《刘守义单片机》PPT课件.ppt

中断的基本概念 MCS-51的中断系统 中断源和中断标志 中断的允许和优先权 中断的处理过程 外部中断源的扩展 中断的应用,第 章 中断系统,本章内容,Single Chip Microcomputer,中断系统,1实训目的 (1) 利用单片机的定时与中断方式，实现对信号灯的复杂控制。 (2) 通过定时器程序调试，学会定时器方式1的使用。 (3) 通过中断程序调试，熟悉中断的基本概念。,实训5 信号灯的控制3,2实训设备与器件 (1)实训设备：单片机开发系统、微机。 (2) 实训器件：实训电路板。,3实训程序,1）定时器查询方式,ORG 0000H CONT： MOV R2，#07H MOV A，#0FEH NEXT：MOV P1，A ACALL DELAY RL A DJNZ R2，NEXT MOV R2，#07H NEXT1：MOV P1，A RR A ACALL DELAY DJNZ R2，NEXT1 SJMP CONT DELAY： MOV R3，#14H ；置50ms计数循环初值 MOV TMOD，#10H ；设定时器1为方式1 MOV TH1，#3CH ；置定时器初值 MOV TL1，#0B0H SETB TR1 ；启动T1 LP1： JBC TF1，LP2 ；查询计数溢出 SJMP LP1 ；未到50ms继续计数 LP2： MOV TH1，#3CH ；重新置定时器初值 MOV TL1，#0B0H DJNZ R3，LP1 ；未到1s继续循环 RET ；返回主程序 END,TF1=1,2）定时器中断方式,ORG 0000H ；程序入口 AJMP 0100H ；指向主程序 ORG 001BH ；定时器T1中断入口 AJMP CONT ；指向中断服务程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#10H ；置T1为工作方式1 MOV TH1，#3CH ；置50ms定时初值 MOV TL1，#0B0H SETB EA ；CPU开中断 SETB ET1 ；定时器T1开中断 SETB TR1 ；启动T1 CLR 08H ；清1s计满标志位 MOV R3，#14H ；置50ms循环初值 DISP：MOV R2，07H MOV A，#0FEH NEXT：MOV P1，A JNB 08H，$ ；查询1s时间到否 CLR 08H ；清标志位 RL A DJNZ R2，NEXT MOV R2，#07H,NEXT1： MOV P1，A JNB 08H，$ CLR 08H RR A DJNZ R2，NEXT1 SJMP DISP CONT：MOV TH1，#3CH ；重置50ms定时初值 MOV TL1，#0B0H DJNZ R3，EXIT ；判1s定时到否 MOV R3，#14H ；重置50ms循环初值 SETB 08H ；标志位置1 EXIT：RETI END,4. 实训分析与总结,（1）步骤1）和实训4相比，硬件电路一致，效果一样，但二者软件的编制方法不同。后者采用软件定时，对循环体内指令机器周期数进行计数；前者采用定时器定时，用加法计数器直接对机器周期进行计数。二者工作机理不同，置初值方式也不同，相比之下定时器定时无论是方便程度还是精确程度都高于软件定时。 （2）步骤1）和步骤2）相比，硬件电路一致，效果一样，都采用定时器定时，但二者实现方法不同。前者采用查询工作方式，在1s定时程序期间一直占用CPU；后者采用中断工作方式，在1s定时程序期间CPU可处理其它指令，从而充分发挥定时器/计数器的功能，大大提高CPU的效率。,中断的基本概念,日常生活中断的例子 单片机中的中断概念 中断技术的优点,日常中断的例子,返回,你正在专心看书，突然电话铃响，于是你记下正在看的书的页数，去接电话，接完电话后再回来接着看书。,计算机中的中断概念,返回,中断是指由于某种随机事件的发生，计算机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完毕后又自动返回原来的程序继续运行。 将能引起中断的事件称为中断源。 CPU现行运行的程序称为主程序。 处理随机事件的程序称为中断服务子程序。,中断技术的优点,分时操作 CPU可以同多个外设“同时”工作 实时处理 CPU及时处理随机事件 故障处理 电源掉电、存储出错、运算溢出,MCS-51中断系统,中断源 中断标志 中断允许 中断优先级 MCS-51中断系统结构 中断寄存器,MCS-51的中断系统中断源,8051单片机有5个中断请求源：,单片机,MCS-51的中断系统中断标志,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,每一个中断源都有相应的中断标志位； 某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1。,MCS-51的中断系统中断允许,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,EA总中断允许位，EA=1开放所有中断，EA=0，禁止所有中断； 某一个中断源还有相应的中断允许位，1允许相应中断源的中断，0禁止相应中断源的中断。,中断允许,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,MCS-51的中断系统中断优先级,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位,单片机中有两个中断优先级，即高优先级中断和低优先级中断，前者优先权高于后者（在程序中设置，相应位=1，为高优先级）； 同一优先级别的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改变）。,中断允许,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然优先级,优先控制,PS,PT0,PX0,PX1,PT1,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,TI,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然优先级,矢量地址,高级中断请求,自然优先级,矢量地址,低级中断请求,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,MCS-51的中断系统结构图,中断标志位,中断源允许,总允许,中断优先级,TCON寄存器T0和T1控制寄存器,TCON,T1溢出中断标志(TCON.7): T1启动计数后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。,TCON 88H,外部中断INT1中断标志位(TCON.3) : IE11，外部中断1向CPU申请中断,外部中断INT1触发方式控制位(TCON.2)： IT1=0，电平触发方式 IT1=1, 下降沿触发方式,TCON寄存器T0和T1控制寄存器,注意：该寄存器可以位寻址。,返回,TI (SCON.1)串行发送中断标志。 RI (SCON.0)串行接收中断标志。,SCON寄存器串行口控制寄存器,SCON 98H,注意：该寄存器可以位寻址。,IE寄存器中断允许寄存器,IE A8H,例：允许定时器T0中断： SETB EA SETB ET0 或 MOV IE，#82H,注意：该寄存器可以位寻址。,51单片机有两个中断优先级高级和低级 专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定 相应位为1，对应的中断源被设置为高优先级，相应位为0，对应的中断源被设置为低优先级 系统复位时，均为低优先级 该寄存器可以位寻址,IP寄存器中断优先级寄存器,IP B8H,中断处理过程,中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。 中断响应 中断处理(又称中断服务) 中断返回 中断请求的撤除,中断响应(以外部中断0为例),中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。 中断响应过程： 保护断点地址；,把程序转向中断服务程序的入口地址(通常称矢量地址)。,特别注意：这些工作是硬件自动完成的！,断点地址,中断服务子程序的入口地址,外部中断0入口地址,ZD0 AJMP,ORG 0003H,AJMP ZD0,ZD0,中断响应,中断服务子程序入口地址又称为中断矢量或中断向量。,单片机中5个中断源的矢量地址是固定的，不能改动。,断点地址,中断服务子程序的入口地址,程序存储器ROM,0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H),0023H：串行口中断入口,0003H：外部中断0入口,000BH：定时器0溢出中断入口,0013H：外部中断1入口,001BH：定时器1溢出中断入口,002AH,使用时，通常在这些入口地址处存放一条跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序起始地址上去！,程序存储器ROM,0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H),0023H：串行口中断入口,0003H：外部中断0入口,000BH：定时器0溢出中断入口,0013H：外部中断1入口,001BH：定时器1溢出中断入口,002AH,包含T0中断服务子程序的程序结构： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP INTT0 ORG 0100H MAIN: . . . INTT0:. . . RETI END,AJMP MAIN,AJMP INTT0,中断处理,中断服务程序从中断子程序入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止，这个过程称为中断处理(或中断服务)。 中断服务子程序一般包括两部分内容，一是保护和恢复现场，二是处理中断源的请求。,入口地址,RETI,中断处理,INTT0: PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL PUSH PSW 中断源服务 POP PSW POP DPL POP DPH POP ACC RETI,保护现场,恢复现场,中断返回,中断返回是指中断服务完后，计算机返回到原来暂停的位置(即断点)，继续执行原来的程序。 中断返回由专门的中断返回指令RETI来实现。,中断返回,RETI指令功能：把断点地址取出，送回到程序计数器PC中去。另外，它还通知中断系统已完成中断处理，将清除优先级状态触发器。 特别注意：不能用RET指令代替RETI指令！,中断处理过程示意图,中断源发中断请求,中断响应条件 是否满足？,中断是否受阻？,把PC断点地址压入堆栈,相应中断源的中断入口地址送入PC，转向中断服务程序,N,Y,Y,N,由硬件 自动完成,关中断,保护现场,中断服务,开中断,关中断,恢复现场,开中断,中断返回,断点地址由堆栈弹入PC,中断服务程序,中断请求的撤除,CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。 定时器0或1溢出：CPU在响应中断后，硬件清除了有关的中断请求标志TFO或TF1，即中断请求是自动撤除的。 边沿激活的外部中断：CPU在响应中断后，也是用硬件自动清除有关的中断请求标志IE0或IE1。 串行口中断：CPU响应中断后，没有用硬件清除T1、R1，故这些中断不能自动撤除，而要靠软件来清除相应的标志。,电平触发外部中断撤除方法较复杂。 因为在电平触发方式中，CPU响应中断时不会自动清除IE1或IE0标志，所以在响应中断后应立即撤除INT0或INT1引脚上的低电平。 在硬件上，CPU对INT0和INT1引脚的信号不能控制，所以这个问题要通过硬件，再配合软件来解决。,电平激活的外部中断源中断标志的撤除,外部中断源的扩展,单片机仅有两个外部中断输入端. 可用两种方法扩展: 1. 定时器T0,T1。（工作在计数方式下） 2. 中断和查询结合。,1用定时器作外部中断源 例5.5 将定时器T0扩展为外部中断源。,解：将定时器T0设定为方式2（自动恢复计数初值），TH0和TF0的初值均设置为FFH，允许T0中断，CPU开放中断，源程序如下： MOV TMOD，#06H MOV TH0，#0FFH MOV TL0，#0FFH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA T0引脚每输入一个负跳变，TF0都会置1，向CPU请求中断 T0脚相当于边沿触发的外部中断源输入线。,2中断和查询相结合,图： 一个外中断扩展成多个外中断的原理图,中断服务程序如下：,ORG 0003H ；外部中断0入口 AJMP INT0 ；转向中断服务程序入口 INT0： PUSH PSW ；保护现场 PUSH ACC JB P1.0，EXT0 ；中断源查询并转相应中断服务程序 JB P1.1，EXT1 JB P1.2，EXT2 JB P1.3，EXT3 EXIT： POP ACC ；恢复现场 POP PSW RETI, EXT0： ; EXINT0中断服务程序 AJMP EXIT EXT1： ; EXINT1中断服务程序 AJMP EXIT EXT2： ；EXINT2中断服务程序 AJMP EXIT EXT3： ；EXINT3中断服务程序 AJMP EXIT 同样，外部中断1也可作相应的扩展。,例：在P1.0上产生周期为10ms的方波，设晶振频率12MHz.（要求分别以查询方式和中断方式设计程序）,查 询 方 式:,ORG 0000H MOV TMOD，#10H MOV TH1，#0CEH MOV TL1，#78H