STC89C52單片機(jī)中斷系統(tǒng).pptx

1、5.1 中斷概念 5.2 5.2 STC89C52單片機(jī)中斷系統(tǒng) 5.2.1中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 5.2.2 中斷源 5.2.3 中斷請(qǐng)求標(biāo)志 5.2.4 中斷控制寄存器 5.3 中斷響應(yīng) 5.3.1 中斷響應(yīng)條件 5.3.2 外部中斷響應(yīng)時(shí)間 5.3.3 中斷請(qǐng)求的撤銷 5.4中斷程序的設(shè)計(jì),本章主要內(nèi)容：敘述中斷概念和基本的中斷術(shù)語，介紹STC89C52單片機(jī)中斷系統(tǒng)的組成，詳細(xì)敘述與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器各位功能和作用，敘述中斷響應(yīng)的硬件處理過程、中斷響應(yīng)的條件、外部中斷響應(yīng)時(shí)間、中斷請(qǐng)求撤銷的方法，敘述中斷服務(wù)子程序設(shè)計(jì)要考慮的幾個(gè)問題、采用中斷時(shí)的主程序結(jié)構(gòu)、中斷服務(wù)子程序的流程，最后以邊

2、沿觸發(fā)的外部中斷仿真示例結(jié)束,中斷定義：,當(dāng)機(jī)器正在執(zhí)行程序的過程中，一旦遇到一些異常或特殊請(qǐng)求時(shí)，就停止正在執(zhí)行的程序，而轉(zhuǎn)入必要的處理，并在處理完畢后，立即返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。,中斷響應(yīng)過程,圖5-1,關(guān)于中斷有如下術(shù)語： 中斷源：發(fā)出中斷請(qǐng)求的設(shè)備稱為中斷請(qǐng)求源，簡(jiǎn)稱中斷源。 中斷向量：所謂中斷向量就是中斷服務(wù)程序的入口地址。 中斷響應(yīng)：對(duì)于中斷請(qǐng)求給出的處理。 中斷嵌套：在中斷服務(wù)程序中又響應(yīng)了其它中斷請(qǐng)求，該過程稱為中斷嵌套。,高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求可以打斷低優(yōu)先級(jí)中斷，反之，低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求不可以打斷高優(yōu)先級(jí)及同優(yōu)先級(jí)中斷。當(dāng)兩個(gè)相同優(yōu)先級(jí)中斷同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，將由查詢次序來決定系統(tǒng)先響應(yīng)哪個(gè)中

3、斷。,中斷嵌套實(shí)現(xiàn)過程:,圖5-2,5.2 STC89C52單片機(jī)中斷系統(tǒng),5.2.1中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) STC89C51RC/RD+ 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5-2所示，該中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷標(biāo)志、中斷允許控制寄存器和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器等構(gòu)成。,5.2.2 中斷源,傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)5個(gè)基本中斷源為： 外部中斷0（ ），中斷服務(wù)程序入口地址為0003H，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE0。 定時(shí)器 0，中斷服務(wù)程序入口地址為000BH，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF0。 外部中斷1（ ），中斷服務(wù)程序入口地址為0013H，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE1 定時(shí)器 1，中斷服務(wù)程序入口地址為001BH，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF

4、1。 串行口中斷（UART），中斷服務(wù)程序入口地址為0023H，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TI和RI，,STC89C52單片機(jī)在5個(gè)中斷源基礎(chǔ)上增加三個(gè)中斷源為： 定時(shí)器 2，中斷服務(wù)程序入口地址為002BH，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為TF2和EXF2。 外部中斷2（ ），中斷服務(wù)程序入口地址為0033H，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE2。 外部中斷3（ ），中斷服務(wù)程序入口地址為003BH，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為IE3。 注意：此處INTi(i=0，1，2，3)，低電平有效。當(dāng)外部有中斷觸發(fā)信號(hào)時(shí)，硬件自動(dòng)將標(biāo)志IEi（i=0，1，2，3）置1，定時(shí)器i（i=0，1，2）當(dāng)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，硬件自動(dòng)將標(biāo)志TFi（i=0，1，2）置1。,表

5、5-1 中斷源、中斷向量地址和中斷請(qǐng)求標(biāo)志表,返回,5.2.3 中斷請(qǐng)求標(biāo)志,STC89C52單片機(jī)中斷請(qǐng)求標(biāo)志由TCON 、SCON、T2CON、XICON特殊功能寄存器相應(yīng)位來鎖定。,IT1： 外部中斷1的中斷觸發(fā)方式控制位 IE1：外部中斷1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IT1,IE1含義類同外部中斷0,IT0: 外部中斷0的中斷觸發(fā)方式控制位。,若IT0=0，電平觸發(fā),若IT01，下降沿觸發(fā),IE0:外部中斷0的中斷請(qǐng)求標(biāo)志,若IE0=0，無中斷請(qǐng)求,若IE0=1，有中斷請(qǐng)求,1. TCON,方式寄存器TCON（定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制寄存器） 字節(jié)地址：88H,若TF1=1，有中斷請(qǐng)求;若TF1=0無中

6、斷請(qǐng)求,TF0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志,計(jì)數(shù)器滿產(chǎn)生溢出，它由硬件置位,若TF0=1有中斷請(qǐng)求;若TF0=0無中斷請(qǐng)求,注意:中斷響應(yīng)時(shí),硬件會(huì)自動(dòng)清標(biāo)志位，也可由軟件清0. TR1、TR0這2位與中斷系統(tǒng)無關(guān)，將在第6章定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中介紹,TF1: 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志,2. SCON,串行口控制寄存器SCON 字節(jié)地址：98H,可位尋址,TI：串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 TI=1，CPU向串口的發(fā)送緩沖器SBUF寫入1B的數(shù)據(jù),就啟動(dòng)1幀串行數(shù)據(jù)的發(fā)送,送完后,硬件自動(dòng)置位TI. TI=0，無發(fā)送中斷請(qǐng)求 RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 RI=1串行口接收完1個(gè)串行數(shù)

7、據(jù)幀,硬件自動(dòng)置位RI. RI0,無接收中斷請(qǐng)求 注：響應(yīng)串口中斷時(shí),硬件并不清中斷標(biāo)志位,由軟件清0.復(fù)位后（SCON）=00H,3. T2CON,方式寄存器T2CON（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的控制寄存器）字節(jié)地址：C8H,可位尋址,D7位為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位TF2， 若TF2=1有中斷請(qǐng)求;若TF2=0無中斷請(qǐng)求 D6-D0 這7位與中斷系統(tǒng)無關(guān)，將在第6章定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中介紹,4. XICON,XICON寄存器為附加的控制寄存器，字節(jié)地址為C0H，可位尋址,IT3：外部中斷3的中斷觸發(fā)方式控制位 IE3：外部中斷3的中斷請(qǐng)求標(biāo)志 IT3和 IE3含義類同外部中斷2.,IT2:外

8、部中斷2的中斷觸發(fā)方式控制位。,若IT2=0，電平觸發(fā)，若IT21，下降沿觸發(fā),IE2:外部中斷2的中斷請(qǐng)求標(biāo)志,若IE2=0，無中斷請(qǐng)求，若IE2=1，有中斷請(qǐng)求,注意：對(duì)于D2、D3、D6、D7位功能將在本章5.2.4節(jié)講解,5.2.4 中斷控制寄存器,STC89C52單片機(jī)中斷控制寄存器由IE、XICON、IP、IPH組成，各中斷源的中斷控制寄存器見表5-6所示。,表5.6,表5-6 RC/RD+ 系列8051單片機(jī)中斷特殊功能寄存器,一、 中斷允許控制寄存器,1. IE寄存器 IE寄存器的字節(jié)地址為A8H，可位尋址，,ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的溢出中斷允許位。,EX1：外部中斷1中斷允許

9、位,ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的溢出中斷允許位.,EX0：外部中斷0中斷允許位.,注意：各位都是：“1”允許中斷，“0”禁止中斷,ES；串行口中斷允許位,ET2：定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的溢出/外部觸發(fā)中斷允許位.,EA：中斷允許總開關(guān),若(IE)=85H問:那些中斷源打開,那些被屏蔽?,(IE)=1000 0101,外部中斷0和外部中斷1打開,定時(shí)中斷0、1、2和串行口中斷被屏蔽。,若(IE)=05H問:那些中斷源打開,那些被屏蔽?,(IE)=0000 0101,因總中斷允許為0，所有中斷都被屏蔽。,【例1】 若允許片內(nèi)3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，并禁止其他中斷源的中斷請(qǐng)求，請(qǐng)編寫設(shè)置IE的相應(yīng)程序段。 （1

10、）用位操作指令 CLRES CLREX0 CLREX1 SETBET0 SETBET1 SETBET2 SETBEA （2）用字節(jié)操作指令 MOV IE，#AAH;10101010B 上述兩段程序?qū)E的設(shè)置是相同的。,27,2. XICON寄存器 XICON寄存器的字節(jié)地址為C0H，可位尋址，,注意： XICON寄存器中D7、D3功能在本章本節(jié)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器敘述. XICON寄存器中D0、D1、D4、D5位功能在本章5.2.3節(jié)已有介紹，此處不重復(fù)敘述。,（1）EX2附加的外部中斷2中斷允許位， EX2=1中斷允許，EX2=0中斷禁止。 （2）EX3附加的外部中斷3中斷允許位， EX3

11、=1中斷允許，EX3=0中斷禁止。,二、中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器,STC89C52單片機(jī)8個(gè)中斷源硬件自動(dòng)配置了相同優(yōu)先級(jí)別的中斷查詢次序見表5-1，外部中斷0最優(yōu)先，依次是定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、外部中斷1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器1、串行口中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器2、外部中斷2、外部中斷3為最低。STC89C52單片機(jī)有四級(jí)中斷，通過軟件來配置，由中斷控制寄存器IP、IPH、XICON來設(shè)置。,表5-1,IP寄存器 IP寄存器是中斷優(yōu)先級(jí)低位寄存器，字節(jié)地址為B8H，可位尋址,返回,(D0)PX0外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位低位 (D1)PT0定時(shí)器0中斷優(yōu)先級(jí)控制位 低位 (D2)PX1外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位 低位

12、 (D3)PT1定時(shí)器1中斷優(yōu)先級(jí)控制位 低位 (D4)PS串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位 低位 (D5)PT2定時(shí)器2中斷優(yōu)先級(jí)控制位 低位 注意：IP為各中斷源中斷優(yōu)先級(jí)低位寄存器與各中斷源中斷優(yōu)先級(jí)高位寄存器IPH配合來配置各個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)，共有4級(jí)。,2. IPH寄存器 IPH寄存器是中斷優(yōu)先級(jí)高位寄存器，字節(jié)地址為B7H，不能進(jìn)行位尋址,返回,(D0)PX0H外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D1)PT0H定時(shí)器0中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D2)PX1H外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D3)PT1H定時(shí)器1中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D4)PSH串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D5)PT2H

13、定時(shí)器2中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D6)PX2H外部中斷2中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 (D7)PX3H外部中斷3中斷優(yōu)先級(jí)控制位高位 注意：IP為各中斷源中斷優(yōu)先級(jí)低位寄存器與各中斷源中斷優(yōu)先級(jí)高位寄存器IPH配合來配置各個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)，共有4級(jí)。,注意： STC89C52單片機(jī)4級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)由軟件配置，它是由各個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)高位和低位一起來配置，例如：外部中斷2優(yōu)先級(jí)高位PX2H和低位PX2配置，PX2H PX2=00，01，10，11，分別配置外部中斷2為優(yōu)先級(jí)0（最低），優(yōu)先級(jí)1，優(yōu)先級(jí)2，優(yōu)先級(jí)3（最高），同理知8個(gè)中斷源各優(yōu)先級(jí)配置方法見表5-1中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置。,PX2位對(duì)應(yīng)附加外部

14、中斷2優(yōu)先級(jí)配置的低位， PX3位對(duì)應(yīng)附加外部中斷3優(yōu)先級(jí)配置的低位。,例如：將定時(shí)/計(jì)數(shù)器2設(shè)置為最高中斷優(yōu)先級(jí)3級(jí)，則有： MOVIP,#20H MOVIPH,#20H,返回,36,IP,【例2】 IP、IPH寄存器初始化，STC89C52的兩個(gè)外部中斷0和1請(qǐng)求為最高優(yōu)先級(jí)即3級(jí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器0和1為中斷優(yōu)先級(jí)2級(jí)，其他中斷請(qǐng)求為最低優(yōu)先級(jí)。編寫初始化程序。,根據(jù)題意知：PX0HPX0=11，PX1HPX1=11，PT0HPT0=10, PT1HPT1=10,PT2HPT2=00，PSHPS=00，PX2HPX2=00，PX3HPX3=00 MOVIP,#05H;00000101 MOV

15、IPH,#0FH;00001111 MOVXICON,#55H;外部中斷2和3下降沿觸發(fā)，中斷允許,IPH,XICON,5.3 中斷響應(yīng) 中斷響應(yīng)的過程： 首先由硬件自動(dòng)生成一條長(zhǎng)調(diào)用指令“LCALL addr16”。就是程序存儲(chǔ)區(qū)中相應(yīng)的中斷入口地址。 例如，對(duì)于外部中斷0的響應(yīng)，硬件自動(dòng)生成的長(zhǎng)調(diào)用指令為L(zhǎng)CALL 0003H 首先將程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容壓入堆棧以保護(hù)斷點(diǎn)，再將中斷入口地址裝入PC，使程序轉(zhuǎn)向響應(yīng)中斷請(qǐng)求的中斷入口地址。 各中斷源服務(wù)程序的入口地址，如表5-1所示。,37,表5-1,1. 響應(yīng)中斷請(qǐng)求的條件: 必要條件: 1)CPU開中斷,即EA=1. 2)該中斷源對(duì)應(yīng)的中

16、斷請(qǐng)求標(biāo)志為1. 3)該中斷源的中斷允許位=1 4)無同級(jí)或更高級(jí)中斷正在被服務(wù).,5.3.1 中斷響應(yīng)條件,中斷響應(yīng)是有條件的，當(dāng)遇到下列三種情況之一時(shí)，中斷響應(yīng)被封鎖： （1）CPU正在處理同級(jí)或更高優(yōu)先級(jí)的中斷。 （2）所查詢的機(jī)器周期不是當(dāng)前正在執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。只有在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，才能進(jìn)行中斷響應(yīng)，以確保當(dāng)前指令執(zhí)行的完整性。 （3）正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪問IE或IP的指令。因?yàn)榘凑誂T89S51中斷系統(tǒng)的規(guī)定，在執(zhí)行完這些指令后，需要再執(zhí)行完一條指令，才能響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。 如果存在上述三種情況之一，CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果，不能對(duì)中斷進(jìn)行響應(yīng)。,39,5.

17、5 外部中斷的響應(yīng)時(shí)間 使用外部中斷時(shí)，需考慮從外部中斷請(qǐng)求到轉(zhuǎn)向中斷入口地址所需的時(shí)間。 外部中斷的最短響應(yīng)時(shí)間為3個(gè)機(jī)器周期。其中中斷請(qǐng)求標(biāo)志位查詢占1個(gè)機(jī)器周期，而這個(gè)機(jī)器周期恰好處于指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。在這個(gè)機(jī)器周期結(jié)束后，中斷即被響應(yīng)，CPU接著執(zhí)行一條硬件子程序調(diào)用指令LCALL到相中斷服務(wù)程序入口，需要2個(gè)機(jī)器周期。 外部中斷響應(yīng)的最長(zhǎng)時(shí)間為8個(gè)機(jī)器周期。在CPU進(jìn)行中斷標(biāo)志查詢時(shí)，剛好才開始執(zhí)行RETI或訪問IE或IP的指令，需執(zhí)行完指令再繼續(xù)執(zhí)行一條指令后，才響應(yīng)中斷。,40,執(zhí)行RETI或訪問IE或IP的指令，最長(zhǎng)需要2個(gè)機(jī)器周期 接著再執(zhí)行一條指令，最長(zhǎng)指令（乘法指令

18、MUL和除法指令DIV）來算，也只有4個(gè)機(jī)器周期。再加上硬件子程序調(diào)用指令LCALL的執(zhí)行，需要2個(gè)機(jī)器周期，所以，外部中斷響應(yīng)的最長(zhǎng)時(shí)間為8個(gè)機(jī)器周期。 如果已經(jīng)在處理同級(jí)或更高級(jí)中斷，外部中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間取決于正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序的處理時(shí)間，這種情況下，響應(yīng)時(shí)間就無法計(jì)算了。 這樣，在一個(gè)單一中斷的系統(tǒng)里，STC89C52單片機(jī)對(duì)外部中斷請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間總是在38個(gè)機(jī)器周期之間,5.3.3 中斷請(qǐng)求的撤銷 某個(gè)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后，就存在著一個(gè)中斷請(qǐng)求的撤銷問題。 1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷請(qǐng)求的撤銷 在中斷響應(yīng)后，硬件會(huì)自動(dòng)把中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（TF0、TF1）清0，自動(dòng)撤銷，TF2或EXF2使用軟

19、件清零。如CLR TF2 或CLR EXF2 2外部中斷請(qǐng)求的撤銷 （1）跳沿方式外部中斷請(qǐng)求的撤銷 包括兩項(xiàng)：中斷標(biāo)志位清0和外中斷信號(hào)的撤銷。 中斷標(biāo)志位清0是在中斷響應(yīng)后由硬件自動(dòng)完成的。 外中斷請(qǐng)求信號(hào)的撤銷，由于跳沿信號(hào)過后也就消失了，自動(dòng)撤銷。,（2）電平方式外部中斷請(qǐng)求的撤銷 電平方式外中斷請(qǐng)求的撤銷，其中中斷請(qǐng)求標(biāo)志自動(dòng)撤銷，但中斷請(qǐng)求信號(hào)的低電平可能繼續(xù)存在，為此，除了標(biāo)志位清“0”之外，還需在中斷響應(yīng)后把中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入引腳從低電平強(qiáng)制改變?yōu)楦唠娖剑鐖D5-3所示。,43,圖5-3 電平方式的外部中斷請(qǐng)求的撤銷電路,由圖5-3，用D觸發(fā)器鎖存外來的中斷請(qǐng)求低電平，并通過D觸

20、發(fā)器的輸出端Q接到 （或 ）。所以，增加的D觸發(fā)器不影響中斷請(qǐng)求。 中斷響應(yīng)后，利用D觸發(fā)器的SD端接AT89S51的P1.0端。因此，只要P1.0端輸出一個(gè)負(fù)脈沖就可以使D觸發(fā)器置“1”，撤銷低電平的中斷請(qǐng)求信號(hào)。 負(fù)脈沖可在中斷服務(wù)程序中增加如下指令： ORL P1，#01H；P1.0為“1” ANL P1，#0FEH；P1.0為“0” ORL P1，#01H；P1.0為“1”,44,3串行口中斷請(qǐng)求的撤銷 響應(yīng)串行口的中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需測(cè)試這兩個(gè)中斷標(biāo)志位，以判定是接收操作還是發(fā)送操作，然后才清除。所以串行口中斷請(qǐng)求的撤銷只能使用軟件的方法，在中斷服務(wù)程序

21、中進(jìn)行，即用如下指令在中斷服務(wù)程序中對(duì)串行口中斷標(biāo)志位進(jìn)行清除： CLR TI ；清TI標(biāo)志位 CLR RI ；清RI標(biāo)志位,45,匯編語言：中斷程序的設(shè)計(jì),一、中斷程序設(shè)計(jì)任務(wù) 1)設(shè)置IE 2)設(shè)置IP 3)若為外部中斷,需設(shè)置觸發(fā)方式. 4)編寫中斷服務(wù)程序,處理中斷請(qǐng)求.,二、采用中斷時(shí)的程序結(jié)構(gòu):,ORG0000H LJMPMAIN ORG中斷入口地址 LJMPINT MAIN: INT:,主程序,中斷服務(wù)程序,三、中斷服務(wù)程序流程,關(guān)中斷 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) 開中斷 中斷處理 關(guān)中斷 現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù) 開中斷 中斷返回,根據(jù)中斷服務(wù)程序流程，編寫中斷服務(wù)程序。設(shè)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)只將PSW寄存器和累加器A的內(nèi)容壓入堆棧中保護(hù)。一個(gè)典型的中斷服務(wù)子程序如下： INT：CLR EA；CPU關(guān)中斷 PUSH PSW；現(xiàn)場(chǎng)保護(hù) PUSH Acc SETB EA；總中斷允許 中斷處理段 CLR EA；關(guān)中斷 POP Acc；現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù) POP PSW SETBEA；總中斷允許 RETI；中斷返回，恢復(fù)斷點(diǎn),49,【例5-3】根據(jù)圖5-3.DSN所示，外部中斷1為邊沿觸發(fā)的外部中斷源，當(dāng)按下按鍵K1，產(chǎn)生外部中斷1信號(hào)，單片機(jī)讀取輸入信號(hào)P1.0-P1.3引腳，將采樣到信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅，單片機(jī)的工作頻率為11.05