第05章MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng).ppt

1、中斷的概念 MCS-51的中斷系統(tǒng) 中斷源和中斷標(biāo)志 中斷的允許和優(yōu)先權(quán) 中斷的處理過(guò)程 外部中斷源的擴(kuò)展 中斷的應(yīng)用,第章中斷系統(tǒng),本章內(nèi)容,Single Chip Microcomputer,中斷的基本概念,日常生活中斷的例子 單片機(jī)中的中斷概念 中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),日常中斷的例子,返回,你正在專(zhuān)心看書(shū)，突然電話(huà)鈴響，于是你記下正在看的書(shū)的頁(yè)數(shù)，去接電話(huà)，接完電話(huà)后再回來(lái)接著看書(shū)。,計(jì)算機(jī)中的中斷概念,返回,中斷是指當(dāng)CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)的時(shí)候，如果系統(tǒng)發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停當(dāng)前正在處理的工作而去處理這個(gè)緊急事件，待事件處理完成后，再回到原來(lái)中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)被中斷的程序，這個(gè)

2、過(guò)程 。 將能引起中斷的事件稱(chēng)為中斷源。 CPU現(xiàn)行運(yùn)行的程序稱(chēng)為主程序。 處理隨機(jī)事件的程序稱(chēng)為中斷服務(wù)子程序。,中斷過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示,中斷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),分時(shí)操作 CPU可以同多個(gè)外設(shè)“同時(shí)”工作 實(shí)時(shí)處理 CPU及時(shí)處理隨機(jī)事件 故障處理 電源掉電、存儲(chǔ)出錯(cuò)、運(yùn)算溢出,MCS-51中斷系統(tǒng),中斷源 中斷標(biāo)志 中斷允許 中斷優(yōu)先級(jí) MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中斷寄存器,MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷源,8051單片機(jī)有5個(gè)中斷請(qǐng)求源：,單片機(jī),MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷標(biāo)志,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中斷標(biāo)志位,每一個(gè)中斷源都有相應(yīng)的

3、中斷標(biāo)志位； 某一個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷，相應(yīng)中斷標(biāo)志位置1。,中斷矢量,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷允許,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中斷標(biāo)志位,EA總中斷允許位，EA=1開(kāi)放所有中斷，EA=0，禁止所有中斷； 某一個(gè)中斷源還有相應(yīng)的中斷允許位，1允許相應(yīng)中斷源的中斷，0禁止相應(yīng)中斷源的中斷。,中斷允許,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,MCS-51的中斷系統(tǒng)中斷優(yōu)先級(jí),CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中斷源,中

4、斷標(biāo)志位,單片機(jī)中有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即高優(yōu)先級(jí)中斷和低優(yōu)先級(jí)中斷，前者優(yōu)先權(quán)高于后者（在程序中設(shè)置，相應(yīng)位=1，為高優(yōu)先級(jí)）； 同一優(yōu)先級(jí)別的中斷源按照自然優(yōu)先級(jí)順序確定優(yōu)先級(jí)別（硬件形成，無(wú)法改變）。,中斷允許,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然優(yōu)先級(jí),優(yōu)先控制,PS,PT0,PX0,PX1,PT1,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,TI,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然優(yōu)先級(jí),矢量地址,高級(jí)中斷請(qǐng)求,自然優(yōu)先級(jí),矢量地址,低級(jí)中斷請(qǐng)求,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,MCS-51的中斷控制系

5、統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,中斷標(biāo)志位,中斷源允許,總允許,中斷優(yōu)先級(jí),TCON寄存器中斷請(qǐng)求控制寄存器,TCON,IT0/IT1：外部中斷0/1請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位。1為脈沖觸 發(fā)，下降沿有效。0為電平觸發(fā)，低電平有效。 IE0/IE1：外中斷/請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)CPU采樣到（）端出現(xiàn)有效中斷請(qǐng)求時(shí)，IE0（IE1）位由硬件置“1”。當(dāng)中斷響應(yīng)完成轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，由硬件把IE0（或IE1）清零。 TR0/TR1：定時(shí)器運(yùn)行控制位。0停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作，1啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。,TCON寄存器中斷請(qǐng)求控制寄存器,注意：該寄存器可以位尋址。,TF0/TF1：計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。當(dāng)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢 出時(shí)，相應(yīng)的

6、溢出標(biāo)志位由硬件置“1”。當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)后，由硬件自動(dòng)清“0”。計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位的使用有兩種情況：采用中斷方式時(shí)，作中斷請(qǐng)求標(biāo)志位來(lái)使用；采用查詢(xún)方式時(shí)，作查詢(xún)狀態(tài)位來(lái)使用。,返回,TI (SCON.1)串行發(fā)送中斷標(biāo)志。 RI (SCON.0)串行接收中斷標(biāo)志。,SCON寄存器串行中斷控制寄存器,SCON 98H,注意：該寄存器可以位尋址。,IE寄存器中斷屏蔽寄存器,IE A8H,例：允許定時(shí)器T0中斷： SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H,注意：該寄存器可以位尋址。,PS：串行口的中斷優(yōu)先級(jí)控制位?！?”為低優(yōu)先級(jí),“1”為高優(yōu)先級(jí)。 PT1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的中

7、斷優(yōu)先級(jí)控制位?！?”為低優(yōu)先級(jí),“1”為高優(yōu)先級(jí)。 PT1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級(jí)控制位?！?”為低優(yōu)先級(jí),“1”為高優(yōu)先級(jí)。 PT0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位?！?”為低優(yōu)先級(jí),“1”為高優(yōu)先級(jí)。 PX0：外部中斷0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位?！?”為低優(yōu)先級(jí),“1”為高優(yōu)先級(jí)。 同級(jí)中優(yōu)先權(quán)次序從高到低依次為：、T0、T1、RI/TI。,IP寄存器中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器,IP B8H,IP寄存器中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器,51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)高級(jí)和低級(jí) 專(zhuān)用寄存器IP為中斷優(yōu)先級(jí)寄存器，用戶(hù)可用軟件設(shè)定 相應(yīng)位為1，對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)置為高優(yōu)先級(jí)，相應(yīng)位為0，對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)置為

8、低優(yōu)先級(jí) 系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，均為低優(yōu)先級(jí) 該寄存器可以位尋址,中斷處理過(guò)程,中斷處理過(guò)程分為三個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。 中斷響應(yīng) 中斷處理(又稱(chēng)中斷服務(wù)) 中斷返回 中斷請(qǐng)求的撤除,CPU響應(yīng)中斷的基本條件,有中斷源提出中斷請(qǐng)求； 中斷總允許位EA1，即CPU中斷開(kāi)放； 申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷沒(méi)有被屏蔽； CPU沒(méi)有響應(yīng)同級(jí)或更高優(yōu)先級(jí)的中斷； 當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束； 如果正在執(zhí)行的指令是RETI或訪(fǎng)問(wèn)IE、IP指令。CPU在執(zhí)行RETI或訪(fǎng)問(wèn)IE、IP指令后，至少還需要再執(zhí)行一條其它指令后才會(huì)響應(yīng)中斷請(qǐng)求。,中斷響應(yīng),中斷響應(yīng)：在滿(mǎn)足CPU的中斷響應(yīng)條件之后，CPU對(duì)中

9、斷源中斷請(qǐng)求予以處理。 中斷響應(yīng)過(guò)程： 保護(hù)斷點(diǎn)地址；,把程序轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序的入口地址(通常稱(chēng)矢量地址)。,特別注意：這些工作是硬件自動(dòng)完成的！,斷點(diǎn)地址,中斷服務(wù)子程序的入口地址,中斷響應(yīng),中斷服務(wù)子程序入口地址又稱(chēng)為中斷矢量或中斷向量。,單片機(jī)中5個(gè)中斷源的矢量地址是固定的，不能改動(dòng)。,斷點(diǎn)地址,中斷服務(wù)子程序的入口地址,程序存儲(chǔ)器ROM,0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H),0023H：串行口中斷入口,0003H：外部中斷0入口,000BH：定時(shí)器0溢出中斷入口,0013H：外部中斷1入口,001BH：定時(shí)器1溢出中斷入口,002AH,使用時(shí)，通常在這些入口地址處存放

10、一條長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)LCALL addr16指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶(hù)安排的中斷服務(wù)程序起始地址上去！,程序存儲(chǔ)器ROM,0000H：復(fù)位后，程序的入口地址(PC=0000H),0023H：串行口中斷入口,0003H：外部中斷0入口,000BH：定時(shí)器0溢出中斷入口,0013H：外部中斷1入口,001BH：定時(shí)器1溢出中斷入口,002AH,包含T0中斷服務(wù)子程序的程序結(jié)構(gòu)： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 0100H MAIN: . . . INTT0:. . . RETI END,AJMP MAIN,AJMP INTT0,中斷處理,中斷服務(wù)程序從入

11、口地址開(kāi)始執(zhí)行，直到返回指令RETI為止，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為中斷處理(或中斷服務(wù))。 中斷服務(wù)子程序一般包括兩部分內(nèi)容，一是保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，二是處理中斷源的請(qǐng)求。,入口地址,RETI,中斷處理,INTT0: PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW 中斷源服務(wù) POP PSW POP DPL POP DPH POP ACC RETI,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),中斷處理過(guò)程示意圖,中斷源發(fā)中斷請(qǐng)求,中斷響應(yīng)條件 是否滿(mǎn)足？,中斷是否受阻？,把PC斷點(diǎn)地址壓入堆棧,相應(yīng)中斷源的中斷入口地址送入PC，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序,N,Y,Y,N,由硬件 自動(dòng)完成,關(guān)中斷,保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),中斷服務(wù),開(kāi)

12、中斷,關(guān)中斷,恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng),開(kāi)中斷,中斷返回,斷點(diǎn)地址由堆棧彈入PC,中斷服務(wù)程序,中斷返回,中斷返回是指中斷服務(wù)完后，計(jì)算機(jī)返回到原來(lái)暫停的位置(即斷點(diǎn))，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。 中斷返回由專(zhuān)門(mén)的中斷返回指令RETI來(lái)實(shí)現(xiàn)。,中斷返回,RETI指令功能：把斷點(diǎn)地址取出，送回到程序計(jì)數(shù)器PC中去。另外，它還通知中斷系統(tǒng)已完成中斷處理，將清除優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。 特別注意：不能用RET指令代替RETI指令！,中斷響應(yīng)時(shí)間,中斷響應(yīng)時(shí)間是指CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)到轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序所需要的時(shí)間。 注: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，最長(zhǎng)為8個(gè)機(jī)器周期。若CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)正好是

13、一條指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，且不是RETI或訪(fǎng)問(wèn)IE、IP指令，則不需等待就可以立即響應(yīng)。,外部中斷源的擴(kuò)展,單片機(jī)僅有兩個(gè)外部中斷輸入端. 可用三種方法擴(kuò)展: 1. 定時(shí)器T0,T1。（工作在計(jì)數(shù)方式下） 2. 中斷和查詢(xún)結(jié)合。 3.外接中斷控制芯片（如8259）進(jìn)行擴(kuò)展。,1用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器作外部中斷源,MSC-51單片機(jī)有兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，計(jì)數(shù)輸入端T1（T0）發(fā)生負(fù)跳變時(shí)將使計(jì)數(shù)器加1。利用此特性，適當(dāng)設(shè)置計(jì)數(shù)器初值，就可以把計(jì)數(shù)輸入端T1（T0）作為外部中斷輸入端。例如，將定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為工作方式2計(jì)數(shù)模式，計(jì)數(shù)初值設(shè)為0FFH，且允許中斷。

14、當(dāng)計(jì)數(shù)輸入端發(fā)生一個(gè)負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1，便發(fā)生溢出，從而產(chǎn)生中斷。,ORG 0100H MOV TMOD，#06H ；設(shè)置定時(shí) 器T0為工作方式2、計(jì)數(shù)模式 MOV TH0，#0FFH ；設(shè)置計(jì)數(shù)器初值 MOV TL0，#0FFH SETB IT0 ；選擇跳變觸發(fā)方式 SETB ET0 ；允許定時(shí)器中斷 SETB EA ；CPU開(kāi)中斷 SETB TR0 ；啟動(dòng)定時(shí)器T0,初始化程序如下：,以上程序執(zhí)行后，當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0計(jì)數(shù)輸入端發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，TL0加1，產(chǎn)生溢出，標(biāo)志位TF0置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，同時(shí)TH0的值重新送入TL0，保證下一次中斷過(guò)程的順利進(jìn)行。這樣T0端相當(dāng)于脈沖方式

15、的外部中斷請(qǐng)求輸入端。同理T1也可以實(shí)現(xiàn)外部中斷源的擴(kuò)展。 注：用本方法擴(kuò)展外部中斷源是以占用內(nèi)部定時(shí)中斷為代價(jià)的。只有當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器空閑時(shí)才能使用。,2查詢(xún)方式擴(kuò)展外部中斷源,當(dāng)外部中斷源較多時(shí)，可以采用查詢(xún)方式擴(kuò)展外部中斷源。把多個(gè)中斷源通過(guò)硬件（或非門(mén)）引入外部中斷源輸入端（INT0或INT1），同時(shí)將中斷源連接到某I/O接口。這樣，每個(gè)中斷源都可能引起中斷，在中斷服務(wù)程序中通過(guò)軟件查詢(xún)I/O口，便可以確定哪一個(gè)是正在申請(qǐng)的中斷源，查詢(xún)的次序則由中斷源優(yōu)先級(jí)決定，這樣可實(shí)現(xiàn)多個(gè)外部中斷源的擴(kuò)展。 例如，通過(guò)OC門(mén)實(shí)現(xiàn)外部中斷源擴(kuò)展的基本原理如下圖所示。當(dāng)外部擴(kuò)展中斷源的任何一個(gè)中斷申請(qǐng)信

16、號(hào)置為低電平時(shí)，其對(duì)應(yīng)的OC門(mén)輸出為低，使有效，申請(qǐng)中斷。有中斷后，軟件查詢(xún)P1口狀態(tài)，決定是哪一個(gè)中斷源。查詢(xún)次序決定優(yōu)先級(jí)。,參考程序如下：,ORG 0003H LJMP INTER_PRO ORG 0100H INTER_PRO: JNB P1.0 ，SUB0_PRO JNB P1.1， SUB1_PRO . JNB P1.7， SUB7_PRO,.中斷控制芯片（如）進(jìn)行擴(kuò)展,當(dāng)需要擴(kuò)展的外部中斷源比較多時(shí)，可以使用專(zhuān)用中斷控制器8259實(shí)現(xiàn)。一個(gè)8259可以直接擴(kuò)展8個(gè)中斷源，經(jīng)級(jí)聯(lián)后，最多可以擴(kuò)展64個(gè)中斷源。,中斷應(yīng)用舉例,【例】出租車(chē)計(jì)價(jià)器計(jì)程方法是車(chē)輪每運(yùn)轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，

17、從外中斷（P3.2）引腳輸入，行駛里程為輪胎周長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)圈數(shù)。設(shè)輪胎周長(zhǎng)為2m，試實(shí)時(shí)計(jì)算出租車(chē)行駛里程（單位米），數(shù)據(jù)存32H、31H、30H。 參考程序如下：,ORG 0000H;復(fù)位地址 LJMP STAT;轉(zhuǎn)初始化 ORG 0003H;中斷入口地址 LJMP INT;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 ORG 0100H ;初始化程序首地址 STAT: MOV SP,#60H ;置堆棧指針 SETB ITO;置邊沿觸發(fā)方式 MOV IP,#01H;置高優(yōu)先級(jí) MOV IE,#81H;開(kāi)中斷,MOV 30H,#0;里程計(jì)數(shù)器清0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 LJMP MAIN;轉(zhuǎn)主程序,并等待中斷 ORG 0200H;中斷服務(wù)子程序首地址 INT: PUSH Acc;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW MOV A,30H;讀低8位計(jì)數(shù)器 ADD A,#2;低8位計(jì)數(shù)器加2m MOV 30H,A;回存,CLR A ADDC A,31H;中8位計(jì)數(shù)器加進(jìn)位 MOV 31H,A;回存 CLR A ADDC A,32H;高8位計(jì)數(shù)器加進(jìn)位 MOV 32H,A;回存 POP PSW;恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) POP Acc RETI;中斷返回 MAIN: ,題目：