07MSC-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

1、第07講：51單片機(jī)中斷系統(tǒng)，電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。首先，中斷的基本概念。所謂中斷是指中央處理器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外發(fā)生的事件的響應(yīng)過(guò)程，即中央處理器暫時(shí)停止當(dāng)前程序的執(zhí)行，并自動(dòng)轉(zhuǎn)而執(zhí)行預(yù)先安排的服務(wù)子程序來(lái)處理該事件。當(dāng)處理完成后，返回暫停程序的斷點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行原程序。實(shí)現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)的重要組成部分。中斷系統(tǒng)常用于實(shí)時(shí)控制和自動(dòng)故障處理。中斷模式常用于傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的人機(jī)聯(lián)系。首先，中斷的基本概念，中斷系統(tǒng)需要解決以下基本問(wèn)題：(1)中斷源：中斷請(qǐng)求信號(hào)的來(lái)源。包括中斷請(qǐng)求信號(hào)的產(chǎn)生以及中央處理器如何有效地識(shí)別該信號(hào)。此外，要求中

2、斷請(qǐng)求信號(hào)產(chǎn)生一次，并且只能由中央處理器接收和處理一次，也就是說(shuō)，中斷應(yīng)用不能由中央處理器多次響應(yīng)。這包括及時(shí)移除中斷請(qǐng)求信號(hào)。(2)中斷響應(yīng)和返回：在中央處理器接收到中斷請(qǐng)求信號(hào)后，如何轉(zhuǎn)到特定的中斷服務(wù)子程序，以及在執(zhí)行中斷服務(wù)子程序后如何返回到被中斷的程序，以繼續(xù)正確執(zhí)行。中斷響應(yīng)和返回包括中央處理器響應(yīng)中斷的條件、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和其他問(wèn)題。首先，中斷的基本概念；(3)優(yōu)先級(jí)控制：計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)，通常有多個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源所需的處理具有不同的優(yōu)先級(jí)。就像人們處理問(wèn)題的思維一樣，我們希望重要和緊急的事件首先得到處理，如果目前在處理一個(gè)事件的過(guò)程中有更重要和緊急的事

3、件發(fā)生，我們應(yīng)該暫停處理當(dāng)前的事件，轉(zhuǎn)而處理新的事件。這是要通過(guò)中斷系統(tǒng)優(yōu)先級(jí)控制來(lái)解決的問(wèn)題。中斷優(yōu)先級(jí)的控制形成中斷嵌套。1.中斷的基本概念，MCS51中斷系統(tǒng)，1。中斷的基本概念，中斷響應(yīng)過(guò)程(1)每條指令完成后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)，如果有中斷請(qǐng)求并且中央處理器處于中斷開(kāi)啟狀態(tài)，它就響應(yīng)中斷。(2)為了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，通常需要在保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)之前關(guān)閉中斷，以防止現(xiàn)場(chǎng)被損壞。為了保護(hù)場(chǎng)景，堆棧指令通常用于將原始程序中使用的寄存器推入堆棧。(3)中斷服務(wù)，即對(duì)應(yīng)中斷源的服務(wù)。(4)恢復(fù)站點(diǎn)，用堆棧指令彈出堆棧中受保護(hù)的數(shù)據(jù)，在恢復(fù)站點(diǎn)前關(guān)閉中斷，防止站點(diǎn)被破壞。恢復(fù)站點(diǎn)后，應(yīng)該及時(shí)中斷。(5)返

4、回，此時(shí)，中央處理器將推入堆棧的斷點(diǎn)地址反彈回程序計(jì)數(shù)器，以便中央處理器繼續(xù)執(zhí)行剛才中斷的程序。第二，中斷源，MCS51單片機(jī)的中斷源，第二，中斷源(外部中斷)，1外部中斷外部中斷是指從單片機(jī)的外部引腳INT0和INT1輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)的中斷，即有兩個(gè)外部中斷源。輸入/輸出的中斷請(qǐng)求、實(shí)時(shí)事件的中斷請(qǐng)求、電源故障和設(shè)備故障的中斷請(qǐng)求都可以用作外部中斷源。外部中斷請(qǐng)求INT0和INT1有兩種觸發(fā)模式：電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。這兩種觸發(fā)模式可以通過(guò)編程特殊功能寄存器TCON來(lái)選擇。接下來(lái)，給出了TCON的位定義格式，并解釋了與中斷相關(guān)的定義位。第二，中斷源(外部中斷)，IT0(IT1):外部中斷0(

5、或1)觸發(fā)模式控制位。如果IT0(或IT1)設(shè)置為0，選擇外部中斷作為電平觸發(fā)模式；如果IT0(或IT1)設(shè)置為1，外部中斷被選擇為跳轉(zhuǎn)觸發(fā)模式。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，TCON，字節(jié)地址98H，二。中斷源(外部中斷)，IE0(IE1):外部中斷0(或1)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)IE0(IE1)=1時(shí)，外部當(dāng)Itx=1時(shí)，外部觸發(fā)器工作在“邊沿觸發(fā)”模式，當(dāng)微控制器相應(yīng)引腳從“高”跳至“低”時(shí)，系統(tǒng)將被觸發(fā)。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，TCON，字節(jié)地址98H，2。中斷源(內(nèi)部中斷)，是微控制器芯片內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。MCS-51單片機(jī)(51個(gè)子系列)的內(nèi)部

6、中斷包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷，以及串口的發(fā)送/接收中斷。如前所述，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1被定時(shí)或計(jì)數(shù)到由硬件自動(dòng)設(shè)置的TCON的TF0或TF1時(shí)，一個(gè)中斷被施加到中央處理器。3。中斷控制，1。中斷許可控制：MCS-51單片機(jī)沒(méi)有特殊的中斷開(kāi)啟和關(guān)閉指令，對(duì)每個(gè)中斷源的中斷開(kāi)啟或關(guān)閉由內(nèi)部中斷許可寄存器IE的每個(gè)位控制。工業(yè)工程位定義如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，工業(yè)工程，字節(jié)地址A8H，三。中斷控制，EA:中斷許可的總控制位。EA=0，屏蔽所有中斷請(qǐng)求；EA=1，打開(kāi)中斷。環(huán)境影響評(píng)估的功能是使中斷許可形成兩級(jí)控制。也就是說(shuō)，每個(gè)中斷源首先由EA位控制

7、；其次，它由每個(gè)中斷源的中斷許可主控制位控制。EA=1；/總中斷開(kāi)始時(shí)間EA=0；/總中斷關(guān)閉，D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，ET2:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的溢出中斷許可位，僅用于52個(gè)子系列，但不用于51個(gè)子系列。ET2=0，禁止T2中斷；ET2=1，允許T2中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，ES:串行端口中斷許可位。ES=0，禁止串行端口中斷；ES=1允許串行端口中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，ET1:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

8、T1的溢出中斷允許位。ET1=0，T1中斷被禁止；ET1=1，允許T1中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，EX1:外部中斷1(INT1)的中斷許可位。EX1=0，外部中斷1中斷被禁止；EX1=1，允許外部中斷1中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，ET0:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出中斷允許位。ET0=0，T0中斷被禁止；ET0=1，允許T0中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，III。中斷控制，EX0:外部中斷0(INT0)的中斷許可位。EX0=

9、0，禁止外部中斷0中斷；EX0=1允許外部中斷0中斷。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，IE，字節(jié)地址A8H，3。中斷控制，2。中斷優(yōu)先級(jí)控制在單片機(jī)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)常使用多個(gè)中斷服務(wù)子程序。因此，涉及到一些問(wèn)題：如果有多個(gè)滿(mǎn)足條件的中斷，哪個(gè)中斷服務(wù)子程序?qū)⑹紫缺挥|發(fā)？當(dāng)一個(gè)中斷服務(wù)子程序被執(zhí)行時(shí)，另一個(gè)中斷發(fā)生。被執(zhí)行的中斷服務(wù)子程序應(yīng)該如何運(yùn)行？3.中斷控制。MCS-51單片機(jī)的中斷源有兩個(gè)用戶(hù)可控制的中斷優(yōu)先級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。中斷系統(tǒng)遵循以下三條規(guī)則：(1)正在進(jìn)行的中斷過(guò)程不能被相同級(jí)別或低優(yōu)先級(jí)的新中斷請(qǐng)求中斷，并且在中斷服務(wù)程序結(jié)束、返回主程序并執(zhí)行主程序

10、中的指令之前，中央處理器不會(huì)響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。(2)正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序可以被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求中斷，從而實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。(3)當(dāng)中央處理器同時(shí)收到幾個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，它首先以最高優(yōu)先級(jí)響應(yīng)中斷請(qǐng)求。第三章。中斷控制：中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器PT2:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的中斷優(yōu)先級(jí)控制位，僅用于定時(shí)器2的子系列。串行端口的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT1:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX1:外部中斷INT1的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT0:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX0:外部中斷INT0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。IP，3。中斷控制，默認(rèn)中斷優(yōu)先級(jí)，3。中斷控制，3。中斷響應(yīng)條件、過(guò)程和時(shí)間

11、，1。中斷響應(yīng)條件。中斷源已啟用。總中斷IE已啟用。遇到每次中斷的物理事件。微控制器能夠響應(yīng)中斷：(1)沒(méi)有正在處理的對(duì)等或高級(jí)中斷。(2)當(dāng)前指令一直執(zhí)行到最后一個(gè)機(jī)器周期并已結(jié)束。(3)如果當(dāng)前指令是RETI指令或用于訪問(wèn)工業(yè)工程和工業(yè)工程的指令，則該指令已經(jīng)被執(zhí)行，并且在該指令被執(zhí)行之后立即執(zhí)行另一個(gè)指令。3.中斷控制2。中央處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動(dòng)執(zhí)行以下功能操作：(1)根據(jù)中斷請(qǐng)求源的優(yōu)先級(jí)，將相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器設(shè)置為1。(2)保護(hù)斷點(diǎn)，即將程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容推入棧中保存。(3)清除可由內(nèi)部硬件清除的中斷請(qǐng)求標(biāo)志(IE0、IE1、TF0、TF1)。(4)將響應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口

12、地址發(fā)送給PC機(jī)，然后轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序執(zhí)行。中斷響應(yīng)時(shí)間所謂的中斷響應(yīng)時(shí)間是指中央處理器檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào)并轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序入口所需的機(jī)器周期數(shù)。了解中斷響應(yīng)時(shí)間對(duì)實(shí)時(shí)測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。MCS-51單片機(jī)響應(yīng)中斷的最短時(shí)間為3個(gè)機(jī)器周期。如果中央處理器檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)恰好是指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，它可以立即響應(yīng)而無(wú)需等待。所謂的響應(yīng)中斷是指內(nèi)部硬件執(zhí)行一個(gè)長(zhǎng)的調(diào)用指令，需要2個(gè)機(jī)器周期，而檢測(cè)需要1個(gè)機(jī)器周期，因此開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序總共需要3個(gè)機(jī)器周期。使用中斷時(shí)應(yīng)考慮以下步驟：1 .應(yīng)該使用哪些中斷源；2.這些中斷源的中斷觸發(fā)模式；4.中斷源的優(yōu)先級(jí)；5.啟用

13、全局中斷；4.中斷的使用。發(fā)生中斷時(shí)，中斷服務(wù)子程序1要完成的工作。清除中斷標(biāo)志位2。禁用全局中斷(如有必要)3。禁用該中斷源4的中斷使能。運(yùn)行自定義中斷服務(wù)子程序5。重新啟用該中斷源6的中斷啟用。啟用全局中斷。如果是，4。中斷的使用，示例1。使用中斷方法關(guān)閉發(fā)光二極管燈：藍(lán)色發(fā)光二極管=P14；sbit K1=P32主空隙(void)IE0=0；/清除int0中斷標(biāo)志IT0=1；/下降沿觸發(fā)中斷EX0=1；/int0中斷使能EA=1；/系統(tǒng)中斷使能led=0；/打開(kāi)時(shí)發(fā)光(1)；4。使用中斷，無(wú)效EXT0_int()中斷0 IE0=0/清除int0中斷標(biāo)志EX0=0；/int0中斷禁用led=1；/指示燈熄滅EX0=1；/int0中斷使能。四.中斷的使用。在定時(shí)器部分的研究中，我們知道當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)“溢出”標(biāo)志，它實(shí)際上是定時(shí)器的中斷標(biāo)志位T