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1、张兴忠制作：返回目录单片机单片机原理与接口技术原理与接口技术太原理工大学电子工业出版社第6章 MCS-51单片机中断系统制作 张兴忠 修审 牛昱光Date1张兴忠制作：返回目录1. 了解MCS-51单片机中断系统的内部结构；2. 了解MCS-51单片机中断系统的中断源；3. 了解MCS-51单片机中断系统的工作方式；4. 熟悉MCS-51单片机中断系统的中断入口地址；5. 掌握MCS-51单片机中断系统的控制寄存器；6. 掌握MCS-51单片机中断服务程序的设计方法。本章教学要求 -第6章 MCS-51单片机中断系统Date2张兴忠制作：返回目录本章目录6.1 中断概述6.1.1 CPU与外设
2、的 输入/输出方式6.1.2 中断的概念6.2 MCS-51中断系统6.2.1 中断系统的内部结构-第6章 MCS-51单片机中断系统6.2.2 6.2.2 中断源与中断方式中断源与中断方式6.2.3 6.2.3 中断控制寄存器中断控制寄存器6.2.4 6.2.4 中断响应中断响应6.3 6.3 中断应用举例中断应用举例6.3.1 6.3.1 中断服务程序设计中断服务程序设计6.3.2 6.3.2 中断系统应用实例中断系统应用实例习题与思考题习题与思考题Date3张兴忠制作：返回目录6.1 中断的概述CPU与外部设备交换信息有以下几种方式：1）程序控制传送方式：包括分为无条件传送方式和查询传送
3、方式；2) 中断传送方式；3) 直接存储器存取（DMA）方式。-CPU与外部设备交换信息Date4张兴忠制作：返回目录6.1.1 CPU与外设的输入/输出方式无条件传送方式也称为同步程序传送，这种传送方式不需要交换状态信息，即不需要测试外部设备的状态，只需在程序中加入访问外设的指令，便可以根据需要随时实现数据传送，无条件传送方式适用于以下两类外部设备的输入输出：1) 外设的工作速度非常快，足以和CPU同步工作。2) 具有常驻的或变化缓慢的数据信号的外设。1 1无条件传送方式无条件传送方式-无条件传送方式Date5张兴忠制作：返回目录2查询传送方式通常把通过程序对通常把通过程序对外设状态的检测称
4、外设状态的检测称之为之为“ “查询查询” ”，所以，所以这种有条件的传送这种有条件的传送方式又叫做程序查方式又叫做程序查询方式。查询的流询方式。查询的流程图如图程图如图6-16-1（a)a)所所示。示。6.1.1 CPU与外设的输入/输出方式-查询传送方式Date6张兴忠制作：返回目录3直接存储器存取（DMA）方式DMA（Direct Memory Access）方式是CPU让出数据总线（悬浮状态），使外部设备和存储器之间直接传送（不通过CPU）数据的方式。在下述两种情况时可考虑采用DMA方式。1) 外设和存储器之间有大量的数据需要传送。2) 外部设备的工作速度很快的情况。6.1.1 CPU与
5、外设的输入/输出方式-DMA方式Date7张兴忠制作：返回目录4中断传送方式中断方式则是在外设为数据传送作好准备之后，就向CPU发出中断请求信号（相当于通知CPU），CPU接收到中断请求信号之后立即作出响应，暂停正在执行的原程序（主程序），而转去为外设的数据输入输出服务，待服务完之后，程序返回，CPU再继续执行被中断的原程序。6.1.1 CPU与外设的输入/输出方式-中断传送方式Date8张兴忠制作：返回目录6.1.2 中断的概述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终止原程序的执行，转去完成相应的处理程序，待处理结束之后再返回继续执行被终止原程序的过程。如
6、图6-2所示。实现这种中断功能的硬件系统和软件系统统称为中断系统。-中断的概念Date9张兴忠制作：返回目录主程序：CPU正常情况下运行的程序称为主程序。中断源：把向CPU提出中断申请的设备称为中断源。中断请求：由中断源向CPU所发出的请求中断的信号称中断请求。中断响应：CPU在满足条件情况下接受中断申请，终止现行程序执行转而为申请中断的对象服务称中断响应。中断服务程序：为服务对象服务的程序称为中断服务程序。断点：现行程序被中断的地址称为断点。中断返回：中断服务程序结束后返回到原来程序称中断返回。6.1.2 中断的概述-中断的概念Date10张兴忠制作：返回目录（1）中断源（2）中断优先级控制
7、 （3）中断响应的过程 6.1.2 中断的概述-中断系统的基本问题1) 检测中断2) 保护现场3) 中断服务4) 清除中断标志位5) 恢复现场6) 中断返回Date11张兴忠制作：返回目录保护现场是指由于CPU执行中断处理程序时，可能要使用主程序中使用过的累加器、寄存器或标志位。为了使这些寄存器的值在中断服务程序中不被冲掉，在进入中断服务程序前，要将有关寄存器保护起来。在中断服务程序执行完时，还必须恢复原寄存器的内容及原程序中断处的地址。即恢复现场和恢复断点。保护现场和恢复现场是通过在中断服务程序中 采用堆栈操作指令PUSH及POP实现的。而保护断点、恢复断点是由CPU响应中断和中断返回时自动
8、完成的。6.1.2 中断的概述-保护断点和保护现场Date12张兴忠制作：返回目录6.2.1 中断系统的内部结构MCS-51单片机的中断系统由与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询逻辑电路组成，其内部结 构框图如图6-3所示。-中断系统的内部结构Date13张兴忠制作：返回目录6.2.2 中断源与中断方式MCS-51单片机的中断系统提供了5个中断源。-中断源及种类1中断源Date14张兴忠制作：返回目录通常，在实际应用中有以下几种情况可采取中断方式工作。(1) I/O设备。(2) 硬件故障。(3) 实时时钟。 (4) 为调试程序而设置的中断源。-中断工作方式应用6.2.2 中断源与中断
9、方式Date15张兴忠制作：返回目录-中断源及种类2中断方式(1) (1) 外部中断外部中断 外部中断是指从单片机外部引脚外部中断是指从单片机外部引脚INT0INT0和和INT1INT1输入中输入中 断请求信号的中断，即外部中断源有两个。如输入断请求信号的中断，即外部中断源有两个。如输入/ / 输出的中断请求、实时事件的中断请求、掉电和设输出的中断请求、实时事件的中断请求、掉电和设 备故障的中断请求都可以作为外部中断源，从引脚备故障的中断请求都可以作为外部中断源，从引脚 INT0INT0和和INT1INT1输入。输入。 外部中断请求和有电平触发和跳变（边沿）触发两外部中断请求和有电平触发和跳变
10、（边沿）触发两 种触发方式。这两种触发方式可以通过对特殊功能种触发方式。这两种触发方式可以通过对特殊功能 寄存器寄存器TCONTCON编程来选择。编程来选择。 6.2.2 中断源与中断方式Date16张兴忠制作：返回目录-中断源及种类(2) (2) 内部中断内部中断内部中断是单片机芯片内部产生的中断。内部中断是单片机芯片内部产生的中断。MCSMCS-51-51单片机（单片机（5151子系列）的内部中断有定时子系列）的内部中断有定时/ /计计数器数器T0T0和和T1T1的溢出中断，串行口的发送的溢出中断，串行口的发送/ /接收中接收中断。断。2中断方式6.2.2 中断源与中断方式Date17张兴
11、忠制作：返回目录6.2.3 中断控制寄存器MCS-51中断系统在4个特殊功能寄存器控制下工作。这4个特殊功能寄存器是定时/计数器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）、中断允许控制寄存器（IE）和中断优先级控制寄存器（IP）。通过对这4个特殊功能寄存器的各位进行置位或复位操作，可实现各种中断控制功能。-概述Date18张兴忠制作：返回目录6.2.3 中断控制寄存器1) TCON中的中断请求标志位TCON为定时/计数器控制寄存器，其 字节地址为88H，可位寻址，位地址范围为88H 8FH。这个寄存器有两个作用，即除了控制定 时/计数器T0和T1的溢出中断外，还控制外部中断的触发方式
12、和锁存外部中断请求标志位。 TCON中的各位定义如图6-4所示。-概述1 1中断请求控制中断请求控制Date19张兴忠制作：返回目录IT0IT0：选择外部中断选择外部中断0 0的中断触发方式。的中断触发方式。IT0=0IT0=0，为电平触发方式，低电平有效；为电平触发方式，低电平有效；IT0=1IT0=1，为边沿触发方式，为边沿触发方式，P3.2P3.2引脚信号出现负跳变有效。引脚信号出现负跳变有效。IT1IT1：选择外部中断选择外部中断1 1的中断触发方式。其功能与的中断触发方式。其功能与IT0IT0类同。类同。IE0IE0：外部中断外部中断0 0的中断请求标志的中断请求标志。当当INT0I
13、NT0输入端口有中断时输入端口有中断时IE0=1IE0=1，由硬件置位。由硬件置位。6.2.3 中断控制寄存器-TCON寄存器Date20张兴忠制作：返回目录IE1：外部中断INT1的中断请求标志。功能与IE0类似。TF0：片内定时/计数器0溢出中断请求标志。定时/计数器的核心为加法计数器，当定时/计数器T0发生定时或计数溢出时，由硬件置位TF0或TF1，向CPU申请中断，CPU响应中断后，会自动清零TF0或TF1。TF1：片内定时/计数器1溢出中断请求标志。功能与TF0类同。 6.2.3 中断控制寄存器-TCON寄存器Date21张兴忠制作：返回目录外部中断请求标志位IE0和IE1及其中断请
14、求信号的撤销问题无论是采用边沿触发方式（IT0=1）还是电平触 发方式（IT0=0），在CPU响应中断请求后，中断请求标 志位IE0即由硬件自动清零。由于CPU对引脚没有控制作用，在采用电平触发方式时中断请求信号的低电平可能继续存在，在以后 的机器周期采样时又会把已清零的IE0标志位重新置1，这有可能再次引起中断而造成出错。所以，在中断响应 后必须采用其他方法撤销该引脚上的低电平，以撤除外 部中断请求信号。中断请求标志位IE1的清零及中断请求 信号的撤销问题与IE0类似。6.2.3 中断控制寄存器-TCON寄存器Date22张兴忠制作：返回目录【例6-1】 图6-5所示为对于外部中断采用电平触
15、发方式时的撤除外部中断请求信号参考电路。6.2.3 中断控制寄存器-TCON寄存器分析：外部中断请求信号通过分析：外部中断请求信号通过DD触发器加到单片机引脚触发器加到单片机引脚 INTxINTx（x x= = 0 0，1 1）上。当外部中断请求信号使）上。当外部中断请求信号使DD触发器的触发器的 CLKCLK端发生正跳变时，由于端发生正跳变时，由于DD端接地，端接地，QQ端输出端输出0 0，向单片机，向单片机 发出中断请求。发出中断请求。CPUCPU响应中断后，利用一根口线，如响应中断后，利用一根口线，如P1.0P1.0做做 应答线，在中断服务程序中用两条指令：应答线，在中断服务程序中用两条指令：Dat
