第6章 中斷與中斷系統(tǒng)

單片機(jī)原理及應(yīng)用2012-2013-1第六章中斷與中斷系統(tǒng)學(xué)習(xí)要求了解中斷有關(guān)的基本概念掌握MCS-51系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)掌握CPU對(duì)中斷響應(yīng)的步驟掌握中斷服務(wù)程序的一般格式2第一節(jié)中斷與中斷系統(tǒng)的基本概念一、中斷的概念生活實(shí)例：你打開(kāi)火，燒上一壺水，然后去洗衣服，在洗衣服過(guò)程中，突然聽(tīng)到水壺發(fā)出開(kāi)水的報(bào)警聲，這時(shí)，你停止洗衣服，立即去關(guān)掉火，然后將開(kāi)水灌入暖水瓶中，灌完開(kāi)水后，你又繼續(xù)洗衣服。洗衣服主任務(wù)水開(kāi)報(bào)警將開(kāi)水灌入暖水壺繼續(xù)洗衣服3

1、中斷在程序執(zhí)行過(guò)程中由于隨機(jī)事件的發(fā)生而被中斷運(yùn)行的情況，稱(chēng)為中斷

2、中斷系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)中斷功能的部件3、中斷源就是能發(fā)出中斷請(qǐng)求、引起中斷的設(shè)備或信號(hào)。中斷源主要有：

故障源；外圍設(shè)備；實(shí)時(shí)控制信號(hào)；斷點(diǎn).44、中斷請(qǐng)求(中斷申請(qǐng))中斷源向CPU提出的處理請(qǐng)求。7、中斷返回5、中斷響應(yīng)過(guò)程CPU暫時(shí)中止自身事物，轉(zhuǎn)去執(zhí)行事件處理的過(guò)程6、中斷服務(wù)(中斷處理)對(duì)事件處理的整個(gè)過(guò)程事件處理完畢，CPU再回到原程序被終止的地方，繼續(xù)執(zhí)行主程序8、中斷服務(wù)程序響應(yīng)中斷后，CPU執(zhí)行的處理程序5二、中斷的用途

1、解決高速CPU與低速外設(shè)的匹配問(wèn)題2、及時(shí)處理突發(fā)事件突發(fā)事件：電源掉電、負(fù)荷超載、硬件故障、運(yùn)算溢出等3、實(shí)時(shí)控制4、實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系5、實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)系6三、中斷響應(yīng)和中斷處理過(guò)程一個(gè)完整的中斷過(guò)程包括：中斷處理:CPU暫?，F(xiàn)行程序，將PC中下一條指令的地址入棧保護(hù)，響應(yīng)中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序；中斷服務(wù)程序首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，然后執(zhí)行。中斷請(qǐng)求:首先中斷源提出中斷申請(qǐng)中斷優(yōu)先、中斷響應(yīng):在中斷允許的情況下，CPU先響應(yīng)級(jí)別高的中斷源提出的中斷請(qǐng)求，處理完畢后，再響應(yīng)級(jí)別較低的。中斷返回:回復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，最后返回主程序7第二節(jié)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及中斷控制一、中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8（一）中斷源8051單片機(jī)有5個(gè)中斷請(qǐng)求源：?jiǎn)纹瑱C(jī)INT0或外部輸入中斷源INT0(P3.2)INT1或外部輸入中斷源INT1(P3.3)T0片內(nèi)定時(shí)器T0的溢出T1片內(nèi)定時(shí)器T1的溢出串行口片內(nèi)串行口發(fā)送或接收中斷源9（二）中斷控制1)TCON(定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器)中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON位地址8FH8DH8BH8AH89H88H①I(mǎi)T0/IT1：外部中斷0/1的中斷觸發(fā)方式控制位當(dāng)IT0(IT1)=1時(shí)，為脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效，即負(fù)跳變（1→0）有效。當(dāng)IT0(IT1)=0時(shí)，為電平觸發(fā)方式，低電平有效。由軟件置“1”或清“0”?？赏ㄟ^(guò)位操作指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.中斷請(qǐng)求標(biāo)志10TF1TF0IE1IT1IE0IT0D7D6D5D4D3D2D1D0TCON位地址8FH8DH8BH8AH89H88H②IE0/IE1：外部中斷0/1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)IT0(IT1)=0為電平觸發(fā)方式時(shí)，若外部中斷0為低電平，則對(duì)IE0(IE1)置1，否則清0；當(dāng)IT0(IT1)=1時(shí)，為脈沖觸發(fā)方式，若第一個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到外部中斷為高電平，第二個(gè)機(jī)器周期檢測(cè)到外部中斷為低電平時(shí)，對(duì)IE0(IE1)置1，否則清0。11TF1TF0IE1IT1IE0IT0TCON位地址8FH8DH8BH8AH89H88H③TF0/TF1：T0或T1的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)啟動(dòng)T0或T1計(jì)數(shù)后，從初始值開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件對(duì)TF0(TF1)置位，表示內(nèi)部T0或T1向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)CPU響應(yīng)TF0(TF1)中斷時(shí)，由硬件自動(dòng)對(duì)TF0(TF1)清零。也可用軟件查詢(xún)?cè)摌?biāo)志位，然后用軟件清零。122)SCON(串行口控制寄存器)中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TIRISCON位地址99H98H①RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位

當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；請(qǐng)求中斷在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。CLRRI或ANLSCON，#0FEH13TIRISCON位地址99H98H②TI：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，用軟件清“0”。CLRTI或ANLSCON,#0FDH142.中斷允許控制標(biāo)志位單片機(jī)對(duì)中斷源的開(kāi)放或關(guān)閉是由中斷允許控制寄存器IE進(jìn)行控制EAESET1EX1ET0EX0IE位地址AFHACHABHAAHA9HA8H①EA：中斷允許總控制位。EA=0：屏蔽所有中斷請(qǐng)求；EA=1：CPU開(kāi)放所有中斷請(qǐng)求；15EAESET1EX1ET0EX0IE位地址AFHACHABHAAHA9HA8H②EX0(EX1)：外部中斷0/1允許控制位EX0(EX1)=1：外部中斷0/1允許EX0(EX1)=0：外部中斷0/1禁止③ET0(ET1)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0/1中斷允許控制位ET0(ET1)=0，禁止定時(shí)/計(jì)數(shù)0/1中斷ET0(ET1)=1，允許定時(shí)/計(jì)數(shù)0/116EAESET1EX1ET0EX0IE位地址AFHACHABHAAHA9HA8H④

ES：串行中斷允許控制位ES=0，串行中斷禁止ES=1，串行中斷允許17例1，假設(shè)允許T0和T1中斷，禁止其他中斷，請(qǐng)?jiān)O(shè)置IE的值。EAESET1EX1ET0EX0

解：(IE)=8AH1)字節(jié)操作指令：MOVIE,#8AH或MOVA8H,#8AH2)位操作指令：SETBET0SETBET1SETBEA183.中斷優(yōu)先級(jí)控制標(biāo)志位PSPT1PX1PT0PX0IP位地址BCHBBHBAHB9HB8H串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位，PS=1，為高；PS=0為低T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位說(shuō)明：以上各位與IE的低五位相對(duì)應(yīng)，為“1”時(shí)為高級(jí)。初始化編程時(shí)，由軟件確定。19PSPT1PX1PT0PX0IP位地址BCHBBHBAHB9HB8H注意：當(dāng)單片機(jī)復(fù)位后，IP=00H，故所有的中斷都是低優(yōu)先級(jí)中斷?？赏ㄟ^(guò)軟件對(duì)中斷源設(shè)置優(yōu)先級(jí)。例如，SETBPT0CLRPX0等。20中斷源的矢量地址及優(yōu)先級(jí)排序中斷系統(tǒng)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)處理原則1）不同級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，先高后低；2）處理低級(jí)中斷又收到高級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí)，停低轉(zhuǎn)高；3）處理高級(jí)中斷又收到低級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí)，高不踩低；4）同級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，按上表的順尋內(nèi)部查詢(xún)；21例2：若要求中斷源T0，T1，INT0和INT1允許中斷，禁止串行口中斷，將T0，T1設(shè)為高優(yōu)先級(jí)，INT0，INT1設(shè)為低優(yōu)先級(jí)。試確定IE、IP控制字。解：EX0ET0EX1ET1ESEA111101IEPX0PT0PX1PT1PSIP010100故：IE=10001111=8FHIP=00001010=0AH000022（三）中斷響應(yīng)過(guò)程1、中斷響應(yīng)條件1）中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求；2）中斷中允許位EA=1，即CPU開(kāi)放中斷；3）發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源所對(duì)應(yīng)位為1，即,開(kāi)放中斷；232、編寫(xiě)中斷服務(wù)程序注意事項(xiàng)1）在相應(yīng)中斷服務(wù)程序入口地址放一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)指令LJMP，若在2KB范圍內(nèi)轉(zhuǎn)移，可使用短跳轉(zhuǎn)AJMP;2）對(duì)一些中斷源，CPU在響應(yīng)中斷后會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，如TF0、TF1和邊沿觸發(fā)方式下的IE0、IE1。對(duì)串行接口中斷必須由用戶(hù)在中斷服務(wù)程序中用軟件清除相應(yīng)標(biāo)志位。如CLRTI對(duì)電平觸發(fā)的外部中斷需要利用外接電路來(lái)撤除中斷請(qǐng)求信號(hào)。3）在中斷服務(wù)程序中，用戶(hù)應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息；4）在中斷服務(wù)程序從矢量地址開(kāi)始執(zhí)行，最后一條指令應(yīng)是返回指令“RETI”;24第三節(jié)中斷應(yīng)用舉例1.邊沿觸發(fā)方式中斷處理實(shí)現(xiàn)如圖：要求用4個(gè)燈對(duì)應(yīng)顯示4個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)打開(kāi)，燈滅；開(kāi)關(guān)閉合，燈亮。由另一個(gè)開(kāi)關(guān)控制中斷申請(qǐng)，要求每申請(qǐng)一次，完成一個(gè)讀寫(xiě)過(guò)程，使指示燈與開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)。驅(qū)動(dòng)門(mén)，調(diào)節(jié)電流25ORG0000HAJMPMAIN

ORG0003H

MOVA,#0FFHMOVP1,A

MOVA,P1SWAPAMOVP1,A

RETIORG1000HMAIN:SETBIT0SETBEX0SETBEAHERE:AJMPHEREEND262.電平觸發(fā)中斷處理實(shí)現(xiàn)中斷申請(qǐng)撤銷(xiāo)線(xiàn)向CPU申請(qǐng)中斷ORG0000HAJMPMAIN

ORG0003H

AJMPW1ORG0050HMAIN:CLRIT0

SETBP3.0

SETBEX0SETBEAHERE:AJMPHERE;INT0的電平觸發(fā)方式;D觸發(fā)器工作RD,SD為高電平時(shí)，D工作27中斷申請(qǐng)撤銷(xiāo)線(xiàn)向CPU申請(qǐng)中斷ORG0100H