w五、中断系统

五、MCS-51单片机中断系统,5.1、中断概念,中断：在执行程序的过程中，由于某种外界的原因，必须尽快终止当前的程序执行，而转去执行相应的处理程序，待处理结束后，再回来继续执行被终止的程序，这个过程叫中断。,中断类型1可屏蔽中断：可程控中断，软件设置允许/禁止CPU响应中断。2非屏蔽中断：非程控中断，若有中断请求，CPU必响应中断优先权1.当同时有多个中断请求信号，先响应优先级别高的中断请求。2.高优先级中断请求信号可中断低优先级中断服务。中断源能发出中断请求信号的各种事件。如I/O设备、定时时钟、系统故障、软件设定等。中断向量：提供中断服务程序入口地址信息的地址。每个中断都有自己的处理程序，各种微处理器形成中断服务程序入口地址的方法也不相同。,中断技术的优点：提高CPU的效率。提高实时数据的处理时效。故障处理中断系统的功能：中断优先权排队实现中断嵌套自动响应中断实现中断返回。,5.2、MCS-51的中断系统5.2.1、MCS-51的中断源,MCS-51单片机具有多中断源，共有三种类型、五个中断源INT0：外部中断0中断请求INT1：外部中断1中断请求T0：定时/计数器0溢出中断请求T1：定时/计数器1溢出中断请求TX/RX：串行口中断请求具有二个中断优先级，可实现二级中断服务程序的嵌套。每个中断源均可由软件编程为高优先级或低优先级中断、允许或禁止向CPU请求中断。,各中断源：1、外中断由外部原因引起的中断，包括外部中断0、1分别由外部引脚INT0、INT1引入。外部中断请求对引脚信号有两种规定，电平方式和脉冲方式：电平方式的中断请求是低电平有效脉冲方式的中断请求是脉冲的后沿（负跳变）有效2、定时器中断为了满足单片机内部的定时/计数需要而设置的中断。当计数器发生溢出时，就表明定时时间到了或者计数值已经计满了，由计数溢出信号向CPU发出中断请求，它是单片机的内部中断3、串行中断为单片机的串行口接收和发送数据而设置的中断。每当串行口接收或发送一组数据完以后，就可以产生一个中断请求，要单片机发送或接收一个新的数据,它是单片机的内部中断,中断系统结构图,与中断有关的特殊功能寄存器（SFR）共4个：中断允许寄存器IE中断优先级控制寄存器IP中断源寄存器（TCON、SCON中的有关位）注：均可位寻址。,5.2.2、MCS-51的中断控制,定时器控制寄存器（TCON）,用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出的中断标志，地址是88H（有位地址可以进行位操作）,（1）IE0、IE1：外中断请求标志位IEx1，INTx端出现有效中断请求信号；x0或1（2）IT0、IT1：外中断请求触发方式控制位ITx1，脉冲触发方式，后沿负跳有效；ITx0，电平触发方式，低电平有效；x0或1例：要求INT0引脚的中断请求信号为低电平有效，INT1引脚的中断请求信号为脉冲后沿有效，请设置TCON的有关位。答：CLRIT0；INT0电平触发方式SETBIT1；INT1脉冲触发方式,（3）TF0、TF1：定时/计数溢出标志位TF01表示定时/计数器0产生了溢出（它可以向单片机申请中断）TF11表示定时/计数器1产生了溢出,串行口控制寄存器（SCON）,（1）TI：串行口发送中断请求标志位TI1，表明送入到单片机内部的发送缓冲器SBUF中的一帧数据已经发送完毕了。如果是在连续发送数据过程中，已判断到TI1，则就可以继续发下一个数据（2）RI：串行口接受中断请求标志位RI1，表明单片机已经接受完毕外部的一帧数据，单片机内部可以把它取进出，进行处理。,中断允许控制寄存器（IE）,（1）EA：中断允许总控制位EA0：中断总禁止，禁止所有中断EA1：中断总允许，置1后，各中断源的中断允许由各个控制位进行设置（2）EX0、EX1：外部中断允许控制位EX0（EX1）0，表示禁止外中断INT0（INT1）的中断申请；EX0（EX1）1，表示允许外中断INT0（INT1）的中断申请；（3）ET0、ET1：定时/计数中断允许控制位ET0（ET1）0，表示禁止定时/计数器0（1）的中断申请；ET0（ET1）1，表示允许定时/计数器0（1）的中断申请；（4）ES：串行口中断允许控制位ES0，禁止串口中断；ES1，允许串口中断结论：MCS-51单片机各个中断源均为可屏蔽中断,例：假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其他中断。试根据条件设置IE的相应位答：方法一，字节操作指令MOVIE,#8AH；（10001010B）或MOVA8H,#8AH；方法二，用位操作指令SETBET0；定时器/计数器0允许中断SETBET1；定时器/计数器1允许中断SETBEA；CPU开中断,中断优先级控制寄存器（IP）,PX0：外部中断0优先级设定位PT0：定时/计数器0中断优先级设定位PX1：外部中断1优先级设定位PT1：定时/计数器1中断优先级设定位PS：串行口中断优先级设定位对应位设置为“0”的位，为低优先级；对应位设置为“1”的位，为高优先级；因此，MCS-51单片机是一个两级中断系统,同一优先级的中断次序中断源同级内中断优先级外部中断0定时/计数器0溢出外部中断1定时/计数器1溢出串行口,高,低,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相应值答：方法一，字节操作指令MOVIP,#05H；（00000101B）或MOVB8H,#05H；方法二，用位操作指令SETBPX0；SETBPX1；CLRPT0；CLRPT1；CLRPS；,5.3、响应中断的条件和过程,5.3.1、中断响应条件,CPU响应中断的条件有：（1）有中断源发出中断请求（2）中断总允许位EA1，即CPU开中断（3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽（4）无同级或更高级中断正在被服务（5）当前的指令周期已经结束（6）若现执行的指令是RETI或对IE、IP的写操作指令时，该指令以及紧接着的另一条指令已经执行完。,5.3.2、中断响应过程,MCS-51单片机的中断处理过程可分为三个阶段：中断响应：(满足中断响应条件)接受中断申请-断点地址保护-中断向量地址装入PC中断处理：根据不同中断源断的申请完成各中断申请要求的事情中断返回：从中断服务程序回到原断点处,中断源及其对应的中断向量地址：中断向量地址中断源0003H000AH外部中断0中断地址区000BH0012H定时/计数器0中断地址区0013H001AH外部中断1中断地址区001BH0022H定时/计数器1中断地址区0023H002AH串行口中断地址区,例1：外中断0申请-CPU保存当前PC（断点）-0003H装入PC-执行INT0中断服务程序，此时在0003H装入一个长转移指令，就可跳到中断服务程序。ORG0003HLJMPINT0-PROORG6000HINT0-PRO:RETI,例2：某单片机系统使用了全部5个中断源，其中INT0、和串行口中断为高级中断，其他3个中断为低级中断，INT0为低电平有效，INT1为下跳沿有效。,答：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINT0-PROORG000BHLJMPT0-PROORG0013HLJMPINT1-PROORG0001BHLJMPT1-PROORG0023HLJMPSP-PRO,MAIN:MOVSP,#40H；设置栈低MOVIP,#00010001B；CLRIT0SETBIT1MOVIE,#10011111B；,各中断程序：ORG100HINT0-PRO:RETIINT1-PRO:RETIT0-PRO:RETIT1-PRO:RETISP-PRO:RETI,例3：处理外部中断举例,要求每次按动按键，使外接发光二极管LED改变一次亮灭状态。解：INT0输入按键信号，P1.0输出改变LED状态。1跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。,ORG0000H；复位入口AJMPMAINORG0003H；中断入口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOVSP，#40H；设栈底SETBEA；开总允许开关SETBEX0；开INT0中断SETBIT0；负跳变触发中断H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPLP1.0；改变LEDRETI；返回主程序,软件等待按键释放,2.电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。,ORG0000H；复位入口AJMPMAINORG0003H；中断入口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOVSP，#40H；设栈底SETBEA；开总允许开关SETBEX0；开INT0中断CLRIT0；低电平触发中断H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPLP1.0；改变LEDWAIT：JNBP3.2，WAIT；等按键释放RETI；返回主程序,中断程序编制中要注意的是：1、根据需要保护现场2、及时清除不能被硬件自动清除的中断请求标志3、中断服务程序中的压栈和出栈指令必须成对使用，以避免堆栈数据出错,例4：串口中断的编制ORG1000HSP-PRO:PUSHPSW；保护现场PUSHACLRRS0SETBRS1；选择第一组的R0R7JBRI,RI-PRO；判断引起的中断原因CLRTI；是串行发送引起的中断；发送处理LJMPSP-ETRI-PRO:CLRRI；是串行接受引起的中断；接受处理SP-ET:POPA；恢复现场POPPSWRETI说明：中断的很多标志都是在进入中断是由硬件清掉的，但是RI和TI硬件清不了，所以需用户进行处理。,例5：如下图所示，此中断电路可实现系统的故障显示。当系统正常工作时，四个故障源的输入都是低电平，显示灯不亮。当有某个部分出现故障时，则相应的输入线由低电平变成高电平，相应的发光二极管亮。,ORG0000HAJMPMAIN；上电，转向主程序ORG0003H；外部中断0入口地址AJMPINSER；转向中断0服务程序ORG0100HMAIN:MOVSP,#40H;设置栈低ANLP1,#55H；P1.0/2/4/6为输入;P