《单片机原理与应用第二版第四章（黄友锐）课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用第二版第四章（黄友锐）课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 MCS-51的中断系统,4.1 中断系统的概念 4.2 中断请求源 4.3 MCS-51中断系统的结构 4.4 中断控制,主要内容：,4.5 响应中断请求的条件 4.6 外部中断的响应时间 4.7 外部中断的触发方式选择 4.8 中断请求的撤消 4.9 中断服务程序的设计 4.10 多外部中断源系统设计,4.1 中断系统的概念,1) 中断的概念(1)中断(中断系统) 中断源 断点 (2)中断三要素(中断源、中断响应、中断返回)(3)中断与子程序 2)中断的作用与功能(1)实现中断又返回(2)中断优先级排队(3)中断嵌套,返回,五个中断请求源 ： （1）INT0 （2）INT1 （3）定
2、时器/计数器T0溢出中断请求 （4）定时器/计数器T1溢出中断请求 （5）串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI由特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。入口地址：P74,4.2 中断请求源,返回,4.3 MCS-51中断系统的结构,中断系统结构示意图,返回,TCON为定时器/计数器的控制寄存器，字节地址为88H。包含： （1）T0和T1的溢出中断请求标志位TF1和TF0 （2）外部中断请求标志位IE1与IE0。硬件自动清“0” MCS-51复位后，TCON被清0,SCON为串行口控制寄存器，字节地址为98H。注意: 各标志位的功能; 必须在中断服务程序中用软件对TI标志清“0”。,4
3、.4.1 中断允许寄存器IE CPU对中断源的开放或屏蔽，由片内的中断允许寄存器IE控制。字节地址为A8H，可位寻址。格式如下：,4.4 中断控制,返回,MCS-51复位后，IE清0，所有中断请求被禁止。若使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位的被置“1” ，还必须使EA位=1。 改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即：例4-1 若允许片内2个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置IE的相应程序段 （1）用位操作指令来编写如下程序段：,SETB bit；CLR bit。,CLR ES ；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断1中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0
4、中断,（2）用字节操作指令来编写：或者用：；A8H为IE寄存器字节地址4.4.2 中断优先级寄存器IP 两个中断优先级，可实现两级中断嵌套。如图4-6示。,SETB ET0 ；允许定时器/计数器T0中断SETB ET1 ；允许定时器/计数器T1中断SETB EA ；CPU开中断,MOV IE, #8AH,MOV 0A8H， #8AH,可归纳为下面两条基本规则： （1）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。 （2）同级中断不会被它的同级中断源所中断。,若CPU正在执行高优先级的中断，则不能被任何中断源所中断。 中断优先级寄存器IP，其字节地址为B8H。IP各个位的含义：,注意: 1)由软件可改变
5、各中断源的中断优先级。 2)MCS-51的中断系统有两个不可寻址的“优先级激活触发器”: 一个用来指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中断均被阻止。另一个用来指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中断都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。 3)在同时收到几个同一优先级的中断请求时，优先响应哪一个中断，取决于内部的查询顺序。查询顺序如下：,中断源 中断级别外部中断0 最高T0溢出中断外部中断1T1溢出中断串行口中断 最低,例4-2 设置IP寄存器的初始值，使2个外中断请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。 （1）用位操作指令,SETB PX0 ；2个外中断为高优先级SETB PX1 CLR
6、 PS ；串口为低优先级中断CLR PT0 ；2个定时器/计数器低优先级中断CLR PT1,MOV IP，#05H 或：MOV 0B8H，#05H ；B8H为IP寄存器的字节地址,（2）用字节操作指令,一个中断请求被响应，需满足以下必要条件： （1）IE寄存器中的中断总允许位EA=1。 （2）该中断源发出中断请求，即该中断源对应的中 断请求标志为“1”。 （3）该中断源的中断允许位=1，即该中断没有被屏蔽。 （4）无同级或更高级中断正在被服务。 中断响应的主要过程： 首先由硬件自动生成一条长调用指令:LCALL addr16 接着就由CPU执行该指令,将PC的内容压入堆栈以保护断点，再将中断入
7、口地址装入PC。,4.5 响应中断请求的条件,返回,中断响应是有条件的，遇到下列三种情况之一时，中断响应被封锁：（1）CPU正在处理同级的或更高优先级的中断。（2）所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期。只有在当前指令执行完毕后，才能进行中断响应。（3）正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。需要再去执行完一条指令，才能响应新的中断请求。,外部中断的最短的响应时间为3个机器周期: 1+2外部中断响应的最长的响应时间为8个机器周期： （1）发生在CPU进行中断标志查询时，刚好是开始执行RETI或是访问IE或IP的指令，则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后，才能响应中
8、断，最长需2个机器周期。 （2）接着再执行一条指令，按最长指令（乘法指令MUL和除法指令DIV）来算，也只有4个机器周期。 （3）加上硬件子程序调用指令LCALL的执行，需要2个机器周期。 所以，外部中断响应最长时间为8个机器周期。 如果已在处理同级或更高级中断，响应时间无法计算。 在一个单一中断的系统里，MCS-51单片机对外部中断请求的响应的时间总是在38个机器周期之间。,4.6 外部中断的响应时间,返回,两种触发方式：电平触发方式和跳沿触发方式。 4.7.1 电平触发方式 CPU在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平。在中断服务程序返回之前，外部中断请求输入必须无效（即变为高电平），
9、否则CPU返回主程序后会再次响应中断。 适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除外部中断请求（即外部中断输入电平又变为高电平）的情况。 4.7.2 脉冲触发方式 连续两次采样，一个机器周期采样到外部中断输入为高，下一个机器周期采样为低，则置“1”中断请求标志，直到CPU响应此中断时，该标志才清0。这样不会丢失中断，但输入的负脉冲宽度至少保持1个机器周期。,4.7 外部中断的触发方式选择,返回,1定时器/计数器中断请求的撤消 中断请求被响应后。硬件会自动清TF0或TF1。 2外部中断请求的撤消 （1）脉冲方式外部中断请求的撤消是自动撤消的。 （2）电平方式外部中断请求的撤消: 除了标志位清“0
10、”之外，还需在中断响应后把中断请求信号引脚从低电平强制改变为高电平，如图4-8所示。,4.8 中断请求的撤消,返回,只要P1.0端输出一个负脉冲就可以使D触发器置“1”，从而撤消了低电平的中断请求信号。所需的负脉冲可增加如下两条指令得到：ORL P1，#01H ；P1.0为“1”ANL P1，#0FEH ；P1.0为“0” 电平方式的外部中断请求信号的完全撤消，是通过软硬件相结合的方法来实现的。,一、中断服务程序设计的任务 基本任务：（1）设置中断允许控制寄存器IE。（2）设置中断优先级寄存器IP。（3）对外中断源，是采用电平触发还是脉冲触发。（4）编写中断服务程序，处理中断请求。前2条一般放
11、在主程序的初始化程序段中。,4.9 中断服务程序的设计,返回,例4-3 假设允许外部中断0中断，并设定它为高级中断，其它中断源为低级中断，采用跳沿触发方式。在主程序中编写如下程序段：SETB EA ；CPU开中断SETB ET0 ；允许外中断0产生中断SETB PX0 ；外中断0为高级中断SETB IT0 ；外中断0为跳沿触发方式,二、采用中断时的主程序结构 常用的主程序结构如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 中断入口地址LJMP INTORG XXXXH MAIN：主 程 序INT：中断服务程序,三、中断服务程序的流程,例4-4 根据上图的中断服务程序流程，编出中断服务程序。假
12、设，现场保护只需将PSW和A的内容压入堆栈中保护。 典型的中断服务程序如下：INT： CLR EA ；CPU关中断PUSH PSW ；现场保护PUSH ACC ； SETB EA ；CPU开中断中断处理程序段CLR EA ；CPU关中断POP ACC ；现场恢复POP PSW SETB EA ；CPU开中断RETI ；中断返回，恢复断点,几点说明： （1）现场保护仅涉及到PSW和A的内容，如还有其它需保护的内容，只需要在相应的位置再加几条PUSH和POP指令即可。 （2） “中断处理程序段”，应根据任务的具体要求，来编写。 （3）如果本中断服务程序不允许被其它的中断所中断。可将“中断处理程序段
13、”前后的“SETB EA”和“CLR EA”两条指令去掉。 （4）中断服务程序的最后一条指令必须是返回指令RETI。,两个外部中断请求源往往不够用。 4.10.1 定时器/计数器作为外部中断源的使用方法定时器/计数器选为计数器工作模式，T0 （或T1）引脚上发生负跳变时，T0（或T1）计数器加1，利用该特性，可以把T0（或T1）引脚作为外部中断请求输入引脚，计数器初值设为FFH，TF0（或TF1）作为外部中断请求标志。ORG 0000HAJMP IINI ；跳到初始化程序IINI: MOV TMOD，#06H；设置T0的工作方式MOV TL0，#0FFH；设置计数器初值,4.10 多外部中断源
14、系统设计,返回,MOV TH0，#0FFHSETB TR0 ；启动T0，开始计数SETB ET0 ；允许T0中断SETB EA ；CPU开中断 当连接在P3.4（T0引脚）的电平发生负跳变时，TL0加1，产生溢出，置“1”TF0，向CPU发出中断请求，同时TH0的内容0FFH送TL0，即TL0恢复初值0FFH。,4.10.2 中断和查询结合的方法最高级别中断请求源IR0接INT0*输入端，其余的外部中断请求源IR1IR4用“线或”的办法连到MCS-51的另一个外中断源输入端，同时还连到P1口。,5个外部中断源的排队顺序依此为：IR0IR4。,ORG 0013H ； INT1的中断入口LJMP
15、INT1 ；INT1: PUSH PSW ；保护现场PUSH ACCJB P1.0,IR1 ；P1.0高，IR1有请求JB P1.1,IR2 ；P1.1高，IR2有请求JB P1.2,IR3 ；P1.2高，IR3有请求JB P1.3,IR4 ；P1.3高，IR4有请求INTIR: POP ACC ；恢复现场POP PSW RETI ；中断返回,IR1: IR1的中断处理程序AJMP INTIR ； IR2: IR2的中断处理程序AJMP INTIR ； IR3: IR3的中断处理程序AJMP INTIR ； IR4: IR4的中断处理程序AJMP INTIR ；,谢谢您的光临！,结束放映,返回,THANK YOU VERY MUCH ！,图4-1 MCS-51中断过程,返回,返回,1、80C51的外部中断有哪两种触发方式？它们对触发脉冲或电平有什么要求？2、中断服务子程序与普通子程序有哪些异同之处？,
