單片機原理及應用設計（第二版）課件第五章

第5章單片機的中斷系統(tǒng)執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點中斷請求中斷響應執(zhí)行中斷處理程序中斷返回5.1中斷的概念5.1.1中斷的定義中斷是指計算機在正常執(zhí)行程序的過程中，由于種種事件的發(fā)生，從而產生了中斷請求信號，CPU暫時停止當前程序的執(zhí)行，轉而去處理突然發(fā)生的事件，事件處理完畢后，再返回去繼續(xù)執(zhí)行暫停的程序。

中斷系統(tǒng)的結構框圖

中斷的優(yōu)點：1．同步工作2．提高了CPU的工作效率3．實時處理5.1.2中斷源中斷源是指計算機與外部設備（打印機、鍵盤及其他部件）進行輸入/輸出數(shù)據(jù)交換時，需要向CPU發(fā)出中斷請求而引發(fā)的中斷請求信號。MCS-51系列單片機有5個中斷源中斷源入口地址具體入口如下：中斷源入口地址INT00003ＨT0000BHINT10013HT1001BHRI/TI0023H在這些單元中往往是一些跳轉指令，跳到真正的中斷服務程序，這是因為給每個中斷源安排的空間只有8個單元。1．外部中斷源80C51的兩個外部中斷源通過P3.2和P3.3兩個引腳引入，用于接收由外部原因產生的中斷信號。外部中斷0--INT0，由P3.2提供外部中斷1—INT1，由P3.3提供2．定時器中斷源定時器中斷源由內部定時器/計數(shù)器溢出產生，屬于內部中斷。T0溢出中斷：由片內定時/計數(shù)器0提供T1溢出中斷：由片內定時/計數(shù)器1提供

3．串行口中斷源串行口中斷RI/TI是由內部串行口產生的，屬于內部中斷。當串行口接收或發(fā)送串行數(shù)據(jù)時，串行口自動向CPU發(fā)出一個中斷請求，CPU響應中斷請求后轉入串行口中斷服務子程序，以實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)的傳送。5.1.3中斷的優(yōu)先級MCS-51有兩個中斷優(yōu)先級，對于每一個中斷請求源可編程為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷，可實現(xiàn)二級中斷嵌套。中斷響應的基本原則是：：（1）高優(yōu)先級不能被低優(yōu)先級中斷；（2）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷。（3）任何一種中斷（不管是高級還是低級），一旦得到響應，不會再被它的同級中斷所中斷。（4）兩個同一級的中斷源同時向CPU發(fā)出中斷申請，CPU通過內部硬件查詢，按自然優(yōu)先級確定優(yōu)先響應哪一個中斷要求。

自然優(yōu)先順序

中斷優(yōu)先級寄存器中斷優(yōu)先級寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H為“1”表示高級中斷，為“0”表示低級中斷PSPT1PX1PT0PX0BCHBBHBAHB9HB8HIP位地址

PS：串行口中斷優(yōu)先級控制位。PTl：定時計數(shù)器T1中斷優(yōu)先級控制位。PXl：外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位。PT0：定時計數(shù)器T0中斷優(yōu)先級控制位。PX0：外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位。

5.1.4中斷控制在中斷請求被響應前，中斷請求是由CPU鎖存在特殊功能寄存器TCON和SCON的相應中斷標志位中。與中斷控制有關的控制寄存器有四個：TCON----定時控制寄存器，IE----中斷允許控制寄存器，IP----中斷優(yōu)先級控制寄存器，SCON----及串行口控制寄存器。1．定時控制寄存器TCON

D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TF0IE1IT1IE0IT0中斷請求標志觸發(fā)方式選擇0低電平1下降沿1）TF1：T1溢出中斷標志。CPU響應中斷后，才由硬件自動清“0”。也可用軟件查詢該標志，并由軟件清“0”。2）TF0：T0溢出中斷標志。3）IE1：外部中斷1標志。IE1=1表明外部中斷1向CPU申請中斷。4）IE0：外部中斷0標志。5）ITl、IT0：外部中斷的中斷觸發(fā)方式控制位2．中斷允許控制寄存器IE

D7D6D5D4D3D2D1D0EAESET1EX1ET0EX00禁止，1允許字節(jié)地址為A8H3．串行口控制寄存器SCON

D7D6D5D4D3D2D1D0TIRI串行中斷請求標志1）TI：串行發(fā)送中斷標志。CPU將一個字節(jié)數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖器SBUF后啟動發(fā)送，每發(fā)送完一個串行幀，硬件置位TI。但CPU響應中斷后，并不能自動清除TI標志，必須由軟件清除。

2）RI：串行接收中斷標志。在串行口允許接收時，每接收完一個串行幀，硬件置位RI。同樣，CPU響應中斷后不會自動清除RI標志，必須由軟件清除。

5.1.5中斷響應1．CPU的中斷響應條件

①無同級或高級中斷正在服務；②當前指令周期結束，如果查詢中斷請求的機器周期不是當前指令的最后一個周期，則不行；③若現(xiàn)行指令是RETI、RET或訪問IE、IP指令，則需要執(zhí)行到當前指令及下一條指令方可響應。2.響應過程①置位中斷優(yōu)先級有效觸發(fā)器，即關閉同級和低級中斷②調用入口地址，斷點入棧，相當于LCALL指令③進入中斷服務程序。響應時間--從查詢中斷請求標志位到轉向中斷服務入口地址所需的機器周期數(shù)。（1）最快響應時間以外部中斷的電平觸發(fā)為最快。1個周期（查詢）＋2個周期（長調用LCALL）（2）最長時間若當前指令是RET、RETI和IP、IE指令，緊接著下一條是乘除指令發(fā)生，則最長為8個周期：2個周期執(zhí)行當前指令（其中含有1個周期查詢）＋4個周期乘除指令＋2個周期長調用＝8個周期。3．中斷處理

中斷處理（又稱中斷服務）程序從入口地址開始執(zhí)行，直到返回指令“RETI”為止，這個過程稱為中斷處理。此過程一般包括兩部分內容，一是保護現(xiàn)場，二是處理中斷源的請求。

4.中斷返回中斷處理程序的最后一條指令是RETI，它使CPU結束中斷處理程序的執(zhí)行，返回到斷點處，繼續(xù)執(zhí)行主程序。5.1.6中斷響應的撤除

1．硬件自動撤除在定時器中斷方式下，定時器溢出中斷標志TF0、TF1在中斷響應之時會被硬件自動撤除；在外部中斷的邊沿觸發(fā)工作方式下，外部中斷標志IE0、IE1在中斷響應之時會被硬件自動撤除。

2．軟件撤除串行口的中斷請求信號可以用軟件撤除。串行口的接收/發(fā)送中斷標志RI/TI需要在中斷響應后測試這兩個標志位的狀態(tài)。5.2外部中斷的使用

例：有5個外部中斷源，它們的優(yōu)先級排隊如下：X0（最高）、X1、X2、X3、X4（最低），這五個外部中斷源均為高電平申請中斷5.2.1外部中斷源的應用

ORG 0013H AJMP CXINT ……CXINT：PUSH PSW

PUSH A

ORL P1，#0FH

JBP1.0，ZINT1 JBP1.1，ZINT2

JBP1.2，ZINT3

JBP1.3，ZINT4FHZD：POP A

POP PSW

RETI…………ZINT1： …

…

LJMP FHZDZINT2： …

…

LJMP FHZDZINT3： …

例：在單片機的外部中斷0端接入一個單脈沖觸發(fā)器，每按一次單脈沖觸發(fā)器中的開關K，都會產生中斷。每次產生的中斷都會使P1口的數(shù)據(jù)左移一位，在P1口擴展了8個發(fā)光二極管，其起始狀態(tài)為P1.0口的發(fā)光二極管亮，其余端口的發(fā)光二極管滅。4．軟件

ORG 0000HAJMP MAINORG 0003H ；中斷服務程序入口地址

AJMP ZHD0ORG 0030HMAIN： MOV SP，#70H ；設置堆棧指針

SETB IT0 ；外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式

MOV IE，#10000001B ；開放外部中斷0

MOV A，#0FEH ；設置P1口的初始狀態(tài)LOOP： MOV P1，A

AJMP LOOP ；循環(huán)等待外部中斷ZHD0： MOV A，P1 ；中斷服務程序開始

RL A ；P1口的數(shù)據(jù)左移

MOV P1，A ；數(shù)據(jù)再送P1口

RETI ；中斷服務程序返回

END例：利用單片機擴展5個外部中斷源，中斷的優(yōu)先次序為X0～X4，其中X0接到外部中斷INT0上，X1～X4接到外部中斷INT1上；單片機的P1.4～P1.7接4個發(fā)光二極管用來作輸出指示；當有X1～X4其中一個外部中斷發(fā)生時，相應的發(fā)光二極管D1～D4點亮；當X0外部中斷發(fā)生時，4個發(fā)光二極管全亮。

ORG 0000HAJMP MAINORG 0003H ；中斷服務程序入口地址

AJMP ZHD0ORG 0013H ；中斷服務程序入口地址

AJMP ZHD1ORG 0030HMAIN：MOV SP，#70H SETB IT0 SETB IT1 MOV IP，#00000001B；外部中斷0最高優(yōu)先級

MOV IE，#10000101B；MOV A，#0FFH；關閉發(fā)光二極管

MOV P1，ALOOP：AJMP LOOP

ZHD0： PUSH PSW ；保護現(xiàn)場

PUSH A MOV A，#0FH ；4個發(fā)光二極管全亮

MOV P1，A POP A ；恢復現(xiàn)場

POP PSW RETI ；中斷返回ZHD1： PUSH PSW ；保護現(xiàn)場

PUSH A ORL P1，#0FH ；讀取P1口的低4位

JNB P1.0，IN1 ；中斷源查詢，并轉向相應的中斷服務程序

JNB P1.1，IN2 JNB P1.2，IN3 JNB P1.3，IN4FH1： POP A ；恢復現(xiàn)場

POP PSW RETIIN1： MOV A，#11101111B；中斷服務程序1

MOV P1，A ；D1發(fā)光二極管亮

AJMP FH1IN2： MOV A，#11011111B；中斷服務程序2

MOV P1，A ；D2發(fā)光二極管亮

AJMP FH1IN3： MOV A，#10111111B；中斷服務程序3

MOV P1，A ；D3發(fā)光二極管亮

AJMP FH1IN4： MOV A，#01111111B；中斷服務程序4

MOV P1，A ；D4發(fā)光二極管亮

AJMP FH1 END

5.2.2利用定時器擴展外部中斷源

在外部中斷源不夠用的情況下，可以把T0和T1引腳作為外部中斷請求輸入端，而定時器的溢出中斷作為外部中斷請求標志。例如：將定時器/計數(shù)器T1設置為方式2（自動恢復常數(shù)方式）外部計數(shù)方式，定時器的時間常數(shù)TH1、TL1的初值均為0FFH，允許T1中斷5.2.3多級外部中斷的擴展

74LS148是一種優(yōu)先權編碼器，其管腳如圖5-6所示。它具有8個輸人端（IR0～IR7），可用作8個外部中斷源的輸入端，A0～A2為3個編碼輸出端，GS為編碼器輸出瑞，EI為使能端（低電平有效）。在使能端EI為低電平時，只要其8個輸入端中任意一個輸入為低電平，就有一組相應的編碼從A0～A2輸出，且編碼器輸出端GS為低電平，如果8個輸入端同時有多個輸入，則A0