mcs-51单片机的中断系统1

单片机单片机 原理与应用原理与应用第 5章 MCS-51单片机的中断系统5.1 MCS-51中断系统概述5.2 MCS-51的中断控制5.3 MCS-51的中断处理5.4 MCS-51外部中断源的扩展END 1单片机单片机 原理与应用原理与应用1中断的概念u 当 CPU执行完现行程序的当前指令时，如果此时发生某一紧急事件请求 CPU对其进行迅速处理，这种请求称为 中断请求 ；u 发出中断请求的来源称为 中断源 ；5.1 MCS-51中断系统概述2单片机单片机 原理与应用原理与应用u 如果这个中断请求得到 CPU的允许， CPU会暂时 中止当前程序的运行，保存断点（下一条指令的首地址），转到中断源 对应 的 中断入口，处理发出中断请求的紧急事件，这个过程称为 中断响应 ；u处理中断请求的程序称为 中断服务程序 ；u CPU执行完中断服务程序后，再回到发生中断的断点继续执行原来的程序，这个过程称为 中断返回 ；u 实现这种控制过程的部件称为单片机的 中断系统 ； 3单片机单片机 原理与应用原理与应用图 5-1 单片机中断过程示意图单片机中断控制过程 :4单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 1）提高 CPU的工作效率（ 2）便于实时处理（ 3）提高系统可靠性2中断的作用5单片机单片机 原理与应用原理与应用当单片机连接有外围设备时，通过采用中断技术， CPU在启动完外设后，不用专门等待外设，而是和外设同步 并行工作 ，直到外设完成指定操作，向 CPU提出中断请求时， CPU再暂时中止当前程序的执行而为外设服务，服务结束后再继续执行原程序。这样，不仅解决了因外设工作速度慢于单片机而导致 CPU需要耗时等待的问题，而且可以允许CPU与多个外设并行工作，减少因等待或查询而耗费的时间，从而大大提高 CPU的工作效率。 （ 1）提高 CPU的工作效率6单片机单片机 原理与应用原理与应用采用中断技术后，凡是需要实时处理的事件，都可以设置成 随时 可向CPU发出中断请求，要求 CPU进行实时处理。（ 2）便于实时处理7单片机单片机 原理与应用原理与应用对于单片机运行过程中出现的各种异常情况，如断电、设备故障、运算出错等故障，可通过中断技术及时向 CPU申请中断，以便进行自我诊断并及时进行处理，从而提高系统的可靠性。（ 3）提高系统可靠性8单片机单片机 原理与应用原理与应用5.1.2 中断系统的结构MCS-51单片机中断系统由 中断源 、定时器 /计数器控制寄存器 TCON、 串行口控制寄存器 SCON、 中断允许控制寄存器 IE、 中断优先级控制寄存器 IP以及中断优先级排队与查询电路 组成，如图5-2所示。9单片机单片机 原理与应用原理与应用图 5-2 MCS-51单片机的中断系统结构MCS-51单片机的中断系统结构图 5-2 MCS-51单片机的中断系统结构10单片机单片机 原理与应用原理与应用从图 5-2可以看出， MCS-51系列单片机的中断系统有 5个中断源 和 2个优先级 。当中断源产生中断请求时，相应的 标志位置为 1，但中断是否能被 CPU响应，则要受中断允许寄存器 IE的控制， IE中的 EA称为中断 总控位 、其他位称为中断 分控位 。对于允许响应的中断，通过中断优先级控制寄存器 IP决定优先级别，并送到中断优先级排队与查询电路， CPU按照 从高优先级 到低 优先级的顺序进行查询，首先响应高优先级的中断请求，再响应低优先级的中断请求。被 CPU响应的中断请求，其相应的中断入口地址器被自动送到程序计数器 PC中，于是 CPU便转去执行相应的中断服务程序。说明：11单片机单片机 原理与应用原理与应用5.1.3 中断源MCS-51单片机的 5个 中断源分别为：u 2个外部中断u 2个定时器 /计数器溢出中断u 1个串行口中断12单片机单片机 原理与应用原理与应用1外部中断源 ( 、 ) 外部中断 0和外部中断 1的中断请求信号，分别由外部中断请求输入引脚 （ P3.2）、 （ P3.3） 输入，可以通过定时器 /计数器控制寄存器TCON设定为低电平触发或负边沿触发。13单片机单片机 原理与应用原理与应用单片机内部的 2个定时器 /计数器 T0、 T1是 加 1计数器，工作时可以对内部定时脉冲或者对从 T0（ P3.4） 引脚或 T1（ P3.5） 引脚输入的计数脉冲进行加法计数，当计数状态 从 “ 全 1” 加 1变为 “全 0” 时，定时器 /计数器电路就会产生溢出中断请求信号。2定时器 /计数器溢出中断源（ T0、 T1）14单片机单片机 原理与应用原理与应用串行口中断分为串行口 发送中断 和串行口 接收中断 两种，每当串行口发送或接收完一帧串行数据时，串行口电路便会自动产生串行口中断请求。但要区分是接收还是发送中断请求，则需要通过对它们的中断标志位 RI、TI进行查询才能知道。3串行口中断源（ RI或 TI）15单片机单片机 原理与应用原理与应用5.1.4 中断请求标志为了能及时发现有无中断源发出中断请求， MCS-51单片机在时序中规定，CPU执行程序过程中，总会在每个机器周期的 S5P2期间，对中断系统的各个中断源进行取样。当有中断源发出中断请求时，就将 对应 的中断标志位置为 1，然后在下一个机器周期内检测这些中断标志位的状态，以决定是否响应该中断。16单片机单片机 原理与应用原理与应用1定时器 /计数器控制寄存器 TCON定时器 /计数器控制寄存器 TCON各位的定义如图 5-3所示。（ 1） IE0： 外部中断 中断请求标志位。当 CPU在每个机器周期的 S5P2期间检测到 引脚上的中断请求有效时， IE0由硬件 自动 置 1；当 CPU响应中断请求进入相应中断服务程序执行时， IE0被 自动 复位。（ 2） IE1： 外部中断 中断请求标志位。其控制作用和IE0相同。17单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 3） IT0： 外部中断 触发方式控制位。当 IT0 = 1时， 为 边沿触发方式（下降沿有效） 。 CPU在每个机器周期的 S5P2期间取样 引脚电平，如果在 连续 的两个 机器周期检测到 引脚由高电平变为低电平，即第一个周期取样到 =1，第二个周期取样到 =0，则置IE0 = 1， 产生中断请求。在边沿触发方式下， CPU响应中断时，由硬件自动清除 IE0标志。但应注意，为保证 CPU 能检测到负跳变， 上的低电平持续时间 至少 应保持 1个 机器周期。当 IT0=0时， 为 电平触发方式 。 CPU在每个机器周期的S5P2取样 引脚电平，当取样到低电平时，置 IE0= 表示 向 CPU请求中断；取样到高电平时，将 IE0清 0。 18单片机单片机 原理与应用原理与应用值得 注意 的是：在 电平触发方式 下，尽管CPU响应中断时，相应中断标志 IE0或 IE1能自动复位成 0状态，但若外部中断源不能 及时撤除 它在 或 上的低电平，就会再次使已经变 0的中断标志 IE0或 IE1置 1，这是绝对不允许的。因此，电平触发型外部中断请求的撤除必须使 或 上的低电平随其中断被 CPU响应而变为高电平。19单片机单片机 原理与应用原理与应用由图 5-4可见，当外部中断源产生中断请求时， D触发器被触发，其端输出低电平并送到单片机的引脚，该低电平被单片机 CPU检测到后就使中断标志IE0置 1， CPU响应 中断请求便可转去执行中断服务程序。 电平触发方式的外部中断请求撤除电路20单片机单片机 原理与应用原理与应用INTSUB： ANL P1,#0FE ; P1.0=0ORL P1,#01H ; P1.0=1 CLR IE0 RETI 为了撤除上 的低电平，可以在 中断服务程序 开头 加上如下指令：CPU执行上述 的中断服务程序时，可在 P1.0上产生一个宽度为 2个机器周期的负脉冲。在该负脉冲作用下， D触发器的输出端被置位成 l状态， 上的低电平因此而变高，从而撤除了其上的中断请求。21单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 4） IT1： 外部中断 触发方式控制位。其控制功能、注意事项与 IT0相同。（ 5） TF0： 定时器 /计数器 T0溢出中断请求标志位。T0启动后便从 初值 开始进行加 1计数，直至 最高位 产生溢出时，向 CPU发出溢出中断请求， CPU检测到中断请求后，由硬件将 TF0置位。 CPU响应中断时，由硬件自动将 TF0复位为 0。（ 6） TF1： 定时器 /计数器 T1溢出中断请求标志位。其控制功能与 TF0类似。（ 7） TR0、 TR1： 定时器 /计数器的启 /停控制位。22单片机单片机 原理与应用原理与应用2串行口控制寄存器 SCON 串行口控制寄存器 SCON各位的定义如图 5-5所示 （ 1） RI： 串行口接收中断标志位。当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行数据帧，串行口电路便将 RI置位，向 CPU发出串行口中断请求。（ 2） TI： 串行口发送中断标志位。当 CPU 将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。每发送完一个串行数据帧，串行口电路便将 TI置位，向 CPU发出串行口中断请求。23单片机单片机 原理与应用原理与应用CPU响应串行口中断后，中断系统不会通过硬件电路自动将 RI或 TI复位，而必须 在串行口中断服务程序中通过软件对它们进行清除 。这是因为 MCS-51单片机的串行口中断是由 RI和 TI所共用的，因此，进入串行口中断服务程序后，常需要对它们进行检测，以确定发生的串行口中断到底是接收中断还是发送中断。为了防止 CPU再次响应这类中断，应在中断服务程序的适当位置通过如下位操作指令将它们撤除。CLR RI ; 撤除接收中断标志CLR TI ; 撤除发送中断标志说明： 24单片机单片机 原理与应用原理与应用若采用字节操作指令，则指令如下：ANL SCON, #0FCH ; 撤除发送和接收中断标志，其余控制位不变单片机复位后， TCON和 SCON各位均被清0。另外，所有的中断请求标志位均可由软件置1或清 0，获得的效果与硬件置 1或清 0相同。25单片机单片机 原理与应用原理与应用5.2.1 中断允许控制MCS-51单片机的中断系统通过中断允许控制寄存器 IE对所有中断以及某个中断源进行中断允许控制。 IE中设置有中断允许总控位和各个中断源的分控位 ，这些位的状态可以通过程序由软件设定，只有当总控位和分控位都为 1时，相应的中断源才被允许。单片机开机 /复位时， IE各位被复位为 0，处于关闭所有中断的状态。所以需要用到某个中断源时，必须通过指令使 IE开放所需中断，才能使相应的中断请求发生时能为 CPU所响应。 5.2 MCS-51的中断控制26单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 1） EA： 中断允许总控位。 EA= 0时，关闭所有中断源的中断请求； EA=1时，开放所有中断源的中断允许总控，但它们的中断请求最终能否为 CPU响应还要取决于 IE中相应中断源的中断允许分控位的状态。中断允许控制寄存器 IE各位的定义：27单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 2） EX0： 外部中断 的中断允许位。EX0=0时， 的中断请求被关闭； EX0=1时， 的中断请求被允许，但 CPU最终能否响应的中断请求还要取决于 IE中的中断允许总控位 EA的状态。（ 3） EX1： 外部中断 的中断允许位。控制功能与 EX0相同。28单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 4） ET0： 定时器 /计数器 T0中断允许位。ET0=0时， T0的中断请求被关闭； ET0=1，且 EA=1时， T0的中断请求被允许。（ 5） ET1： 定时器 /计数器 T1中断允许位。控制功能与