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1、18:01,1,单片机原理与接口技术,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,18:01,2,1. 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,18:01,3,本章目录,6.1 中断概述 6.1.1 CPU与外设的 输入/输出方式 6
2、.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 中断源与中断方式 6.2.3 中断控制寄存器 6.2.4 中断响应 6.3 中断应用举例 6.3.1 中断服务程序设计 6.3.2 中断系统应用实例 习题与思考题,18:01,4,6.1 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,18:01,5,6.1.1 CPU与外设的输入/输出方式,无条件传送方式也
3、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无条件传送方式,-无条件传送方式,18:01,6,2查询传送方式,通常把通过程序对外设状态的检测称之为“查询”，所以这种有条件的传送方式又叫做程序查询方式。查询的流程图如图6-1（a)所示。,6.1.1 CPU与外设的输入/输出方式,-查询传送方式,18:01,7,3直接存储器存取（DMA）方式,DMA（Dir
4、ect 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与外设的输入/输出方式,-DMA方式,18:01,8,4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
5、.1.1 CPU与外设的输入/输出方式,-中断传送方式,18:01,9,6.1.2 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,18:01,10,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
6、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,18:01,11,（1）中断源 （2）中断优先级控制 （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,18:01,12,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
7、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完成的。,6.1.2 中断的概述,-保护断点和保护现场,18:01,13,6.2.1 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,18:01,14,6.2.2 中断源与中断方式,MCS-51单片机的中断系统提供了5个中
8、断源。,-中断源及种类,1中断源,18:01,15,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 中断源与中断方式,18:01,16,-中断源及种类,2中断方式 (1) 外部中断 外部中断是指从单片机外部引脚INT0和INT1输入中断请求信号的中断，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、掉电和设备故障的中断请求都可以作为外部中断源，从引脚INT0和INT1输入。 外部中断请求和有电平触发和跳变（边沿）触发两种触发方式。这两种触发方式
9、可以通过对特殊功能寄存器TCON编程来选择。,6.2.2 中断源与中断方式,18:01,17,-中断源及种类,(2) 内部中断 内部中断是单片机芯片内部产生的中断。MCS-51单片机（51子系列）的内部中断有定时/计数器T0和T1的溢出中断，串行口的发送/接收中断。,2中断方式,6.2.2 中断源与中断方式,18:01,18,6.2.3 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
10、操作，可实现各种中断控制功能。,-概述,18:01,19,6.2.3 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88H8FH。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中断请求控制,18:01,20,IT0：选择外部中断0的中断触发方式。IT0=0，为电平触发方式，低电平有效；IT0=1，为边沿触发方式，P3.2引脚信号出现负跳变有效。IT1：选择外部中断1的中断触发方式。其功能与IT0类同
11、。IE0：外部中断0的中断请求标志。当INT0输入端口有中断时IE0=1，由硬件置位。,6.2.3 中断控制寄存器,-TCON寄存器,18:01,21,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,18:01,22,外部中断请求标志位IE0和IE1及其中断请求信号的撤销
12、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,18:01,23,【例6-1】 图6-5所示为对于外部中断采用电平触发方式时的撤除外部中断请求信号参
13、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D触发器加到单片机引脚INTx（x = 0，1）上。当外部中断请求信号使D触发器的CLK端发生正跳变时，由于D端接地，Q端输出0，向单片机发出中断请求。CPU响应中断后，利用一根口线，如P1.0做应答线，在中断服务程序中用两条指令：,18:01,24,6.2.3 中断控制寄存器,-TCON寄存器,ANL P1.0, #0FEHORL P1.0, #01H 通过以上两条命令来撤除中断请求。第1条指令使P1.0为0，而P1口其他各位的状态不变。由于P1.0与D触发器的置1端相连，故D触发器Q=1，撤除了中断请求信号。
14、第二条指令将P1.0变成1，从而使，使以后产生的新的外部中断请求信号又能向单片机申请中断。,18:01,25,2）SCON中的中断标志位,SCON为串行口控制寄存器，其字节地址为98H，可以进行位寻址。串行口的接收和发送数据中断请求标志位（RI、TI）被锁存在串行口控制寄存器SCON中，其格式如图6-6所示。,6.2.3 中断控制寄存器,-SCON寄存器,18:01,26,TI：串行口发送中断请求标志位CPU将一个数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发送，每发送完一帧串行数据后，硬件置位TI。但CPU响应中断时，并不清除TI中断标志，必须在中断服务程序中由软件对TI清0。 RI：串行口接收中断
15、请求标志位在串行口允许接收时，每接收完一帧数据，由硬件自动将RI位置为1。CPU响应中断时，并不清除RI中断标志，也必须在中断服务程序中由软件对TI标志清0。,6.2.3 中断控制寄存器,-SCON寄存器,18:01,27,2中断允许控制,MCS-51对中断源的开放或屏蔽是由中断允许寄存器IE控制的，IE的字节地址为0A8H，可以按位寻址，当单片机复位时，IE被清为0。通过对IE的各位置1或清0操作，实现开放或屏蔽某个中断，其格式如图6-7所示。,6.2.3 中断控制寄存器,-IE寄存器,18:01,28,EA：总中断允许控制位。当EA=0时，屏蔽所有的中断；当EA=1时，开放所有的中断。 E
16、S：串行口中断允许控制位。当ES=0时，屏蔽串行口中断；当ES=1且EA=1时，开放串行口中断。 ET1：定时/计数器T1的中断允许控制位。当ET1=0时，屏蔽T1的溢出中断；当ET1=1且EA=1时，开放T1的溢出中断。,6.2.3 中断控制寄存器,-IE寄存器,18:01,29,EX1：外部中断1的中断允许控制位。当EX1=0时，屏蔽外部中断1的中断；当EX1=1且EA=1时，开放外部中断1的中断。 ET0：定时/计数器T0的中断允许控制位。功能与ET1相同。,6.2.3 中断控制寄存器,-IE寄存器,18:01,30,EX0：外部中断0的中断允许控制位。功能与EX1相同。MCS-51复位以后，IE被清0，所有的中断请求被禁止。由用户程序对IE相应的位置1或清0，即可允许或禁止各中断源的中断申请。改变IE的内容，即可由位操作指令来实现（即SETB bit；CLR bit），也可用字节操作指令实现（即MOV IE, #data；ORL IE, #data；MOV IE, A等）。,
