MCS-51单片机的中断系统

微机原理及应用,第4章MCS-51单片机的中断系统,4.1中断的概念中断是指在CPU正在处理某项事务的时候，如果外界或内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在运行的工作转而去处理这个紧急事件，待处理完后再回到原来被中断的地方，继续原来被打断了的工作的过程。中断是计算机中一个很重要的概念，中断技术的引入使计算机的发展和应用都大大地推进了一步。可以说：没有中断技术，就没有目前计算机的广泛应用。,4.28051中断系统结构及中断控制MCS-51系列单片机有5个中断源和其相应的控制寄存器。1.中断源产生中断的请求源叫中断源。MCS-51系列单片机的5个中断源，包括2个外部中断源和3个内部中断源。MCS-51系列单片机能提供两个中断优先级，实现两级中断嵌套。,振荡器和时序OSC,程序存储器4KBROM,数据存储器4KBRAM,64KB总线扩展控制器,可编程I/O,可编程全双工串行口,8051CPU,216位定时器/计数器,外时钟源,内中断,外中断,控制,并行口,串行通信,外部事件计数,1MCS-51单片机总体构框图,2个外部中断源是外部中断0和外部中断1，相应的中断请求信号输入端是INT0和INT1。3个内部中断源是定时器/计数器0溢出中断，定时器/计数器1溢出中断，串行口的发送和接收中断(TI和RI)。,外部中断请求有两种触发方式：电平触发和边沿触发。,电平触发,边沿触发,高,低,2.TCON寄存器TCON是定时器/计数器0和1（T0、T1）的控制寄存器，同时也用来锁存T0、T1的溢出中断申请标志和外部中断请求标志。,定时器/计数器1定时器/计数器0溢出中断请求标志,由硬件置位。,INT1、INT0请求标志，由硬件置位。,INT1、INT0触发方式控制位，由软件置位或复位。IT1=0时，INT1为电平触发，IT1=1为边沿触发；IT0同理(对应INT0)。,3.SCON寄存器SCON为串行口控制寄存器，其中的低2位用作串行口中断请求标志。,4.在MCS-51单片机中断系统中，中断的允许或禁止是由片内的中断允许寄存器IE控制的。,CPU中断允许标志位。EA=0时，关中断；EA=1时，开中断。,串口中断允许标志位。EA=0时，关串口中断；EA=1时，开串口中断。,T1、T0溢出中断允许标志位。ET1=0时，关T1中断；ET1=1时，开T1中断。ET0同理(对应T0)。,外部中断允许标志位。EX1=0时，关INT1中断；EX1=1时，开INT1中断。EX0同理(对应INT0)。,例：假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其他中断，设置相应的IE值。,MOVIE,#8AH或SETBET0SETBET1SETBEA,5.MCS-51系列单片机的中断优先级控制是由中断优先级寄存器IP控制的。,优先级可以用软件进行设置，单片机复位后，IP中的各位均被清0。,例：设8031的片外中断为高优先级，片内中断为低优先级，设置IP相应的值。,MOVIP,#05H或SETBPX0SETBPX1CLRPSCLRPT0CLRPT1,MCS-51单片机中断系统应遵循的原则：,1、低优先级中断可被高优先级中断请求所中断，反之则不能。2、同级的中断请求不能打断已经执行的同级中断。,中断响应条件：,必须要有中断请求中断源的中断允许位为1（即IE中的总允许位EA1，且IE相应的中断允许位为1）无同级或高级中断正在服务现行指令执行完最后一个机器周期。,4.3中断响应过程CPU在每个机器周期的S5P2时刻采样各中断源的中断请求信号，并将它锁存在TCON或SCON中的相应位。在下一个机器周期对采样到的中断请求标志进行查询。如果查询到中断请求标志，则按优先级高低进行中断处理，中断系统将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。,4.4中断响应时间在不同的情况下CPU响应中断的时间是不同的。以外部中断为例，INT0和INT1引脚的电平在每个机器周期的S5P2时刻经反相锁存到TCON的IE0和IE1标志位，CPU在下一个机器周期才会查询到新置入的IE0和IE1，如果满足响应条件，CPU响应中断时要用两个机器周期执行一条硬件长调用指令“LCALL”，由硬件完成将中断矢量地址装入程序指针PC中，使程序转入中断矢量入口。因此，从产生外部中断到开始执行中断程序至少需要三个完整的机器周期。,4.5中断响应后中断请求的撤除中断源提出中断申请，在CPU响应此中断请求后，该中断源之中断请求在中断返回之前应当撤除，以免引起重复中断，被再次响应。对于边沿触发的外部中断，CPU在响应中断后由硬件自动清除相应的中断请求标志IE0和IE1。对于电平触发的外部中断，必须外加硬件来撤销中断请求。对于定时器溢出中断，CPU在响应中断后就由硬件消除了相应的中断请求标志TF0、TF1。对于串行口中断，CPU在响应中断后并不自动清除中断请求标志RI或TI，因此必须在中断服务程序中用软件来清除。,中断系统应用举例：,外部中断源的扩展,ORG0003HLJMPINT0INT0:PUSHPSWPUSHACCJBP1.7,DV1JBP1.6,DV2JBP1.5,DV3JBP1.4,DV4GB:POPACCPOPPSWRETIDV1:AJMPGBDV2:AJMPGBDV3:AJMPGBDV4:AJMPGB,设计一个程序，能够实时显示INT0引脚上出现的负跳变信号的累计数。主程序：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPIP0ORG0030HMAIN:MOVSP,#60HSETBIT0SETBEASETBEX0MOVR7,#00HLP:ACALLDISPAJMPLP中断服务子程序：IP0:INCR7RETI,中断程序举例：,例：,X1、X2、X3为3个故障输入，当系统无故障时，它们全为低电平，3个灯不亮；当某部分出现故障时，其对应的输入端由低电平变为高电平，从而引起单片机中断，并点亮对应的发光二极管。,主程序：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPSERVEMAIN:ORLP1,#0FFH；P1口设初值，灯全灭SETBIT0；选择边沿触发方式SETBEX0；允许INT0中断SETBEA；开CPU中断SJMP$；等待中断中断服务子程序：