(精品论文)单片机原理及接口技术(李朝青)课后习题答案——第五章

1、什么是中断和中断系统？其主要功能是什么？答：当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一件事件请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件，中断服务处理完该事件以后，再回到原来被终止的地方，继续原来的工作。这种过程称为中断，实现这种功能的部件称为中断系统。功能：（1） 使计算机具有实时处理能力，能对外界异步发生的事件作出及时的处理（2） 完全消除了CPU在查询方式中的等待现象，大大提高了CPU的工作效率（3） 实现实时控制2、试编写一段对中断系统初始化的程序，使之允许INT0，INT1，TO，串行口中断，且使T0中断为高优先级中断。解：MOV IE,#097H MOV IP,#02H3、在单片机中，中断能实现哪些功能？答：有三种功能：分时操作，实时处理，故障处理4、89C51共有哪些中断源？对其中端请求如何进行控制？答：（1）89C51有如下中断源 :外部中断0请求，低电平有效 :外部中断1请求，低电平有效T0：定时器、计数器0溢出中断请求T1：定时器、计数器1溢出中断请求TX/RX：串行接口中断请求（2）通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP的各位进行置位或复位等操作，可实现各种中断控制功能5、什么是中断优先级？中断优先处理的原则是什么？答：中断优先级是CPU相应中断的先后顺序。原则：（1） 先响应优先级高的中断请求，再响应优先级低的（2） 如果一个中断请求已经被响应，同级的其它中断请求将被禁止（3） 如果同级的多个请求同时出现，则CPU通过内部硬件查询电路，按查询顺序确定应该响应哪个中断请求查询顺序：外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行接口中断6、说明外部中断请求的查询和响应过程。答：当CPU执行主程序第K条指令，外设向CPU发出中断请求，CPU接到中断请求信号并在本条指令执行完后，中断主程序的执行并保存断点地址，然后转去响应中断。CPU在每个S5P2期间顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志，如果查询到某个中断标志为1，将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理，中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC，以便进入相应的中断服务程序。中断服务完毕后，CPU返回到主程序第K+1条指令继续执行。7、89C51在什么条件下可响应中断？ 答：（1） 有中断源发出中断请求 （2） 中断中允许位EA=1.即CPU开中断（3） 申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽（4） 无同级或更高级中断正在服务（5） 当前指令周期已经结束（6） 若现行指令为RETI或访问IE或IP指令时，该指令以及紧接着的另一条指令已执行完毕8、简述89C51单片机的中断响应过程。答：CPU在每个机器周期S5P2期间顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断标志为1，将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理，中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC，以便进入相应的中断服务程序。一旦响应中断，89C51首先置位相应的中断“优先级生效”触发器，然后由硬件执行一条长调用指令，把当前的PC值压入堆栈，以保护断点，再将相应的中断服务的入口地址送入PC，于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行。对于有些中断源，CPU在响应中断后会自动清除中断标志。9、在89C51内存中，应如何安排程序区？答：主程序一般从0030H开始，主程序后一般是子程序及中断服务程序。在这个大家还要清除各个中断的中断矢量地址。10、试述中断的作用及中断的全过程。答：作用：对外部异步发生的事件作出及时的处理 过程：中断请求，中断响应，中断处理，中断返回11、当正在执行某一个中断源的中断服务程序时，如果有新的中断请求出现，试问在什么情况下可响应新的中断请求？在什么情况下不能响应新的中断请求？答：（1）符合以下6个条件可响应新的中断请求：a) 有中断源发出中断请求b) 中断允许位EA=1，即CPU开中断c) 申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽d) 无同级或更高级中断正在被服务e) 当前的指令周期已结束f) 若现行指令为RETI或访问IE或IP指令时，该指令以及紧接着的另一条指令已被执行完12、89C51单片机外部中断源有几种触发中断请求的方法？如何实现中断请求？答：有两种方式：电平触发和边沿触发电平触发方式：CPU在每个机器周期的S5P2期间采样外部中断引脚的输入电平。若为低电平，使IE1(IE0)置“1”，申请中断；若为高电平，则IE1(IE0)清零。边沿触发方式：CPU在每个机器周期S5P2期间采样外部中断请求引脚的输入电平。如果在相继的两个机器周期采样过程中，一个机器周期采样到外部中断请求为高电平，接着下一个机器周期采样到外部中断请求为低电平，则使IE1(IE0)置“1”申请中断；否则，IE1(IE0)置0。13、89C51单片机有五个中断源，但只能设置两个中断优先级，因此，在中断优先级安排上受到一定的限制。试问以下几种中断优先顺序的安排（级别由高到低）是否可能：若可能，则应如何设置中断源的中断级别：否则，请简述不可能的理由。 定时器0，定时器1，外中断0，外中断1，串行口中断。 可以，MOV IP,#0AH 串行口中断，外中断0，定时器0，外中断1，定时器1。 可以，MOV IP,#10H 外中断0，定时器1，外中断1，定时器0，串行口中断。 不可以，只能设置一级高级优先级，如果将INT0,T1设置为高级，而T0级别 高于INT1. 外中断0，外中断1，串行口中断， 定时器0，定时器1 。 可以，MOV IP,#15H 串行口中断，定时器0，外中断0，外中断1，定时器1。不可以 外中断0，外中断1，定时器0，串行口中断，定时器1 。不可以 外中断0，定时器1，定时器0，外中断1，串行口中断。可以，MOV IP,#09H14、89C51各中断源的中断标志是如何产生的？又是如何清0的？CPU响应中断时，中断入口地址各是多少？答：各中断标志的产生和清“0”如下：（1） 外部中断类外部中断是由外部原因引起的，可以通过两个固定引脚，即外部中断0和外部中断1输入信号。外部中断0请求信号，由P3.2脚输入。通过IT0来决定中断请求信号是低电平有效还是下跳变有效。一旦输入信号有效，则向CPU申请中断，并且使IE0=1。硬件复位。外部中断1请求信号，功能与用法类似外部中断0（2） 定时中断类定时中断是为满足定时或计数溢出处理需要而设置的。当定时器/计数器中的计数结构发生计数溢出的，即表明定时时间到或计数值已满，这时就以计数溢出信号作为中断请求，去置位一个溢出标志位。这种中断请求是在单片机芯片内部发生的，无需在芯片上设置引入端，但在计数方式时，中断源可以由外部引入。TF0：定时器T0溢出中断请求。当定时器T0产生溢出时，定时器T0请求标志TF0=1，请求中断处理。使用中断时由硬件复位，在查询方式下可由软件复位。TF1：定时器T1溢出中断请求。功能与用法类似定时器T0（3） 串行口中断类串行口中断是为串行数据的传送需要而设置的。串行中断请求也是在单片机芯片内部发生的，但当串行口作为接收端时，必须有一完整的串行帧数据从RI端引入芯片，才可能引发中断。RI或TI：串行口中断请求。当接收或发送一串帧数据时，使内部串行口中断请求标志RI或TI=1，并请求中断。响应后必须软件复位。 CPU响应中断时，中断入口地址如下： 中断源 入口地址外部中断0 0003H定时器T0中断 000BH外部中断1 0013H定时器T1中断 001BH串行口中断 0023H15、中断响应时间是否为确定不变的？为什么？答：中断响应时间不是确定不变的。由于CPU不是在任何情况下对中断请求都予以响应的；此外，不同的情况对中断响应的时间也是不同的。下面以外部中断为例，说明中断响应的时间。在每个机器周期的S5P2期间， 端的电平被所存到TCON的IE0位，CPU在下一个机器周期才会查询这些值。这时满足中断响应条件，下一条要执行的指令将是一条硬件长调用指令“LCALL”，使程序转入中断矢量入口。调用本身要用2个机器周期，这样，从外部中断请求有效到开始执行中断服务程序的第一条指令，至少需要3个机器周期，这是最短的响应时间。如果遇到中断受阻的情况，这中断响应时间会更长一些。例如，当一个同级或更高级的中断服务程序正在进行，则附加的等待时间取决于正在进行的中断服务程序：如果正在执行的一条指令还没有进行到最后一个机器周期，附加的等待时间为13个机器周期；如果正在执行的是RETI指令或者访问IE或IP的指令，则附加的等待时间在5个机器周期内。若系统中只有一个中断源，则响应时间为38个机器周期。16、中断响应过程中，为什么通常要保护现场？如何保护？答：因为一般主程序和中断服务程序都可能会用到累加器，PSW寄存器及其他一些寄存器。CPU在进入中断服务程序后，用到上述寄存器时，就会破坏它原来存在寄存器中的内容；一旦中断返回，将会造成主程序的混乱。因而在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后再执行中断处理程序，在返回主程序以前再恢复现场。保护方法一般是把累加器、PSW寄存器及其他一些与主程序有关的寄存器压入堆栈。在保护现场和恢复现场时，为了不使现场受到破坏或者造成混乱，一般规定此时CPU不响应新的中断请求。这就要求在编写中断服务程序时，注意在保护现场之前要关中断，在恢复现场之后开中断。如果在中断处理时允许有更高级的中断打断它，则在保护现场之后再开中断，恢复现场之前关中断。17、清叙述中断响应的CPU操作过程，为什么说中断操作是一个CPU的微查询过程？答：在中断响应中，CPU要完成以下自主操作过程：a) 置位相应的优先级状态触发器，以标明所响应中断的优先级别b) 中断源标志清零（TI、RI除外）c) 中断断点地址装入堆栈保护（不保护PSW）d) 中断入口地址装入PC，以便使程序转到中断入口地址处在计算机内部，中断表现为CPU的微查询操作。89C51单片机中，CPU在每个机器周期的S6状态，查询中断源，并按优先级管理规则处理同时请求的中断源，且在下一个机器周期的S1状态中，响应最高级中断请求。但是以下情况除外：a) CPU正在处理相同或更高优先级中断b) 多机器周期指令中，还未执行到最后一个机器周期c) 正在执行中断系统的SFR操作，如RETI指令及访问IE、IP等操作时，要延后一条指令18、在中断请求有效并开中断状况下，能否保证立即响应中断？有什么条件？答：在中断请求有效并开