07MSC-51單片機的中斷系統(tǒng)

1、第07講：51單片機中斷系統(tǒng)，電子信息實驗教學(xué)中心。首先，中斷的基本概念。所謂中斷是指中央處理器對系統(tǒng)內(nèi)外發(fā)生的事件的響應(yīng)過程，即中央處理器暫時停止當前程序的執(zhí)行，并自動轉(zhuǎn)而執(zhí)行預(yù)先安排的服務(wù)子程序來處理該事件。當處理完成后，返回暫停程序的斷點，繼續(xù)執(zhí)行原程序。實現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。中斷系統(tǒng)是計算機的重要組成部分。中斷系統(tǒng)常用于實時控制和自動故障處理。中斷模式常用于傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)計算機與外部設(shè)備之間的人機聯(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題：(1)中斷源：中斷請求信號的來源。包括中斷請求信號的產(chǎn)生以及中央處理器如何有效地識別該信號。此外，要求中

2、斷請求信號產(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，中斷應(yīng)用不能由中央處理器多次響應(yīng)。這包括及時移除中斷請求信號。(2)中斷響應(yīng)和返回：在中央處理器接收到中斷請求信號后，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)場保護和其他問題。首先，中斷的基本概念；(3)優(yōu)先級控制：計算機應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是計算機實時測控應(yīng)用系統(tǒng)，通常有多個中斷源，每個中斷源所需的處理具有不同的優(yōu)先級。就像人們處理問題的思維一樣，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事件的過程中有更重要和緊急的事

3、件發(fā)生，我們應(yīng)該暫停處理當前的事件，轉(zhuǎn)而處理新的事件。這是要通過中斷系統(tǒng)優(yōu)先級控制來解決的問題。中斷優(yōu)先級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)過程(1)每條指令完成后，系統(tǒng)自動檢測到中斷請求信號，如果有中斷請求并且中央處理器處于中斷開啟狀態(tài)，它就響應(yīng)中斷。(2)為了保護現(xiàn)場，通常需要在保護現(xiàn)場之前關(guān)閉中斷，以防止現(xiàn)場被損壞。為了保護場景，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)，即對應(yīng)中斷源的服務(wù)。(4)恢復(fù)站點，用堆棧指令彈出堆棧中受保護的數(shù)據(jù)，在恢復(fù)站點前關(guān)閉中斷，防止站點被破壞。恢復(fù)站點后，應(yīng)該及時中斷。(5)返

4、回，此時，中央處理器將推入堆棧的斷點地址反彈回程序計數(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的外部引腳INT0和INT1輸入中斷請求信號時的中斷，即有兩個外部中斷源。輸入/輸出的中斷請求、實時事件的中斷請求、電源故障和設(shè)備故障的中斷請求都可以用作外部中斷源。外部中斷請求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)模式可以通過編程特殊功能寄存器TCON來選擇。接下來，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)的中斷請求標志位。當IE0(IE1)=1時，外部當Itx=1時，外部觸發(fā)器工作在“邊沿觸發(fā)”模式，當微控制器相應(yīng)引腳從“高”跳至“低”時，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(51個子系列)的內(nèi)部

6、中斷包括定時器/計數(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，當定時器/計數(shù)器T0和T1被定時或計數(shù)到由硬件自動設(shè)置的TCON的TF0或TF1時，一個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單片機沒有特殊的中斷開啟和關(guān)閉指令，對每個中斷源的中斷開啟或關(guān)閉由內(nèi)部中斷許可寄存器IE的每個位控制。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，屏蔽所有中斷請求；EA=1，打開中斷。環(huán)境影響評估的功能是使中斷許可形成兩級控制。也就是說，每個中斷源首先由EA位控制

7、；其次，它由每個中斷源的中斷許可主控制位控制。EA=1；/總中斷開始時間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:定時器/計數(shù)器T2的溢出中斷許可位，僅用于52個子系列，但不用于51個子系列。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:定時器/計數(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:定時器/計數(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)先級控制在單片機系統(tǒng)程序設(shè)計中，經(jīng)常使用多個中斷服務(wù)子程序。因此，涉及到一些問題：如果有多個滿足條件的中斷，哪個中斷服務(wù)子程序?qū)⑹紫缺挥|發(fā)？當一個中斷服務(wù)子程序被執(zhí)行時，另一個中斷發(fā)生。被執(zhí)行的中斷服務(wù)子程序應(yīng)該如何運行？3.中斷控制。MCS-51單片機的中斷源有兩個用戶可控制的中斷優(yōu)先級，從而實現(xiàn)兩級中斷嵌套。中斷系統(tǒng)遵循以下三條規(guī)則：(1)正在進行的中斷過程不能被相同級別或低優(yōu)先級的新中斷請求中斷，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，中央處理器不會響應(yīng)新的中斷請求。(2)正在進行的低優(yōu)先級中斷服務(wù)程序可以被高優(yōu)先級中斷請求中斷，從而實現(xiàn)兩級中斷嵌套。(3)當中央處理器同時收到幾個中斷請求時，它首先以最高優(yōu)先級響應(yīng)中斷請求。第三章。中斷控制：中斷優(yōu)先級控制寄存器PT2:定時器/計數(shù)器T2的中斷優(yōu)先級控制位，僅用于定時器2的子系列。串行端口的中斷優(yōu)先級控制位。PT1:定時器/計數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級控制位。PX1:外部中斷INT1的中斷優(yōu)先級控制位。PT0:定時器/計數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級控制位。PX0:外部中斷INT0的中斷優(yōu)先級控制位。IP，3。中斷控制，默認中斷優(yōu)先級，3。中斷控制，3。中斷響應(yīng)條件、過程和時間

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)沒有正在處理的對等或高級中斷。(2)當前指令一直執(zhí)行到最后一個機器周期并已結(jié)束。(3)如果當前指令是RETI指令或用于訪問工業(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)行另一個指令。3.中斷控制2。中央處理器響應(yīng)中斷后，硬件自動執(zhí)行以下功能操作：(1)根據(jù)中斷請求源的優(yōu)先級，將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器設(shè)置為1。(2)保護斷點，即將程序計數(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求標志(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，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)時間所謂的中斷響應(yīng)時間是指中央處理器檢測中斷請求信號并轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序入口所需的機器周期數(shù)。了解中斷響應(yīng)時間對實時測控應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。MCS-51單片機響應(yīng)中斷的最短時間為3個機器周期。如果中央處理器檢測到中斷請求信號恰好是指令的最后一個機器周期，它可以立即響應(yīng)而無需等待。所謂的響應(yīng)中斷是指內(nèi)部硬件執(zhí)行一個長的調(diào)用指令，需要2個機器周期，而檢測需要1個機器周期，因此開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序總共需要3個機器周期。使用中斷時應(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；5.啟用

13、全局中斷；4.中斷的使用。發(fā)生中斷時，中斷服務(wù)子程序1要完成的工作。清除中斷標志位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：藍色發(fā)光二極管=P14；sbit K1=P32主空隙(void)IE0=0；/清除int0中斷標志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；/打開時發(fā)光(1)；4。使用中斷，無效EXT0_int()中斷0 IE0=0/清除int0中斷標志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。在定時器部分的研究中，我們知道當定時器溢出時，將產(chǎn)生一個“溢出”標志，它實際上是定時器的中斷標志位T