MCS单片机的功能部件

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1、MCS-51MCS-51单片机的功能部件单片机的功能部件第五章第五章本章内容本章内容 单片机的中断系统 单片机的可编程定时/计数器 单片机的可编程串行通信接口 掌握单片机中断系统结构、中断响应过程，能编写中断初始化程序和中断服务程序 掌握单片机定时/计数器工作原理及结构，能编写定时计数器初始化程序 掌握单片机串行口结构、工作方式，能编写串行口初始化程序及串行通信程序学习目的学习目的5.1.1 5.1.1 中断的概念：中断的概念：计算机在执行程序的过程中，由于CPU以外的原因， CPU中止当前程序的执行，转去执行相应的处理程序，待处理结束后，再回来继续执行被中止的原程序，这种情况称为中断。5.1

2、 中 断 系 统返回中断申请主程序中断 服务 程序中断示意图中断示意图中断的发生是由CPU外部因素决定的，无法在程序中事先安排，调 用中断服务子程序的过程是由硬 件自动完成的。这不同于程序设计中的这不同于程序设计中的“ “调用程序调用程序” ”！引进中断技术的优点引进中断技术的优点v可实现分时操作CPU可以分时为不同的外设服务，不同的外设都可同时工作，大大提高CPU的利用率。v可实现实时处理实时控制中，外界的多种被控物理量是不断变化的，它们可随时向CPU发出中断请求， CPU可以及时对其进行处理。v故障处理故障一旦发生，可以向CPU发中断请求， CPU可以对这些无法预料的故障自行进行处理。中断

3、系统的功能计算机系统中，用于实现中断功能的硬件和软件的集合，称为中断系统中断系统。中断系统应解决如下问题：1. 中断请求信号的产生；2. CPU如何响应？3. 中断优先权问题；4. 中断的具体服务；5. 中断服务完毕，如何返回原程序？5.1.2 MCS-51单片机的中断系统 8031/8051/8751有5个中断源； 2个中断优先级； 与中断有关的特殊功能寄存器： 中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE;IE;中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IP;IP;定时器定时器/ /计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCONTCON。图图5.1 MCS-515.1 MCS-51单片机中断系统结构单

4、片机中断系统结构TF01IE01011IE1101TF11RI/TI1010101010中断源中断源高级中断 请求低级中断 请求中断入口中断入口中断源中断标志中断源允许全局 中断允许中断优先级 寄存器查询电路中断允许寄存器TIRI 外部中断外部中断0 0 （/INT0/INT0）由/INT0 (P3.2) 端口线引入。 有两种触发方式，由TCON的IT0位确定：IT0=0 ，为电平触发，/INT0脚出现低电平向CPU提中断；IT0=1 ，为跳变触发，/INT0脚出现负跳变使IE0置1，向CPU提中断；CPU响应中断后硬件自动清IE0。To:中断结构图5.1.3 5.1.3 中断源中断源 外部中

5、断外部中断1 (/INT1)1 (/INT1)由/INT1 (P3.3) 端口线引入。 有两种触发方式，由TCON的IT1位确定： IT1=0 ，为电平触发，/INT1脚出现低电平向CPU提中断； IT1=1 ，为跳变触发，/INT1脚出现负跳变使IE1置1 ， 向CPU提中断；CPU响应中断后硬件自动清IE1。To:中断结构图定时/计数器0中断定时/计数器1中断 定时/计数器0计数溢出(回零)时，硬件置 TF0=1，提中断； CPU响应中断后，硬件自动清TF0 定时/计数器1计数溢出(回零)时，硬件置 TF1=1，提中断； CPU响应中断后，硬件自动清TF1 中断结构图 串行口发送完1帧信息

6、，硬件置TI=1提中断 串行口接收到1帧信息，硬件置RI=1提中断中断结构图注意：注意：CPU响应中断后，不会自动清除TI或RI！串行口中断讨论讨论MCS-51单片机各中断源是如何向CPU提中断的？中断优先寄存器中断优先寄存器IPIP（B8HB8H） 51单片机有两个中断优先级，每个中断源可以通 过编程确定为高优先级或低优先级； IP用来锁存各中断源优先级的控制位； IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址分别是B8HBFH。 To:中断结构图5.1.45.1.4 中断优先级中断优先级中中 断断 优优 先先 寄寄 存存 器器 IPIPPS PT1 PX1 PT0 PX0中断 0：低优先

7、级 优先级控制 1：高优先级中断 0：低优先级 优先级控制 1：高优先级中断 0：低优先级 优先级控制 1：高优先级中断 0：低优先级 优先级控制 1：高优先级串行口中断 0：低优先级 优先级控制 1：高优先级IP 各中断源的优先权级别由IP确定； 同一个优先级中的中断源，如同时申请中断，其 自然优先级由硬件形成，各中断源的级别由高到低 的顺序是：外中断0-T0-外中断1-T1-串行口问题：问题：各中断源优先级顺序是怎样确定的？解答解答#8051复位后，IP低5位全部清0，将所有中断源设置为低优先 级中断。中断优先权三原则：1. 正在进行的中断不能被新的同级或低优先级的中断请求中断；2. 正在

8、进行的低优先级中断服务程序能被高优先级的中断请求中断（中断嵌套）；3. CPU同时收到几个中断请求时，首先响应优先权最高的请求中断。5.1.55.1.5 中断屏蔽和中断响应的条件、过程中断屏蔽和中断响应的条件、过程1 1） 中断允许寄存器中断允许寄存器IEIE（A8HA8H） CPU通过IE控制中断源总的开放或禁止， 以及每个中断源是否允许中断。 IE在特殊功能寄存器中，字节地址A8H，位地址分别是A8HAFH。To:中断结构图中断允许寄存器中断允许寄存器IEIEEA ES ET1 EX1 ET0 EX00:关 中断 1:开 中断0:关 中断 1:开 中断0:关 中断 1:开 中断0:关 中断

9、 1:开 中断0:关串行口中断 1:开串行口中断0:关所有中断 1:开所有中断IETo:中断结构图2 2） 中断响应的条件中断响应的条件1）中断源有请求2）单片机开放中断（EA=1）3）中断源对应的中断屏蔽寄存器IE相应位置1，即没有被屏蔽注意：#8051复位后， IE中各中断源允许位均清0， 即禁止所有中断。下列任何一种情况存在，下列任何一种情况存在，中断申请将被封锁：中断申请将被封锁：1）CPU正在执行一个同级或高一级的中断服 务程序；2）当前正在执行的那条指令还未执行完；3）当前正在执行的指令是RETI或对IE，IP寄存器进行读/写指令，执行这些指令后至少再执行一条指令才会响应中断。3

10、3）中断响应过程）中断响应过程单片机在每个机器周期的S5P2期间，顺序采样每个中断源，如查询到某个或某几个中断标志为1，将在下一个机器周期S1期间按优先级进行中断处理。CPUCPU响应中断后，由硬件执行以下功能响应中断后，由硬件执行以下功能： 自动清除相应中断标志(IE0/IE1/TF0/TF1)； 保留断点（将PC内容压入堆栈）； 根据中断源优先级的高低，使相应优先级 状态触发器置1； 将对应的中断矢量装入PC，使程序转向中 断矢量地址单元 中去执行相应的中断服务 程序。执行执行RETIRETI指令：指令：1）清相应中断优先级状态触发器；2）返回断点（弹出栈顶的两个字节到PC）中断服务程序的

11、最后一条指令为什么不 能是RET指令？中断服务程序的最后一条指令必须为RETI。思考各中断源入口地址各中断源入口地址0023H串行口中断001BH定时器T1中断0013H外部中断1000BH定时器T0中断0003H外部中断0入口地址 中断源To:中断结构图51单片机中与中断有关的SFR有哪些 ，其作用是什么？与中断有关的特殊功能寄存器有4个:TCON：SCON：IE及IP。RITIIT0IE0IT1IE1TF0TF1问题：问题：解答1）锁存各中断源的标志位；2）控制外中断触发方式；3）中断允许控制；4）优先权控制。作用作用5.1.6 5.1.6 中断请求的撤除中断请求的撤除 需外接电路来撤除触

12、发低电平外中断0、1电平触发标志IE0、IE1在中断响应后自动撤除外中断0、1跳变触发标志TF0、TF1在中断响应后自动撤除定时器0、1中断标志TI、RI需由软件在中断服务程序 中撤除串行口中断CPU响应中断后，在中断返回（执行RETI ）前，必须清除中断标志，否则会错误地再次引 起中断。5.1.7 5.1.7 中断系统应用中断系统应用中断系统应用要解决的问题包括电路连接中断系统应用要解决的问题包括电路连接和应用程序设计两部分。和应用程序设计两部分。对于外部中断，要合理设计外设发生的中对于外部中断，要合理设计外设发生的中断请求信号与引脚之间的连接电路，使其电平断请求信号与引脚之间的连接电路，使

13、其电平高低和持续时间符合要求高低和持续时间符合要求 程序设计程序设计1 1）主程序部分）主程序部分给堆栈指针SP赋值如为外部中断，定义触发方式定义中断优先级（给IP赋值）给IE赋值，开放中断安排好等待中断过程中主程序应做的操作2)2)中断服务程序中断服务程序 在中断入口地址单元设置跳转指令，使程序 转移到中断服务程序的实际入口 保护现场。 若为电平触发的外部中断，应有中断信号撤 除操作 中断服务操作 恢复现场 中断返回若规定外部中断若规定外部中断0 0为电平触发方式，高优为电平触发方式，高优先级，试写出有关的初始化程序。先级，试写出有关的初始化程序。 解：解：SETB EA SETB EA ;

14、 ;开中断开中断SETB EX0 SETB EX0 ; ;允许外中断允许外中断0 0中断中断SETB PX0 SETB PX0 ; ;外中断外中断0 0定为高优先级定为高优先级CLR IT0 CLR IT0 ; ;电平触发电平触发例 5.1若规定外部中断若规定外部中断1 1为边沿触发方式，为边沿触发方式，低优先级，在中断服务程序中将寄存器低优先级，在中断服务程序中将寄存器B B的内容左环移一位，的内容左环移一位，B B的初值设为的初值设为01H01H。试编写主程序与中断服务程序。试编写主程序与中断服务程序。例例 5.25.2ORG 0000 H ORG 0000 H ; ;主程序主程序LJMP MAIN LJMP MAIN ; ;主程序转至主程序转至MAINMAIN处处ORG 0013H ORG 0013H ; ;中断服务程序中断服务程序LJMP INT LJMP INT ; ;中断服务程序转至中断服务程序转至INTINT处处 MAINMAIN：SETB E A SETB E A ; ;开中断开中断SETB EX1 SETB EX1 ; ;允许外中断允许外中断1 1中断中断CLR PX1 CLR PX1 ;