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大学 单片机 原理 应用 利用 运用 胡辉 ppt 文稿 资料 课件
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第5章 单片机的中断系统,执行主程序,主程序,继续执行主程序,断点,中断请求,中断响应,执行中断处理程序,中断返回,5.1 中断的概念,5.1.1 中断的定义,中断是指计算机在正常执行程序的过程中,由于种种事件的发生,从而产生了中断请求信号,CPU暂时停止当前程序的执行,转而去处理突然发生的事件,事件处理完毕后,再返回去继续执行暂停的程序。,中断系统的结构框图,中断的优点,1同步工作 2提高了CPU的工作效率 3实时处理,5.1.2 中断源,中断源是指计算机与外部设备(打印机、键盘及其他部件)进行输入/输出数据交换时,需要向CPU发出中断请求而引发的中断请求信号。 MCS-51系列单片机有5个中断源,中断源入口地址,具体入口如下: 中断源 入口地址 INT0 0003 T0 000BH INT1 0013H T1 001BH RI/TI 0023H 在这些单元中往往是一些跳转指令,跳到真正的中断服务程序,这是因为给每个中断源安排的空间只有8个单元。,1外部中断源 80C51的两个外部中断源通过P3.2和P3.3两个引脚引入,用于接收由外部原因产生的中断信号。 外部中断0-INT0,由P3.2提供 外部中断1INT1,由P3.3提供,2定时器中断源,定时器中断源由内部定时器/计数器溢出产生,属于内部中断。 T0溢出中断: 由片内定时/计数器0提供 T1溢出中断: 由片内定时/计数器1提供,3串行口中断源 串行口中断RI/TI是由内部串行口产生的,属于内部中断。当串行口接收或发送串行数据时,串行口自动向CPU发出一个中断请求,CPU响应中断请求后转入串行口中断服务子程序,以实现串行数据的传送。,5.1.3 中断的优先级,MCS-51有两个中断优先级,对于每一个中断请求源可编程为高优先级中断或低优先级中断,可实现二级中断嵌套。,中断响应的基本原则是:,(1)高优先级不能被低优先级中断; (2)低优先级可被高优先级中断。 (3)任何一种中断(不管是高级还是低级),一旦得到响应,不会再被它的同级中断所中断。 (4)两个同一级的中断源同时向CPU发出中断申请,CPU通过内部硬件查询,按自然优先级确定优先响应哪一个中断要求。,自然优先顺序,中断优先级寄存器,中断优先级寄存器IP,其字节地址为B8H 为“1”表示高级中断,为“0”表示低级中断,IP 位地址,PS:串行口中断优先级控制位。 PTl:定时计数器T1中断优先级控制位。 PXl:外部中断1中断优先级控制位。 PT0:定时计数器T0中断优先级控制位。 PX0:外部中断0中断优先级控制位。,5.1.4 中断控制,在中断请求被响应前,中断请求是由CPU锁存在特殊功能寄存器TCON和SCON的相应中断标志位中。,与中断控制有关的控制寄存器有四个:,TCON-定时控制寄存器, IE-中断允许控制寄存器, IP-中断优先级控制寄存器, SCON-及串行口控制寄存器。,1定时控制寄存器TCON,中断请求标志,触发方式选择,0 低电平1 下降沿,1)TF1:T1溢出中断标志。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”。 2)TF0:T0溢出中断标志。 3)IE1:外部中断1标志。IE1=1表明外部中断1向CPU申请中断。 4)IE0:外部中断0标志。 5)ITl、IT0:外部中断的中断触发方式控制位,2中断允许控制寄存器IE,0 禁止,1允许,字节地址为A8H,3串行口控制寄存器SCON,串行中断请求标志,1)TI:串行发送中断标志。CPU将一个字节数据写入发送缓冲器SBUF后启动发送,每发送完一个串行帧,硬件置位TI。但CPU响应中断后,并不能自动清除TI标志,必须由软件清除。 2)RI:串行接收中断标志。在串行口允许接收时,每接收完一个串行帧,硬件置位RI。同样,CPU响应中断后不会自动清除RI标志,必须由软件清除。,5.1.5 中断响应,1CPU的中断响应条件 无同级或高级中断正在服务; 当前指令周期结束,如果查询中断请求的机器 周期不是当前指令的最后一个周期,则不行; 若现行指令是RETI、RET或访问IE、IP指令,则需要执行到当前指令及下一条指令方可响应。,2.响应过程 置位中断优先级有效触发器,即关闭同级和低级中断 调用入口地址,断点入栈,相当于LCALL指令 进入中断服务程序。,响应时间-从查询中断请求标志位到转向中断服务入口地址所需的机器周期数。 (1)最快响应时间 以外部中断的电平触发为最快。 1个周期(查询)2个周期(长调用LCALL) (2)最长时间 若当前指令是RET、RETI和IP、IE指令,紧接着下一条是乘除指令发生,则最长为8个周期: 2个周期执行当前指令(其中含有1个周期查询)4个周期乘除指令2个周期长调用8个周期。,3中断处理,中断处理(又称中断服务)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。此过程一般包括两部分内容,一是保护现场,二是处理中断源的请求。,4.中断返回 中断处理程序的最后一条指令是RETI,它使CPU结束中断处理程序的执行,返回到断点处,继续执行主程序。,5.1.6 中断响应的撤除,1硬件自动撤除 在定时器中断方式下,定时器溢出中断标志TF0、TF1在中断响应之时会被硬件自动撤除;在外部中断的边沿触发工作方式下,外部中断标志IE0、IE1在中断响应之时会被硬件自动撤除。 2软件撤除 串行口的中断请求信号可以用软件撤除。串行口的接收/发送中断标志RI/TI需要在中断响应后测试这两个标志位的状态。,5.2 外部中断的使用,5.2.1外部中断源的应用 【例5-1】有5个外部中断源,它们的优先级排队如下:X0(最高)、X1、X2、X3、X4(最低),这五个外部中断源均为高电平申请中断,ORG 0013H AJMP CXINT CXINT:PUSH PSW PUSH A ORL P1,#0FH JB P1.0,ZINT1 JB P1.1,ZINT2 JB P1.2,ZINT3 JB P1.3,ZINT4 FHZD:POP A POP PSW RETI , ZINT1: LJMP FHZD ZINT2: LJMP FHZD ZINT3: ,【例5-2】在单片机的外部中断0端接入一个单脉冲触发器,每按一次单脉冲触发器中的开关K,都会产生中断。每次产生的中断都会使P1口的数据左移一位,在P1口扩展了8个发光二极管,其起始状态为P1.0口的发光二极管亮,其余端口的发光二极管灭。,4软件 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H ;中断服务程序入口地址 AJMP ZHD0 ORG 0030H MAIN: MOV SP,#70H ;设置堆栈指针 SETB IT0 ;外部中断0为边沿触发方式 MOV IE,#10000001B ;开放外部中断0 MOV A,#0FEH ;设置P1口的初始状态 LOOP: MOV P1,A AJMP LOOP ;循环等待外部中断 ZHD0: MOV A,P1 ;中断服务程序开始 RL A ;P1口的数据左移 MOV P1,A ;数据再送P1口 RETI ;中断服务程序返回 END,【例5-3】利用单片机扩展5个外部中断源,中断的优先次序为X0X4,其中X0接到外部中断INT0上,X1X4接到外部中断INT1上;单片机的P1.4P1.7接4个发光二极管用来作输出指示;当有X1X4其中一个外部中断发生时,相应的发光二极管D1D4点亮;当X0外部中断发生时,4个发光二极管全亮。,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H ;中断服务程序入口地址 AJMP ZHD0 ORG 0013H ;中断服务程序入口地址 AJMP ZHD1 ORG 0030H MAIN:MOV SP,#70H SETB IT0 SETB IT1 MOV IP,#00000001B;外部中断0最高优先级 MOV IE,#10000101B; END,5.2.2 利用定时器扩展外部中断源,在外部中断源不够用的情况下,可以把T0和T1引脚作为外部中断请求输入端,而定时器的溢出中断作为外部中断请求标志。例如:将定时器/计数器T1设置为方式2(自动恢复常数方式)外部计数方式,定时器的时间常数TH1、TL1的初值均为0FFH,允许T1中断,5.2.3 多级外部中断的扩展应用,74LS148是一种优先权编码器,其管脚如图5-6所示。它具有8个输人端(IR0IR7),可用作8个外部中断源的输入端,A0A2为3个编码输出端,GS为编码器输出瑞,EI为使能端(低电平有效)。在使能端EI为低电平时,只要其8个输入端中任意一个输入为低电平,就有一组相应的编码从A0A2输出,且编码器输出端GS为低电平,如果8个输入端同时有多个输入,则A0A2端将输出最大的编码。表5-4为74LS148的真值表。,【例5-6】图5-7是利用74LS148扩展单片机的8个外部中断源的硬件电路图。根据74LS148的真值表可知:当8个中断源IN0IN7中有中断申请时(低电平有效),与其对应的一组编码就出现在单片机的P10P12线上,且外部中断源只要有中断申请,在74LS148的GS端就有低电平输出,因此单片机的外中断INT0也为低电平。,ORG 0003H LJMP YDAO ORG 0030H YDAO: ORL P1,#00000111B;设置P1.0P1.2为输入线 MOV A,P1 ;读P1口的
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