《单片机原理及系统设计实用教程》课件第4章 中断

4单片机的中断系统中断是微机系统的重要输入输出方式，采用中断，能减少单片机的等待时间，提高工作效率，还可以应付突发事件。单片机的大部分I/O资源，如定时器/记数器，A/D、D/A都可以采用中断方式接入。本章的主要内容为中断的概念，8051中断系统结构及中断控制，中断处理过程和外部中断扩展方法；通过本章学习应该达到以下目的：熟悉中断的概念及功能。了解扩展外部中断源的方法，熟悉中断处理过程及中断嵌套的概念及应用，掌握各中断控制寄存器各控制位功能及标志位的含意，掌握中断服务子程序的结构及编程技巧。4.1微机的输入/输出方式CPU与外设通讯的数据传送的控制方式通常有：无条件传送方式条件传送方式（查询）中断控制传送方式直接访问存储器（DMA）传送方式4.2中断的概念1.中断中断是指计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回现行程序的断点处，继续执行原程序。2.中断源中断源是产生中断的请求源。3.中断优先级别中断优先级别是中断源的轻重缓急的标志。4.中断嵌套当CPU正在处理某中断源请求的时候，又发生了另一个优先级别更高的中断源请求，使CPU暂时终止执行对原来中断源的处理程序，转而去处理优先级别更高的中断请求，待处理完后，再继续执行原来的低级中断处理程序，这样的过程称为中断嵌套。图4-12级中断嵌套执行过程5.中断响应过程当中断满足以下条件，单片机响应此中断：当某个中断源开放，且满足中断响应的条件。当前正在执行的那条指令已被执行完。当前未响应同级或高级中断。不是在操作IE、IP中断控制寄存器或执行RET指令。中断响应可以分为以下几个步骤。（1）保护断点，即保存下一条将要执行的指令的地址，并把这个地址（程序计数器之值PC）压入堆栈。（2）寻找中断入口，根据中断源所产生的中断，查找中断入口地址。将相应的中断入口地址装入PC，使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。（3）执行中断处理程序。（4）中断返回：执行完中断处理程序后，从堆栈取出断点，返回到主程序，继续执行。在正常情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，需要3~8个机器周期。4.3MCS-51单片机的中断系统及其管理4.3.1MCS-51单片机的中断系统MCS-51单片机的中断系统由5个固定的可屏蔽中断源（片内3个，片外2个）组成，每个中断源固定的中断入口地址，通过中断入口地址可进入中断服务程序。MCS-51单片机的中断系统有2个特殊功能寄存器用于中断控制，有两级中断优先级，可形成中断嵌套。4.3.2MCS-51单片机的中断源和中断优先级别MCS-51单片机的内部中断源有3个，分别是：定时器/计数器T0、T1的溢出中断源和串行口的发送/接收中断。MCS-52单片机增加了一个定时器的中断。MCS-51单片机的外部中断源有2个，分别是：外部中断、。外部设备的中断请求、，通过P3.2、P3.3这两个引脚输入。MCS-51单片机对不同中断源的优先级的处理原则如下：不同级别的中断源同时申请中断时：先高后低。高级中断请求可中断低级中断处理：停低转高。低级中断请求不能中断高级中断处理。同一级别中断同时申请中断时，遵循的优先级规定如表4-1所示。表4-1同一级别中断的优先级中断源同级内的优先权外部中断0

最低定时器/计数器0溢出外部中断1定时器/计数器1溢出串行口4.3.3MCS-51单片机的中断入口地址各中断源的入口地址如表4-2所示。表4-2

各中断源的入口地址中断源入口地址外部中断00003H定时器/计数器0溢出000BH外部中断10013H定时器/计数器1溢出001BH串行口0023H4.3.4MCS-51单片机的中断管理MCS-51单片机的中断源由4个特殊功能寄存器进行管理，它们分别是：中断请求源锁存和外部中断源触发方式设置（TCON）、串行口中断（SCON）、中断允许寄存器（IE）和中断优先寄存器（IP）1.TCON寄存器图4-3TCON格式与内容IT0、IT1：触发方式控制位，可由软件置“1”或清“0”。IT0、IT1=0：电平触发，低电平有效（触发）；IT0、IT1=1：边沿触发，从高到低负跳变有效（触发）。IE0、IE1：外部中断源的中断申请标志位，当外部中断请求信号触发中断时，IE0、IT1置“1”，否则，清“0”，由硬件完成；当CPU响应中断，转向中断服务程序时，由硬件清“0”IE0、IE1。外部中断的触发有两种方式：电平触发方式和边沿触发方式。电平触发方式电平触发：通过低电平触发CPU对外部中断请求的响应。在中断服务程序返回之前，外部中断请求输入必须无效（即变为高电平），否则CPU返回主程序后会再次响应中断。负跳变触发方式负跳变触发：外部中断申请触发器能锁存外部中断输入线上的负跳变，触发CPU对外部中断请求的响应。CPU响应中断请求后，触发器清“0”。2.SCON寄存器TI：串行口发送中断标志位。串行口发送数据后，由硬件置“1”；但CPU响应发送器中断请求，转向执行中断服务程序时硬件并不清TI，TI必须由用户的中断服务程序清“0”。RI：串行口接收中断标志位。串行口接收数据后，由硬件置“1”；CPU响应接收器中断请求，转向执行中断服务程序时硬件并不使RI清“0”，RI必须由用户的中断服务程序清“0”。3.IE寄存器EA：CPU中断开放标志位。EA=1，CPU开放中断；EA=0，CPU屏蔽所有中断申请。ES：串行口中断允许位。ES=1，允许串行口中断；ES=0，禁止串行口中断。ET0、ET1：定时器/计数器溢出中断允许位。ET0=1，允许T0中断；ET1=1，允许T1中断；ET0=0，禁止T0中断；ET1=0，禁止T1中断。EX0、EX1：外部中断允许位。EX0=1，允许外部中断源中断；EX1=1，允许外部中断源中断；EX0=0，禁止外部中断源中断；EX1=0，禁止外部中断源中断。4.IP寄存器PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，串行口中断定义为高优先级；PS=0，串行口中断定义为低优先级。PT0、PT1：定时器/计数器中断优先级控制位。PT0=1，T0中断定义为高优先级；PT1=1，T1中断定义为高优先级；PT0=0，T0中断定义为低优先级；PT1=0，T1中断定义为低优先级。PX0、PX1：外部中断优先级控制位。PX0=1，外部中断源定义为高优先级；PX1=1，外部中断源定义为高优先级；PX0=0，外部中断源定义为低优先级；PX1=0，外部中断源定义为低优先级。4.3.5MCS-51单片机的中断服务程序单片机中断服务程序的结构一般如下：保护现场，将现场数据用指令PUSH压栈。撤除中断请求，CPU响应某中断请求后，在中断返回（RETI）前，该中断请求应该撤除，否则会引起另一次中断。除串口外，其余的中断源都是由自动清除中断申请标志位。中断申请处理程序，根据具体应用编写。恢复现场，将现场数据用指令POP出栈。RETI，中断返回。4.4中断应用举例例4.1

如图4-7所示，利用AT89C51的外部中断实现单步操作。工作原理为：引脚平时为低电平且编程为电平触发，则CPU响应中断，进入中断服务程序，并在该服务程序中停留，当引脚上接收一个脉冲（从低→高→低），AT89C51响应中断后，执行完RETI须返回主程序执行一条指令，才能响应新的中断。然后又立即进入中断服务程序，等待下一个脉冲的到来，又返回主程序执行一条指令，如此反复，就实现了单步操作，ORG0000HRESET:AJMPMAIN ;主程序ORG0003HAJMPINT0 ;中断服务程序;初始化程序段MAIN:CLRIT0 ;设置为电平触发

SETBEA ;设置CPU开放中断

SETBPX0 ;定义为高优先级中断

SETBEX0 ;允许外部中断中断

AJMP$ ;动态暂存INT0:NOPHERE0:JNBP3.2,HERE0 ;=0，循环转移HERE1:JBP3.2,HERE1;=1，循环转移

RETI ;中断返回例4.2

设单片机晶振频率Fosc＝6MHZ，编制程序，在P1.0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。工作原理：利用定时器T0作1ms定时，达到定时值后引起中断，在中断服务程序中，使P1.0的状态取一次反，并再次定时1ms。计算定时初值：机器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定时lms所需的机器周期个数为500，即0lF4H。设T0为工作方式1（16位方式），则定时初值是（01F4H）求补＝FEOCH。实现程序如下：ORG0000HRESET:AJMPMAIN ;主程序

ORG000BHAJMPIST0 ;转入T0中断服务程序入口地址IST0;初始化程序段MAIN:MOVTMOD,#01H ;T0为定时器状态,工作方式1MOVTL0,#0CH ;T0的低位定时初值MOVTH0,#0FEH ;T0的高位定时初值MOVTCON,#10H ;打开T0SETBET0 ;1ET0=1,即允许T0中断SETBEA ;EA=1,即允许全局中断AJMP$ ;动态暂存IST0:MOVTL0,#0CH ;重置定时器初值MOVTH0,#0FEH ;重置定时器初值CPLP1.0 ;P1.0取反RET1 ;中断返回4.5习题1.AT89S51的晶振为12MHz，外部中断请求信号是一个宽度为300ns、600ns的负脉冲，则应用哪种触发方式？如何实现？2.若外部中断请求信号是一个低电平有效的信号，是否一定要选择电平触发方式？为什么？3.MCS-51单片机的中断系统是如何进行管理的？请举例说明相关寄存器的具体内容。4.MCS