=1允许串行口中断，ES=0，屏蔽串行口中断。 ET1:定时/计数器T1中断控制位。ET1=1，允许T1中断，ET1=0，禁止T1中断。 EX1:外部中断1中断控制位，EX1=1，允许外中断1中断，EX1=0，禁止外中断1 中断。 ET0:定时/计数器T0中断控制位。ET0=1，允许T0中断，ET0=0，禁止T0中断。 EX0:外部中断0中断控制位，EX0=1，允许外中断0中断，EX0=0，禁止外中断0 中断。 中断优优先级级管理寄存器 IP 结结构 IPD7D6D5D4D3D2D1D0 -PSPT1PX1PT0PX0 位地址 BCHBBHBAHB9HB8H PS:串行口中断口优先级控制位，PS=1，串行口中断声明为高优先级中断， PS=0，串行口定义为低优先级中断。 PT1:定时器1优先级控制位。PT1=1，声明T1为高优先级中断， PT1=0， 定义定时器1为低优先级中断。 P
