MCS-51单片机中断系统.ppt

中断的概念 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,中断是指当CPU正在处理某项事务的时候，如果系统发生了紧急事件，要求CPU暂停当前正在处理的工作而去处理这个紧急事件，待事件处理完成后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程 。 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。,中断过程动画演示,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。,中断矢量,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,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的中断控制系统结构图,中断标志位,中断源允许,总允许,中断优先级,TCON寄存器中断请求控制寄存器,TCON,IT0/IT1：外部中断0/1请求触发方式控制位。1为脉冲触 发，下降沿有效。0为电平触发，低电平有效。 IE0/IE1：外中断/请求标志位。当CPU采样到（）端出现有效中断请求时，IE0（IE1）位由硬件置“1”。当中断响应完成转向中断服务程序后，由硬件把IE0（或IE1）清零。 TR0/TR1：定时器运行控制位。0停止定时器/计数器工作，1启动定时器/计数器开始工作。,TCON寄存器中断请求控制寄存器,注意：该寄存器可以位寻址。,TF0/TF1：计数溢出标志位。当计数器产生计数溢 出时，相应的溢出标志位由硬件置“1”。当转向中断服务后，由硬件自动清“0”。计数溢出标志位的使用有两种情况：采用中断方式时，作中断请求标志位来使用；采用查询方式时，作查询状态位来使用。,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寄存器串行中断控制寄存器,SCON 98H,注意：该寄存器可以位寻址。,IE寄存器中断屏蔽寄存器,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。,PS：串行口的中断优先级控制位。“0”为低优先级,“1”为高优先级。 PT1：定时器/计数器T1的中断优先级控制位。“0”为低优先级,“1”为高优先级。 PT1：定时器/计数器T1的中断优先级控制位。“0”为低优先级,“1”为高优先级。 PT0：定时器/计数器T0的中断优先级控制位。“0”为低优先级,“1”为高优先级。 PX0：外部中断0的中断优先级控制位。“0”为低优先级,“1”为高优先级。 同级中优先权次序从高到低依次为：、T0、T1、RI/TI。,IP寄存器中断优先级控制寄存器,IP B8H,IP寄存器中断优先级控制寄存器,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,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,CPU响应中断的基本条件,有中断源提出中断请求； 中断总允许位EA1，即CPU中断开放； 申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽； CPU没有响应同级或更高优先级的中断； 当前指令执行结束； 如果正在执行的指令是RETI或访问IE、IP指令。CPU在执行RETI或访问IE、IP指令后，至少还需要再执行一条其它指令后才会响应中断请求。,中断响应,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,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长跳转LCALL addr16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！,中断响应时间,中断响应时间是指CPU检测到中断请求信号到转入中断服务程序所需要的时间。 注:MCS-51单片机响应中断的最短时间为3个机器周期，最长为8个机器周期。若CPU检测到中断请求信号时正好是一条指令的最后一个机器周期，且不是RETI或访问IE、IP指令，则不需等待就可以立即响应。,外部中断源的扩展,单片机仅有两个外部中断输入端. 可用三种方法扩展: 1. 定时器T0,T1。（工作在计数方式下） 2. 中断和查询结合。 3.外接中断控制芯片（如8259）进行扩展。,1用定时器/计数器作外部中断源,MSC-51单片机有两个定时器/计数器T0和T1，它们作为计数器使用时，计数输入端T1（T0）发生负跳变时将使计数器加1。利用此特性，适当设置计数器初值，就可以把计数输入端T1（T0）作为外部中断输入端。例如，将定时器/计数器T0设置为工作方式2计数模式，计数初值设为0FFH，且允许中断。当计数输入端发生一个负跳变时，计数器加1，便发生溢出，从而产生中断。,ORG 0100H MOV TMOD，#06H ；设置定时 器T0为工作方式2、计数模式 MOV TH0，#0FFH ；设置计数器初值 MOV TL0，#0FFH SETB IT0 ；选择跳变触发方式 SETB ET0 ；允许定时器中断 SETB EA ；CPU开中断 SETB TR0 ；启动定时器T0,初始化程序如下：,以上程序执行后，当定时器/计数器T0计数输入端发生负跳变时，TL0加1，产生溢出，标志位TF0置1，向CPU发出中断请求，同时TH0的值重新送入TL0，保证下一次中断过程的顺利进行。这样T0端相当于脉冲方式的外部中断请求输入端。同理T1也可以实现外部中断源的扩展。 注：用本方法扩展外部中断源是以占用内部定时中断为代价的。只有当定时/计数器空闲时才能使用。,2查询方式扩展外部中断源,当外部中断源较多时，可以采用查询方式扩展外部中断源。把多个中断源通过硬件（或非门）引入外部中断源输入端（INT0或INT1），同时将中断源连接到某I/O接口。这样，每个中断源都可能引起中断，在中断服务程序中通过软件查询I/O口，便可以确定哪一个是正在申请的中断源，查询的次序则由中断源优先级决定，这样可实现多个外部中断源的扩展。 例如，通过OC门实现外部中断源扩展的基本原理如下图所示。当外部扩展中断源的任何一个中断申请信号置为低电平时，其对应的OC门输出为低，使有效，申请中断。有中断后，软件查询P1口状态，决定是哪一个中断源。查询次序决定优先级。,参考程序如下：,ORG 0003H LJMP INTER_PRO ORG 0100H INTER_PRO: JNB P1.0 ，SUB0_PRO JNB P1.1， SUB1_PRO JNB P1.7， SUB7_PRO,.中断控制芯片（如）进行扩展,当需要扩展的外部中断源比较多时，可以使用专用中断控制器8259实现。一个8259可以直接扩展8个中断源，经级联后，最多可以扩展64个中断源。,中断应用举例,【例】出租车计价器计程方法是车轮每运转一圈产生一个负脉冲，从外中断（P3.2）引脚输入，行驶里程为轮胎周长运转圈数。设轮胎周长为2m，试实时计算出租车行驶里程（单位米），数据存32H、31H、30H。 参考程序如下：,ORG 0000H ;复位地址 LJMP STAT ;转初始化 ORG 0003H ;中断入口地址 LJMP INT ;转中断服务程序 ORG 0100H ;初始化程序首地址 STAT: MOV SP,#60H ;置堆栈指针 SETB ITO ;置边沿触发方式 MOV IP,#01H ;置高优先级 MOV IE,#81H ;开中断,MOV 30H,#0 ;里程计数器清0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 LJMP MAIN ;转主程序,并等待中断 ORG 0200H ;中断服务子程序首地址 INT: PUSH Acc ;保护现场 PUSH PSW MOV A,30H ;读低8位计数器 ADD A,#2 ;低8位计数器加2m MOV 30H,A ;回存,CLR A ADDC A,31H ;中8位计数器加进位 MOV 31H,A ;回存 CLR A ADDC A,32H ;高8位计数器加进位 MOV 32H,A ;回存 POP PSW ;恢复现场 POP Acc RETI ;中断返回 MAIN: ,题目