单片微机原理第四章42定时、中断、串行ppt课件

1、4.2 4.2 中断系统及应用中断系统及应用4.2.1 4.2.1 中断有关的概念中断有关的概念4.2.2 80514.2.2 8051中断标志及控制寄存器中断标志及控制寄存器4.2.34.2.3中断响应的条件及响应过程中断响应的条件及响应过程 4.2.4 4.2.4 中断程序设计思想中断程序设计思想4.2.5 4.2.5 中断应用程序设计举例中断应用程序设计举例4.2.1 中断有关的概念中断有关的概念中断：利用软硬件配合，根据某种需要断开正在执行的程序中断：利用软硬件配合，根据某种需要断开正在执行的程序而转向另一专门而转向另一专门 程序，结束后再返回到原断开处继续执行程序，结束后再返回到原断

2、开处继续执行被中止的程序，这个过程称为中断。被中止的程序，这个过程称为中断。中断服务程序或中断处理程序：中断后转向执行的程序。中断服务程序或中断处理程序：中断后转向执行的程序。断点：原程序被断开的位置断点：原程序被断开的位置(地址地址)。中断源：发出中断信号的设备。中断源：发出中断信号的设备。中断请求或中断申请：中断源要求中断服务所发出的标志信中断请求或中断申请：中断源要求中断服务所发出的标志信号。号。中断源包括中断源包括:外部设备如键盘、打印机、磁盘驱动器等，还有外部设备如键盘、打印机、磁盘驱动器等，还有内部定时器、故障源内部定时器、故障源,以及根据需要人为设置的中断源等等。以及根据需要人为

3、设置的中断源等等。中断响应：中断源向中断响应：中断源向CPU发出中断申请，发出中断申请，CPU经过判断认为经过判断认为满足条件，则对中断源作出的答复。满足条件，则对中断源作出的答复。 中断流程引入中断的主要优点是：引入中断的主要优点是： 实现分时操作，解决了快速实现分时操作，解决了快速CPU与慢速外设的与慢速外设的矛盾，可以实现矛盾，可以实现CPU与外部设备同时工作。与外部设备同时工作。 实现实时处理，中断源根据外界信息变化可实现实时处理，中断源根据外界信息变化可以随时向以随时向CPU发出中断请求，若条件满足，发出中断请求，若条件满足，CPU会马上响应，对中断要求及时处理。若用查询方会马上响应

4、，对中断要求及时处理。若用查询方式往往不能及时处理。式往往不能及时处理。故障处理。计算机在运行时往往会出现一些故故障处理。计算机在运行时往往会出现一些故障，如电源断电、运算溢出等，有了中断系统，障，如电源断电、运算溢出等，有了中断系统，当出现故障时，当出现故障时，CPU可即时转去执行故障处理程可即时转去执行故障处理程序，自行处理故障而不必停机。序，自行处理故障而不必停机。1外部中断源外部中断源2个：个：INT0(P3.2)、 INT1(P3.3) 由由P3.2端口线引入，低电平或下降沿引起。端口线引入，低电平或下降沿引起。 由由P3.3端口线引入，低电平或下降沿引起。端口线引入，低电平或下降沿

5、引起。2内部中断源内部中断源T0溢出中断：定时溢出中断：定时/计数器计数器0中断，由中断，由T0溢出引起。溢出引起。T1溢出中断：定时溢出中断：定时/计数器计数器1中断，由中断，由T1溢出引起。溢出引起。串行口中断串行口中断TI/RI：串行：串行I/O中断，完成一帧字符发送中断，完成一帧字符发送/接收接收引起。引起。805l单片机共有单片机共有5个中断：个中断：4.2.2 8051中断标志及控制寄存器中断标志及控制寄存器一、中断标志寄存器一、中断标志寄存器TCONTCON、SCONSCON TCON TCON是定时计数器控制寄存器是定时计数器控制寄存器 SCONSCON是串行口控制寄存器是串行

6、口控制寄存器1 1TCON TCON 中断标志位中断标志位TCONTCON寄存器中与中断有关位如下：寄存器中与中断有关位如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D0 TF1 TF1和和TF0TF0定时器溢出中断申请标志位。定时器溢出中断申请标志位。 IE1 IE1和和IE0IE0外部中断申请标志位。外部中断申请标志位。IE1IE11 1表示外部中断表示外部中断1(1NT1)1(1NT1)发出中断申请；发出中断申请；IE0=1IE0=1表示外部中断表示外部中断0(1NT0)0(1NT0)发出发出中断申请。中断申请。 TF1TR1TF0TR0

7、IE1IT1IE0IT0 IT1和和IT0外部中断触发方式控制位。外部中断触发方式控制位。 IT11 边沿触发方式边沿触发方式 INT1端有下跳变端有下跳变 时，发出中断申请，把时，发出中断申请，把IE1置置“1”； IT1=0 电平触发方式电平触发方式 INT1端加低电平时，发出中断申请，把端加低电平时，发出中断申请，把1E1置置“1”。 只有外部中断才有中断触发方式控制。只有外部中断才有中断触发方式控制。 在边沿触发方式，中断响应后由硬件自动清除中断标志在边沿触发方式，中断响应后由硬件自动清除中断标志IE1和和IE0。 在电平触发方式，无论硬件或软件均不能清除中断标志在电平触发方式，无论硬

8、件或软件均不能清除中断标志位，只有把位，只有把INT1或或INT0端的低电平撤掉，才能清除端的低电平撤掉，才能清除IT1或或IT0。2SCON 中断标志位中断标志位SCON 寄存器只有最后两位寄存器只有最后两位TI(D1)和和RI(D0)与中断有关。与中断有关。 99H 98HSCON(98H) TI串行口发送中断标志。串行口发送中断标志。 在串行通信过程中，在串行通信过程中，CPU每发送完一帧数据自动把每发送完一帧数据自动把TI置置“1”，表示发送结束申请中断。，表示发送结束申请中断。 RI串行口接收中断标志。串行口接收中断标志。 串行口通信时，每接收完一帧数据，则把串行口通信时，每接收完一

9、帧数据，则把RI置置“1”，表示接收结束、发出中断申请。表示接收结束、发出中断申请。注意：中断响应后，注意：中断响应后，RI或或TI不能自动清除，必须由软件来清不能自动清除，必须由软件来清除。编程时要注意在中断服务程序中使用除。编程时要注意在中断服务程序中使用CLR RI或或CLR TI指令使指令使RI或或TI清零。清零。TIRI二、中断优先级控制寄存器二、中断优先级控制寄存器IP 8051单片机内有单片机内有 5个中断。若有两个以上中断同时发出中断请个中断。若有两个以上中断同时发出中断请求，先响应哪一个的申请则是求，先响应哪一个的申请则是CPU必须解决的问题必须解决的问题中断优先级：根据每个

10、中断源的重要程度和中断请求的紧急程度，中断优先级：根据每个中断源的重要程度和中断请求的紧急程度，事先排好一个响应中断的顺序事先排好一个响应中断的顺序,这个顺序叫中断优先级。这个顺序叫中断优先级。1自然优先级机器内预先安排好的中断顺序）自然优先级机器内预先安排好的中断顺序） 外部中断外部中断0 (INT0) 最高级最高级 定时器定时器T0中断中断 外部中断外部中断1(INT1) 定时器定时器T1中断中断 串行口中断串行口中断 最低级最低级 T0、T1同时发出中断申请，同时发出中断申请，CPU自然会先响应自然会先响应T0的中断请求。因的中断请求。因为为T0的优先级比的优先级比T1优先级高。优先级高

11、。2优先级设定优先级设定 通过对优先级控制寄存器通过对优先级控制寄存器IP的设置，把中断源分成两的设置，把中断源分成两大类：大类： 高优先级中断源和低优先级中断源。高优先级中断源和低优先级中断源。 若同一级有几个中断源申请，则按自然优先级顺序若同一级有几个中断源申请，则按自然优先级顺序响应。响应。IPB8H格式如下：格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 INT0 中断优先中断优先级控制位级控制位 T0 中断优先级控制中断优先级控制位位 INT1 中断优先级控制位中断优先级控制位 T1中断优先级控制位中断优先级控制位 串行口串行口 中断优先级控制位中断优先级控制位 PSPT

12、1PX1 PT0PX0指令指令 MOV IP，#09H； 把把T1、INT0设置为高优先级，其余为低优先级。设置为高优先级，其余为低优先级。若若T1、INT0同时发出中断申请，按自然优先级，先响应外同时发出中断申请，按自然优先级，先响应外部中断即部中断即INT0，后响应定时器，后响应定时器T1的中断。的中断。三、中断允许控制寄存器三、中断允许控制寄存器(IE)中断源发出中断请求后，能否被中断源发出中断请求后，能否被CPU响应，还要由中断允许控制寄存器的状态决响应，还要由中断允许控制寄存器的状态决定。定。IE通过软件设置，通过软件设置，IE的格式如下：的格式如下： D7 D6 D5 D4 D3

13、D2 D1 D0IE(A8H) INT0中断允许中断允许/禁止位禁止位 T0中断允许中断允许/禁止位禁止位 INT1中断允许中断允许/禁止位禁止位 T1中断允许中断允许/禁止位禁止位 串行口中断允许串行口中断允许/禁止位禁止位 总中断允许总中断允许/禁止位禁止位 ES、ET1、EX1、ET0、EX0某位为某位为“l”，则允许相应中断源中断，为，则允许相应中断源中断，为“0则禁止该中断源中断则禁止该中断源中断(该中断被屏蔽该中断被屏蔽)。 EA是是5个中断源的总控制位。个中断源的总控制位。EA=1允许有中断，但具体允许哪一个中断源中允许有中断，但具体允许哪一个中断源中断，还要看相应控制位是否为断

14、，还要看相应控制位是否为“1”。若。若EA0禁止全部中断，即使五个中断禁止全部中断，即使五个中断源相应控制位为源相应控制位为“1也不能响应中断请求。也不能响应中断请求。EA ESET1 EX1 ET0 EX0例如，若允许例如，若允许T0中断，禁止其它中断，则中断允许控制字为中断，禁止其它中断，则中断允许控制字为82H(EA1，ET01)，由送数指令设置。，由送数指令设置。方法一：方法一：程序程序 MOV IE，#82H ；IE寄存器送入控制字寄存器送入控制字方法二：方法二： 由于由于IE寄存器可以位寻址，也可用位寻址指令设置它。寄存器可以位寻址，也可用位寻址指令设置它。程序程序 SETB EA

15、 ；开总中断；开总中断 SETB ET0 ；T0中断允许中断允许 805l系统复位后，系统复位后，IE、IP都被清都被清0，若使用中断必须由程序事，若使用中断必须由程序事先对二者进行设置。先对二者进行设置。4.2.3中断响应的条件及响应过程中断响应的条件及响应过程中断源发出中断请求后，要得到中断源发出中断请求后，要得到CPU的响应是有条件的。的响应是有条件的。基本条件如下：基本条件如下： 首先中断源要发出中断请求，即把中断标志寄存器首先中断源要发出中断请求，即把中断标志寄存器TCON、SCON相应位置相应位置“1”。 中断总允许位中断总允许位EA1，CPU允许响应中断申请。允许响应中断申请。

16、IE寄存器相应中断允许位置寄存器相应中断允许位置“1”，允许该中断源发出，允许该中断源发出中断申请，进行中断。中断申请，进行中断。 没有更高一级中断响应。没有更高一级中断响应。4.2.3中断响应的条件及响应过程中断响应的条件及响应过程中断响应过程：中断响应过程： 当中断条件满足后，当中断条件满足后，CPU响应中断。响应中断。 这时，硬件自动产生长调用这时，硬件自动产生长调用LCALL指令。此指令把主指令。此指令把主程序断点地址压入堆栈，然后把中断服务程序入口地址程序断点地址压入堆栈，然后把中断服务程序入口地址装入装入PC。在。在PC指引下进入中断服务程序。指引下进入中断服务程序。 中断服务程序

17、最后都必须有一条中断返回指令中断服务程序最后都必须有一条中断返回指令RETI。当执行当执行RETI时把程序断点弹出并送往时把程序断点弹出并送往PC，这样程序又返，这样程序又返回到主程序断点处，继续执行主程序。回到主程序断点处，继续执行主程序。 例如，定时器例如，定时器T0溢出时发出中断申请，把溢出时发出中断申请，把TCON中中的溢出标志位的溢出标志位TF0置置“1”。 此时若无更高级中断被响应，而且此时若无更高级中断被响应，而且EAl、ET0l(EA、ET0在在T0初始化时已设置好初始化时已设置好)。这时满足了。这时满足了CPU响应响应T0中断的条件，则立刻响应中断，通过中断的条件，则立刻响应

18、中断，通过中断地址入口转去执行中断地址入口转去执行T0中断服务程序。中断服务程序。 注意：正在执行一条指令的过程中，不能响应中断；注意：正在执行一条指令的过程中，不能响应中断；另外，在执行另外，在执行RETI或读写或读写IE或或IP之后，不能马上之后，不能马上响应中断请求，至少在执行一条其它指令之后才会响应中断请求，至少在执行一条其它指令之后才会响应。响应。4.2.4 中断程序设计思想中断程序设计思想 中断系统虽是硬件系统，但必须由相应软件配合中断系统虽是硬件系统，但必须由相应软件配合才能正确使用。设计中断程序需要弄清以下几个方才能正确使用。设计中断程序需要弄清以下几个方面的问题。面的问题。一

19、、中断程序设计的任务一、中断程序设计的任务 设置中断允许控制寄存器设置中断允许控制寄存器IE，允许相应中断源中，允许相应中断源中断。断。 设置中断优先级寄存器设置中断优先级寄存器IP，选择、分配所使用中，选择、分配所使用中断源的优先级。断源的优先级。 若是外部中断源，还要设置中断请求触发方式若是外部中断源，还要设置中断请求触发方式IT1或或IT0，决定采用边沿触发方式还是电平触发方式。，决定采用边沿触发方式还是电平触发方式。 编写中断服务程序，处理中断请求。编写中断服务程序，处理中断请求。 前前3条一般放在初始化主程序中。条一般放在初始化主程序中。 例如，假设允许外部中断例如，假设允许外部中断

20、0中断，并设定它为中断，并设定它为最高级中断，其它中断源为低级中断，采取最高级中断，其它中断源为低级中断，采取边沿触发方式。在主程序中可使用如下指令：边沿触发方式。在主程序中可使用如下指令： SETB EA ; 开总中断开总中断 SETB EX0 ；允许外部中断；允许外部中断0产生中断产生中断 SETB PX0 ；外部中断；外部中断0为高级中断为高级中断 SETB IT0 ；外部中断；外部中断0申请信号为边沿触申请信号为边沿触发方式发方式二、中断入口地址二、中断入口地址中断入口地址和中断源是一一对应关系。中断入口地址和中断源是一一对应关系。MCS51系列有系列有5个中断对应个中断对应5个入口地

21、址：个入口地址： 中断源中断源 入口地址入口地址 INT0 0003H T0 000BH INT1 0013H T1 001BH 串行口串行口 0023H 中断服务程序必须从相应入口地址开始存放。当中断响应中断服务程序必须从相应入口地址开始存放。当中断响应时由硬件生成的长调用指令时由硬件生成的长调用指令(LCALL)先把断点压入堆栈先把断点压入堆栈保存，然后把上述相应入口地址装入保存，然后把上述相应入口地址装入PC。中断服务程序。中断服务程序从入口地址开始执行，直到返回指令从入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止。为止。三、采用中断时主程序结构三、采用中断时主程序结构常用程序结构如下：常用

22、程序结构如下： ORG 0000H ；程序起始地址；程序起始地址 LJMP MAIN ；跳转到主程序入口地址；跳转到主程序入口地址 ORG 中断入口地址中断入口地址 LJMP INT ；跳转到中断服务程序；跳转到中断服务程序 MAIN： 主程序主程序 INT： 中断服务程序中断服务程序 注意：多个注意：多个ORG地址必须由小到大排列。地址必须由小到大排列。四、中断服务程序基本结构四、中断服务程序基本结构 关中断关中断 保护现场保护现场 开中断开中断 中断处理中断处理 关中断关中断 恢复现场恢复现场 开中断开中断 中断返回中断返回4.2.5 中断应用程序设计举例中断应用程序设计举例例例1 使用定

23、时器定时，每隔使用定时器定时，每隔10s使与使与P10口连接的发光二极管闪烁口连接的发光二极管闪烁10次；设次；设 P1.0高电平灯亮，反之灯灭。高电平灯亮，反之灯灭。 分析：中断源分析：中断源T0，入口地址，入口地址000BH。当。当T0溢出时溢出时TF0为为“l发出中断申请，发出中断申请，条件满足条件满足CPU响应，进入中断处理程序。响应，进入中断处理程序。 置循环常数T0初始值闪烁常数开中断启动T0置循环常数YYN重装常数10s?灯闪10次?置循环常数N主程序框图中断服务程序框图主程序中要进行中断设置和定时器初始化，中断服务程序中安排灯闪烁。主程序中要进行中断设置和定时器初始化，中断服务

24、程序中安排灯闪烁。 程序如下：程序如下： ORG 0000H ；程序起始地址；程序起始地址 LJMP MAIN ；主程序入口地址；主程序入口地址 ORG 000BH ；T0中断入口地址中断入口地址 LJMP INT ；中断人口地址；中断人口地址 ORG 0100HMAIN：MOV R0，#200 ；10s循环次数循环次数 MOV TMOD，#01H ；T0定时方式定时方式1 MOV TH0，#3CH ；50MS初值高位初值高位 MOV TL0 ，#0B0H ；50ms初值低位初值低位 MOV R1，#10 ；闪烁次数；闪烁次数 SETB EA ；开总中断；开总中断 SETB ET0 ；开；开T

25、0中断中断 SETB TRO ；启动；启动T0 LP： SJMP LP ；循环等待中断；循环等待中断 INT： MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ R0，DE ；R00，不到，不到10s，灯不闪，直接返回，灯不闪，直接返回 MOV R0，#200 ；重装定时常数；重装定时常数 DE0： SETB P1.0 ；R00，10s到，灯闪烁到，灯闪烁 LCALL DELAY CLR P1.0 ；闪烁；闪烁 LCALL DELAY DJNZ R1，DE0 ；R10，不够，不够10次继续闪，闪够次继续闪，闪够10次中断返回次中断返回 MOV R1，#10 ；重装闪烁次数；重装闪

26、烁次数 DE： RETI DELAY：MOV R6，#0FFH DL0： MOV R7，#0FFH DL1： NOP DJNZ R7，DL1 DJNZ R6，DL0 RET END 定时定时/计数器及中断系统综合计数器及中断系统综合【例】设【例】设MCS-51单片机系统时钟频率单片机系统时钟频率fosc为为6MHz，请编出利用定时，请编出利用定时/计数器计数器T0在在P1.0引脚上产生周期为引脚上产生周期为2秒，占空秒，占空比为比为50%的方波信号的程序的方波信号的程序（1主程序主程序任务：任务：1T0工作方式的设定：工作方式的设定： 选择方式选择方式116位方式）位方式）（最大定时（最大定时

27、131ms） 2定时常数的设定：定时常数的设定： TC=216-100ms/2s =15536=3CB0H即：即：TH0应装应装3CH，TL0应装应装B0H。3中断管理：中断管理： 允许允许T0中断，开放总中断中断，开放总中断 即：即：IE应装应装10000010B。 4启动定时器启动定时器T0： SETBTR0 5设置软件计数器初值：（如使用设置软件计数器初值：（如使用R7）即即R7应装应装0AH 6动态停机：动态停机：SJMP$主程序如下：主程序如下：MAIN：MOV TMOD，#01H；设定；设定T0为方为方式式1MOVTH0，#3CH；装入定时常数高；装入定时常数高8位位MOVTL0，

28、#0B0H；装入定时常数低；装入定时常数低8位位MOVIE，#82H；开放；开放T0中断中断SETBTR0；启动；启动T0MOVR7，#0AH；设置软件计数器；设置软件计数器SJMP$（2中断服务程序中断服务程序任务：任务：1恢复恢复T0常数；常数； 2软件计数器减软件计数器减1； 3判断软件计数器是否为判断软件计数器是否为0。 为为0时，改变时，改变P1.0状态，并恢复软件计数器初值；状态，并恢复软件计数器初值；不为不为0时中断返回。时中断返回。程序如下：程序如下：TOINT：MOV TL0，#0B0H；恢复定时常数；恢复定时常数 MOV TH0，#3CH； DJNZ R7，NEXT CPL

29、 P1.0 MOV R7，#0AHNEXT：RETI完整程序如下：完整程序如下：ORG 0000H AJMP MAINORG 000BH AJMPTOINTORG 0030H MAIN： MOVTMOD，#01HMOV TH0，#3CH MOVTL0，#0B0HMOV IE，#82H SETBTR0MOVR7，#0AHSJMP$TOINT： MOVTL0，#0B0HMOVTH0，#3CHDJNZR7，NEXTCPLP1.0MOVR7，#0AHNEXT： RETIEND返回本节 例例2 设计交通十字路口特种车优先通过的程设计交通十字路口特种车优先通过的程序。序。 要求：正常情况，东西南北十字路口

30、的灯按要求：正常情况，东西南北十字路口的灯按要求正常行驶，一旦特种车要求正常行驶，一旦特种车(如救护车、消如救护车、消防车等防车等)到达，则给外部中断到达，则给外部中断INT0(P3.2)端一端一个负跳变，发出中断申请。条件满足后转中个负跳变，发出中断申请。条件满足后转中断处理程序，使东西南北四个方向灯全断处理程序，使东西南北四个方向灯全“红红”，一切车全停，只有特种车可以畅通，一切车全停，只有特种车可以畅通无阻地通过，无阻地通过，10s后各种车辆恢复正常运行。后各种车辆恢复正常运行。 重点介绍程序结构。重点介绍程序结构。特种车优先通过的交通灯程序框图如图特种车优先通过的交通灯程序框图如图4-4所所示。示。 主程序结构主程序结构 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT ORG 0200H MAIN: SETB EA ；INT0中断设置中断设置 SETB EX0 SETB IT0 正常行驶程序正常行驶程序 中断服务程序结构中断服务程序结构 ORG 1000H INT: PUSH ACC ；保护现场；保护现场 PUSH PSW 四个方向红灯全亮四个方向红灯全亮 特种车通过特种车通过 延时延时10s POP PSW ；恢复现场；恢复现场