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1、第5章 MCS - 51单片机的中断 第5章 MCS - 51单片机的中断 5.1 中断的概述5.2 MCS-51中断系统5.3 中断系统的应用 第5章 MCS - 51单片机的中断 5.1 中 断 的 概 述 1. 中断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, 而必须中止原程序的执行, 转去执行相应的处理程序, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止的原程序的过程。 采用了中断技术后的计算机, 可以解决CPU与外设之间速度匹配的问题, 使计算机可以及时处理系统中许多随机的参数和信息, 同时, 它也提高了计算机处理故障与应变的能力。第5章 MCS - 51单片
2、机的中断 2. 中断源中断源是指在计算机系统中可以向CPU发出中断请求 的来源。 通常有I/O设备、实时控制系统中的随机参数 和信息故障源等。3. 中断优先级中断优先级越高, 则响应优先权就越高。当CPU正在 执行中断服务程序时, 又有中断优先级更高的中断申请 产生, 这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级 中断申请, 待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序 断点处继续执行, 这一过程称为“中断嵌套”。第5章 MCS - 51单片机的中断 4. 中断响应的一般过程(1)在每条指令结束后, 系统都自动检测中断请求信号, 如果有中断请求，且CPU处于开中断状态下, 则响应中断，将返回地址压入
3、堆栈。(2) 保护现场, 在保护现场前, 一般要关中断, 以防止现场被破坏。保护现场一般是用堆栈指令将原程序中用到的寄存器推入堆栈。 (3)中断服务, 即为相应的中断源服务。第5章 MCS - 51单片机的中断 (4) 恢复现场, 用堆栈指令将保护在堆栈中的数据弹出来, 在恢复现场前要关中断, 以防止现场被破坏。在恢复现场后应及时开中断。(5) 返回, 此时 CPU将推入到堆栈的断点地址弹回到程序计数器, 从而使CPU继续执行刚才被中断的程序。 第5章 MCS - 51单片机的中断 5.2 MCS-51中断系统图5.1 MCS - 51中断系统结构框图 第5章 MCS - 51单片机的中断 5
4、.2.1 中断源 表 5.1 8051 中 断 源第5章 MCS - 51单片机的中断 中断标志（Flag）IE0：外部中断0中断标志TF0：定时器/计数器0中断标志IE1：外部中断1中断标志TF1：定时器/计数器1中断标志TI：串行口发送中断标志RI：串行口接收中断标志第5章 MCS - 51单片机的中断 1. 定时器控制寄存器TCON的格式（88H ） TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 (MSB)(LSB)IT0：外部中断0触发方式选择位 0:低电平触发 1:负跳变触发IE0：外部中断0中断请求标志IT1、IE1 类似 IT0、IE0TR0：定时/计数器0运行控制位 0:停
5、止 1:运行TF1：定时/计数器0中断请求标志位TR1、TF1 类似 TR0、TF0第5章 MCS - 51单片机的中断 2. 特殊功能寄存器SCON的格式（98H） SM0和SM1：串行口工作方式选择位 SM2：多机通信使能位 REN: 接收允许位 TB8：发送数据位8 RB8：接收数据位8 TI: 串行口发送中断请求标志 RI: 串行口接收中断请求标志 SM0SM1SM2RENTB0RB0TIRIMSBLSB第5章 MCS - 51单片机的中断 5.2.2 中断控制 1. 中断允许控制MCS - 51单片机有5个（8052有6个）中断源, 为了使每个中断源都能独立地被允许或禁止, 以便用户
6、能灵活使用, CPU内部在每个中断信号的通道中设置了一个中断允许触发器, 它控制CPU能否响应中断。只有对应的中断允许触发器被使能（置“1”），相应的中断才能得到相应。 第5章 MCS - 51单片机的中断 EX0：外部中断0允许位 ET0：定时器/计数器0中断允许位 EX1：外部中断1允许位 ET1：定时器/计数器1中断允许位 ES ： 串行口中断允许位 EA ：中断总允许位EAESET 1EX 1ET 0EX 0(MSB)(LSB)中断允许控制寄存器IE （0A8H）第5章 MCS - 51单片机的中断 2. 中断优先级控制寄存器IP（0B8H） PSPT 1PX 1PT 0PX 0(MS
7、B)(LSB)PX0：外部中断0允许位 PT0：定时器/计数器0中断允许位 PX1：外部中断1允许位 PT1：定时器/计数器1中断允许位 PS ：串行口中断允许位第5章 MCS - 51单片机的中断 当两个以上的中断源同时提出申请时，CPU到底相 应哪个中断呢？中断响应遵循两条规则：（1）低优先级中断可以被高优先级中断所中断 ，反之不能；（2）一种中断（不论哪个优先级）一旦得到响 应，与它同级的中断不能再中断它。第5章 MCS - 51单片机的中断 表5.2 同级内第二优先级次序 当同时收到处于同一优先级的多个中断请求时 ，哪一个中断能得到响应，取决于“内部查询次序 ”，相当于在每个优先级中，
8、还有一个“内部优先 级”，如下表所示：第5章 MCS - 51单片机的中断 例1: 某软件中对寄存器IE、 IP设置如下:MOV IE, 8FH;10001111BMOV IP, 06H;00000110B如果此时5个中断源同时提出申请,系统响应哪一个例2: 某软件中对寄存器IE、 IP设置如下:MOV IE, 9FH;10001111BMOV IP, 0EH;00001110B如果此时5个中断源同时提出申请,系统响应哪一个例3: 某软件中: IE=1FH, IP=1FH,如果此时5个中断源 同时提出申请,系统响应哪一个第5章 MCS - 51单片机的中断 5.2.3 中断响应的阻断条件在EA
9、1且相应的中断允许位也为1的情况下， 检测到的最高级的中断请求将会得到相应。但此时 如果发生下列三种情况中的任何一种，中断响应的 过程将被阻断： （1） 同级或高优先级的中断已在进行中; （2） 当前的机器周期还不是正在执行指令的最后 一个机器周期（换言之, 正在执行的指令完成前, 任何中断请求都得不到响应）; （3） 正在执行的是一条RETI 或者访问特殊功能 寄存器IE或IP的指令（换言之, 在RETI或读写IE 或IP之后, 不会马上响应中断请求, 而至少执行一 条其它指令之后才会响应）。 第5章 MCS - 51单片机的中断 当上述阻断条件存在时，中断不能被相应，且丢弃 查询结果。若阻
10、断条件结束时，中断标志已经消失，则 这个被拖延了的中断请求可能不会再得到响应。在单一外部中断的系统里（即不考虑上述阻断条件 中断的第一个条件），外部中断响应时间总是在38个 机器周期之间。第5章 MCS - 51单片机的中断 2. 单片机一旦响应中断请求, 由硬件完成以下功能 : (1） 根据响应的中断源的中断优先级, 使相应的 优先级状态触发器置1; (2） 执行硬件中断服务子程序调用, 并把当前程序 计数器PC的内容压入堆栈; (3） 清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求志RI和TI除外）; (4） 把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入地址（中断矢量）送入PC, 从而转入相应的中断
11、服 务程序。 第5章 MCS - 51单片机的中断 中断响应过程，相当于执行了一条隐含的调 用指令（或称隐指令）LCALL。例如当TF0被置1且得到中断响应时，CPU就 自动的执行一条隐指令“LCALL 000BH”。应当注意，在中断服务子程序的调用过程中 ，仅仅保存了PC的信息，其余的现场信息（如寄 存器的值等）都要由编程人员通过软件来进行保 护。第5章 MCS - 51单片机的中断 表5.3 中断服务程序入口地址表 第5章 MCS - 51单片机的中断 例如, 现有外部中断1提出申请, 且主程序中有R0、R1、DPTR、累加器A需保护, 则编制程序应为: ORG 0000H AJMP MA
12、INORG 0013HLJMP INT1ORG 0100HMAIN: ; 主程序ORG 1000H 第5章 MCS - 51单片机的中断 INT1: PUSH ACC ; 中断服务程序PUSH DPH；若有更高级中断，PUSH DPL；应先关闭EAPUSH R0 ；待现场保护完成后PUSH R1 ；再打开EAPOP R1 ；恢复现场时相同POP R0POP DPLPOP DPHPOP ACCRETI 第5章 MCS - 51单片机的中断 编程中应注意: (1）在 0000H放一条跳转到主程序的跳转指令, 这是因为MCS-51单片机复位后, PC的内容变为0000H, 程序从0000H 开始执行
13、, 紧接着0003H是中断程序入口地址, 故在此中间只能插入一条转移指令; (2）响应中断时, 先自动执行一条隐指令“LCALL 0013H”, 而0013H至001BH（定时器1溢出中断入口地址）之间可利用的存储单元不够, 故放一条无条件转移指令。 (3） 在中断服务程序的末尾, 必须安排一条中断返回指令RETI, 使程序自动返回主程序。 第5章 MCS - 51单片机的中断 5.3 中断系统的应用 例 1 单步操作的中断实现，电路如图所示，要求每按一下开 关，主程序执行一条指令。ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP INTIORG 0100H MAIN：CLR I
14、T0 ； INT0设置为低电平触发方式SETB EASETB EX0(主程序) INTI: JNB P3.2, $ ; 在INT0变高前，原地等待(死循环)JB P3.2, $ ; 在 INT0变低前，原地等待(死循环)RETI ; 返回并执行一条指令END 第5章 MCS - 51单片机的中断 现在,若INT0保持低电平, 且允许INT0中断, 则CPU就进入外部中断0服务程序, 由于有上述几条指令, 它就会停在JNB处原地等待。当INT0端出现一个正脉冲（由低到高, 再到低）时, 程序就会往下执行, 执行RETI后, 将返回主程序, 往下执行一条指令, 然后又立即响应中断,以等待INT0端
15、出现的下一个正脉冲。 这样在INT0端每出现一个正脉冲, 主程序就执行一条指令, 实现了单步执行的目的, 要注意的是, 这个正脉冲的高电平持续时间不小于2个周期, 以确保 CPU能采集到高电平值。 第5章 MCS - 51单片机的中断 外中断的中断服务程序编程总结：程序框架：在0000H单元放一条长跳转指令到主程 序，绕开中断服务程序入口，在中断服务程序入口放 一条长跳转指令转入中断服务程序。初始化工作：在主程序开始部分对中断进行初始化(1)设置中断触发方式（IT0或IT1）(2)置EA=1，开放CPU中断(3)置EX0=1(或EX1=1)，开放外中断(4)中断优先级控制字写入IP(可选) 第
16、5章 MCS - 51单片机的中断 例 2 多中断源。MCS-51单片机有两个外部中断输入端, 当有2 个以上中断源时, 它的中断输入端就不够了。此时, 可以将定时器/计数器作为外部中断源使用，也可以采用中断与查询相结合的方法来实现。 可以使每个中断源都接在同一个外部中断输入端上, 同时利用输入口线作为多中断源情况下各中断源的识别线。第5章 MCS - 51单片机的中断 图 5.6 多中断源 第5章 MCS - 51单片机的中断 ORG 0003H LJMP INT01（主程序）INT01: PUSH PSWPUSH ACCJB P0.7, DV1JB P0.6, DV2JB P0.5, DV3JB P0.4, DV4 GOBACK: POP ACCPOP PSWRETIDV1: ; 装置1中断服务
