《单片机原理与应用－KFIL C项目教程(西电版)项目五 中断系统及其应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用－KFIL C项目教程(西电版)项目五 中断系统及其应用（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目五 中断系统及其应用,5.1 项目说明 5.2 基础知识 5.3 项目实施 5.4 项目评价 5.5 拓展与提高,5.1 项 目 说 明 项目任务 为51单片机控制系统设计“加1键”和“减1键”。要求：外部中断0每中断一次显示器的数值加1，外部中断1每中断一次显示器的数值减1；数值在“05000”之间变化；中断触发方式为下降沿触发；并且能够消除按键抖动。 知识培养目标 (1) 掌握中断的概念，正确解释中断过程。 (2) 掌握51单片机的5个中断源、中断入口地址、中断初始化。,(3) 掌握中断服务函数的定义。 (4) 掌握该项目的控制实例，并能灵活应用。 (5) 了解单片机中断源的扩展方法。
2、 能力培养目标 (1) 能利用所学知识正确地理解中断概念。 (2) 能利用所学知识编写中断应用程序。 (3) 能利用所学知识解决实际工程问题。,5.2 基 础 知 识 5.2.1 中断概述 在项目四中，由于按键的闭合是随机的，为了实时获得键盘的信息，CPU需要主动不断地检测键盘，因此没有充足的时间去完成其他任务，从而降低了CPU的利用率，无法实现复杂的控制要求，不过采用中断技术可解决这个问题。 中断技术使单片机具有了实时处理外部或内部随机事件的能力，它通过硬件来改变程序的运行方向，既和硬件有关，也与软件有关，处理中断的硬、软件共同构成中断控制系统。,1. 中断的概念 什么是中断呢？中断的过程与
3、生活实例非常相似。你正在家里洗衣服，突然听到电话铃响了，这时，你停止洗衣服，去接电话，与来电话的人交谈，接完电话后，回去继续洗衣服，这个过程就相当于发生了一次中断，如图5-1(a)所示。,图5-1 中断过程,中断是指CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B，请求CPU迅速去处理(中断请求)；CPU暂时停止当前的工作(中断响应)，转去处理事件B(中断服务)；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A(中断返回)，这一过程称为中断，即CPU正在执行的程序被打断，如图5-1(b)所示。 由图5-1(b)可知，中断包含中断请求、中断响应、中断服务、中断返回4个过程。4个过
4、程中，中断服务需要由用户编写相应的程序完成，该程序称为中断服务函数(与来电话的人交谈)。CPU被打断之前运行的程序称为主函数(洗衣服)，而中断请求、中断响应及中断返回三个过程则由硬件来自动完成。,中断的过程与函数的调用类似，但又有其特殊之处。函数的调用是在主调函数中事先由用户安排好的，主调函数与其他函数通过调用语句相联系，如调用延时函数的语句“delay();”；但是中断的发生是随机的，何时执行中断服务函数事先无从知晓，主函数中不能事先安排调用中断服务函数的语句，也就是说，只有中断源申请中断且被CPU响应时，中断服务函数才能被执行，而且中断服务函数的执行是由硬件自动完成的，表面上主函数与中断服
5、务函数没有任何联系。,2. 中断源 引起中断的事件称为中断源，如电话、敲门等。中断源要求CPU为之服务的请求称为中断请求，如电话铃响、敲门声等。 51单片机共有5个中断源，52单片机有6个中断源，分别是外部中断、定时/计数器中断、串行口中断。它们的名称、标识及中断触发方式分述如下： 外部中断0： ，由P3.2端输入中断请求信号。中断请求信号有低电平有效或下降沿有效两种输入方式。当引脚P3.2出现有效的低电平或下降沿时，表示外部中断0向CPU申请中断。,外部中断1： ，由P3.3端输入中断请求信号。中断触发方式同上。 定时/计数器0：T0，由P3.4端输入计数脉冲。当定时/计数器T0溢出回零时，
6、向CPU发出中断请求，该中断请求是由单片机内部引起的，与芯片外部引脚无关。 定时/计数器1：Tl，由P3.5端输入计数脉冲。中断触发方式同上。 定时/计数器2：T2，中断触发方式同上。T2是52单片机独有的。 串行口中断：RXD/TXD，由P3.0端接收串行数据，由P3.1端发送串行数据。每当串行口完成一帧串行数据的发送/接收时向CPU发出中断请求。,3. 中断优先级 存在多个中断源时，单片机一般根据中断源的轻重缓急为其设置不同的优先级，中断优先级是单片机对中断申请响应次序的约定，一般先响应优先级高的中断请求，后响应优先级低的中断请求。 假如你正在洗衣服，电话铃响了，同时你烧的水也开了，只能去
7、处理一件事，那你该处理哪件事呢？如果你认为电话重要，就可以先去接电话，即电话的优先级高于水开；反之，如果你非常节约，可以先去关火，那么水开的优先级高于电话。无论如何，总要确定一个处理的先后次序。单片机在执行程序时也会遇到类似的状况，即同一时刻有多个中断源向CPU发出中断请求，那么单片机应如何响应呢？,51单片机中，采用“二级”优先级控制，5个中断源可分别设置为高优先级或低优先级，由特殊功能寄存器IP进行管理。当用户不设置优先级时，可采用由硬件电路确定的自然优先级，自然优先级如表5-1所示。,表5-1 51单片机自然优先级与入口地址,4. 中断嵌套 CPU在中断服务还未结束时，可以响应优先级更高
8、的中断请求，这种情况称为中断嵌套。只有高优先级中断源可以中断正在执行的低优先级中断服务函数，引起中断嵌套；同级或低优先级的中断源不能中断正在执行的中断服务函数。 例如，当你正在接电话时，烧的水开了，如果放下电话，去关火，然后接着去讲电话，就发生了一次中断嵌套。中断嵌套过程如图5-2所示。,图5-2 中断嵌套示意图,5. 入口地址 当单片机响应中断源的请求时，要执行相应的中断服务函数，存放中断服务函数的起始单元的地址就是该中断源的入口地址，每个中断源的入口地址是固定的，各中断源的入口地址是不同的，这也就是主函数和中断服务函数表面上虽无任何联系，但在中断服务时却可以被正确执行的原因。 例如，接电话
9、时要到放电话的地方去，关火要去厨房，响应不同中断源发出的请求时，要到不同的地点去处理，这个地点通常是固定的，它就相当于中断服务函数的入口地址。 51单片机中5个中断源的入口地址如表5-1所示，中断服务函数定义时应体现出中断源的入口地址。,5.2.2 51单片机中断系统 用户在应用单片机的中断技术时，可弱化中断的硬件电路和发生过程，重点学习如何通过软件管理和应用中断技术。因此，应先掌握与中断管理和控制有关的三类特殊功能寄存器：中断请求标志寄存器TCON和SCON、中断允许寄存器IE、中断优先级寄存器IP。它们之间的关系如图5-3所示。,图5-3 51单片机中断系统结构,1. 中断请求标志寄存器
10、中断请求标志寄存器中的各位用于存放中断源的中断请求，当CPU检测到有中断源发出中断请求时，由硬件将相应的中断标志置1。在中断请求未被CPU响应之前，中断标志一直保持高电平；只有在响应之后，才能够由硬件或用户清除中断标志。与中断标志相关的寄存器是TCON、SCON。,1) 定时/计数器控制寄存器TCON 定时/计数器控制寄存器TCON在特殊功能寄存器中，字节地址为88H，位地址(由低位到高位)分别是88H8FH，该寄存器可以位寻址。它主要用于控制定时/计数器的运行、停止，存放外部中断、定时器的中断标志及设置外部中断的触发方式。单片机复位后，TCON=0。TCON中与中断有关的各位如表5-2所示。
11、,表5-2 定时/计数器控制寄存器TCON(88H),TF1定时/计数器T1溢出中断标志，详述见项目六。 TF0定时/计数器T0溢出中断标志，详述见项目六。 IE1外部中断1 中断标志，由硬件自动设置。当IE1=1时，表示外部中断1向CPU申请中断；当IE1=0时，表示外部中断1未向CPU申请中断。 IT1外部中断1 触发方式选择位，由用户初始化编程设置。 当IT1=0时，为低电平触发。CPU定时采样引脚P3.3，若采样为低电平，则认为有中断请求，随即使IE1置1；若采样为高电平，则认为无中断请求或中断申请已撤销。,当IT1=1时，为下降沿触发。CPU先在引脚P3.3采样到高电平，后采样到低电
12、平时，认为有中断请求，使IE1置1。 为了保证CPU对中断源的一次中断请求只响应一次，在CPU响应中断，转向中断服务函数后，一定要清除中断标志。不同的是采用低电平触发方式时，硬件和软件均不能清除外部中断标志，只能在中断返回前，撤销引脚P3.3上的低电平，否则将会导致一次请求多次响应；而在下降沿触发方式中，则是在CPU响应中断后，由硬件自动清除，与用户无关。因此在使用外部中断时，尽可能优先选用下降沿触发方式。,IT0外部中断0 触发方式选择位，同IT1。 IE0外部中断0 中断标志，同IE1。 TCON中的中断标志由硬件自动设置，外部中断的触发方式则由用户初始化编程设置，因此多用位寻址。例如，设
13、置外部中断0为下降沿触发时，可用语句“IT0=1;”。 2) 定时/计数器控制寄存器SCON 定时/计数器控制寄存器SCON的内容详见项目八。,2. 中断允许寄存器IE 中断源虽然发出了中断请求，置位中断标志，但是单片机是否响应中断申请以及响应哪一个中断源的申请，还要由中断允许寄存器IE来控制。IE采用二级控制，即CPU总允许与源允许。IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址(由低位到高位)分别是A8HAFH，该寄存器可以位寻址。单片机复位后，IE=0，禁止中断。IE中与中断有关的各位如表5-3所示。,表5-3 中断允许寄存器IE(A8H),EA中断允许总控制位。当EA=1时，CPU开
14、中断，即CPU允许中断源申请中断。各中断源是否开中断还要由各中断源允许位决定。注意：此处的“开”是允许的意思。 当EA=0时，CPU关中断，即CPU禁止中断源申请中断。注意：此处的“关”是禁止的意思。 ET2定时/计数器T2中断允许位(仅52单片机)。当ET2=1时，T2开中断；当ET2=0时，T2关中断。 ES串行口中断允许位。当ES=1时，串行口开中断；当ES=0时，串行口关中断。 ET1定时/计数器T1中断允许位。当ET1=1时，T1开中断；当ET1=0时，T1关中断。,EX1外部中断1中断允许位。当EX1=1时，外部中断1开中断；当EX1=0时，外部中断1关中断。 ET0定时/计数器T
15、0中断允许位。当ET0=1时，T0开中断；当ET0=0时，T0关中断。 EX0外部中断0中断允许位。当EX0=1时，外部中断0开中断；当EX0=0时，外部中断0关中断。 IE由用户初始化编程设置，寻址方式灵活。例如，要求串行口与定时/计数器T0同时开中断时，方法如下： 字节寻址：IE=0x92; 位寻址：ES=1; ET0=1; EA=1;,3. 中断优先级寄存器IP 中断优先级寄存器IP用于管理各中断源的中断优先级，采用2级优先级：高优先级和低优先级。在特殊功能寄存器中，IP的字节地址为B8H，位地址(由低位到高位)分别是B8HBFH，该寄存器可以位寻址。单片机复位后，IP=0，各中断源均为
16、低优先级。IP中与中断有关的各位如表5-4所示。,表5-4 中断优先级寄存器IP(B8H),PT2定时/计数器T2中断优先级控制位(仅52单片机)。当PT2=1时，T2定义为高优先级中断；当PT2 =0时，T2定义为低优先级中断。 PS串行口中断优先级控制位。当PS=1时，串行口定义为高优先级中断；当PS=0时，串行口定义为低优先级中断。 PT1定时/计数器T1中断优先级控制位。当PT1=1时，T1定义为高优先级中断；当PTl=0时，T1定义为低优先级中断。 PX1外部中断1中断优先级控制位。当PX1=1时，外部中断1定义为高优先级中断；当PX1=0时，外部中断1定义为低优先级中断。,PT0定时/计数器T0中断优先级控制位。当PT0=1时，T0定义为高优先级中断；当PT0=0时，T0定义为低优先级中断。 PX0外部中断0中断优先级控制位。当PX0=1时，外部中断0定义为高优先级中断；当PX0=0时，外部中断0定义为低优先级中断。 P由用户初始化编程设置，寻址方式灵活。例如，同时设置外部中断0与串行口为高优先级可采用如下方法： 字节寻址：IP=0x11; 位寻址：PX0=1; PS=1; 这样设置后，如果串行口与外部中断0同时向CPU申请中断，则根据自然优先级先响应外部中断0，后响应串行口。,
