C51单片机应用设计与技能训练（第2版）课件 任务4 设计花样流水灯

模块四中断系统4.1中断系统结构

4.1.1中断的概述外部设备是微机的重要组成部分，而微机和外部设备之间不是直接相连的，而是通过不同的接口电路来达到彼此间的信息传送的。CPU与外部交换信息的方式：（1）程序控制传送方式（2）中断传送方式（3）直接存储器存取（DMA）方式1.中断的定义

你正在专心看书，突然电话铃响，于是你记下正在看的书的页数，去接电话，接完电话后再回来接着看书。日常中断的例子什么是中断？

中断是指计算机在执行某段程序的过程中,由于计算机系统内、外的某种原因,暂时中止原程序的执行,转去执行相应的处理程序,并中断服务程序执行完后,再回来继续执行被中断的原程序的过程。2.中断的作用1)CPU与外设并行工作。解决CPU速度快、外设速度慢的矛盾。2)实时处理。控制系统往往有许多数据需要采集或输出。实时控制中有的数据难以估计何时需要交换。3)故障处理。计算机系统的故障往往随机发生，如电源断电、运算溢出、存储器出错等。采用中断技术，系统故障一旦出现，就能及时处理。4）实现人机交互：人和单片机交互一般采用键盘和按键，可以采用中断的方式实现，中断方式时CPU执行效率高，而且可以保证人机交互的实时性，故中断方式在人机交互中得到广泛应用。3.1.2MCS-51中断系统中断系统是指能实现中断功能的那部分硬件电路和软件程序。对于MCS-51单片机，大部分中断电路都是集成在芯片内部的，只有和中断输入线上的中断请求信号产生电路才分散在各中断源电路或接口芯片电路里。IE0TCONSCONINT0IT0=0

IT0=1INT1IT1=0

IT1=1TF0IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA自然优先级矢量地址高级中断请求自然优先级矢量地址低级中断请求PX0PT0PX1PT1PSIEIP

中断标志位中断源允许总允许EA中断优先级3.1.2MCS-51中断系统1.MCS-51的中断源和中断标志中断源是指引起中断的事件。在单片机中，中断源是指引起中断原因的设备或事件，或发出中断请求信号的源泉。通常有I/O设备、实时控制系统中的随机参数和信息故障源等。1）外部中断源：MCS-51系列单片机有2个外中断源，称为外中断0和1，经由单片机上的P3.2、P3.3这两个外部引脚引入，为、。

2）内部中断源定时器溢出中断源。定时器溢出中断源由内部定时器/计数器产生，属于内部中断。串行口中断源。串行口中断是由内部串行口中断源产生。

(1)中断源1)TCON中的中断标志位D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0(2)中断请求标志（MSB）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H(LSB)外部中断INT0中断标志位(TCON.1):IE0＝1，外部中断1向CPU申请中断

外部中断INT0触发方式控制位(TCON.0)：

IT0=0，电平触发方式

IT0=1,下降沿触发方式注意：该寄存器可以位寻址。提示：①电平触发方式，CPU在每个机器周期的S5P2采样P3.2，若P3.2为低电平，则IE0置1（表明外部中断0向CPU申请中断），否则IE0清零。②负跳变触发方式，如果在两个机器周期内，CPU采样到上一个机器周期为高电平、下一个机器周期为低电平，则IE0置1，否则清零。为保证CPU能检测到负跳变，的高、低电平时间至少应保持1个机器周期。采样采样采样采样S5P2S5P2S5P2S5P2S5P21）TCON的中断标志位

TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HD7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0T0溢出中断标志(TCON.5):T0启动计数后，计满溢出由硬件置位TF0=1，向CPU请求中断，此标志一直保持到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。

D7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI2)SCON的中断标志位(MSB)9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H(LSB)注意：该寄存器可以位寻址！RI(SCON.0)——串行接收中断标志。TI(SCON.1)——串行发送中断标志。（1）中断允许控制——中断允许寄存器IE

2.中断控制D7D6D5D4D3D2D1D0EA××ESET1EX1ET0EX0(MSB)AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H(LSB)中断允许寄存器IE对中断的开放和关闭实行两级控制。所谓两级控制，就是有一个总开、关中断控制位EA，当EA＝0时，则屏蔽所有的中断申请，即任何中断申请都不接受；当EA＝1时，CPU开放中断，但五个中断源还要由IE的低5位的各对应控制位的状态进行中断允许控制。例3-3如果我们要设置外中断1、定时器1中断允许，其它不允许，请设置IE的相应值。位D7D6D5D4D3D2D1D0符号EA××ESET1EX1ET0EX0值10001100(MSB)AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H(LSB)(a)SFR赋值IE=0x8c(b)用位赋值EA＝1；CPU开中断ET1＝1；定时/计数器1允许中断EX1＝1；外中断T1允许中断（2）中断优先级控制MCS-51单片机有两个中断优先级：高级中断和低级中断。每一个中断源都可以通过编程确定为高优先级中断或低优先级中断。若CPU当前正在为低优先级中断服务，在开中断的条件下，它能被另一个高优先级中断请求所中断，转去为高级中断服务，再返回到被中断了的低级中断的服务程序，这即为中断嵌套。

中断嵌套过程CPU执行高级中断服务高级中断请求返回低级中断程序返回主程序响应高级中断低级中断请求CPU执行低级中断响应低级中断CPU在执行的主程序中断优先级寄存器IPD7D6D5D4D3D2D1D0×××PSPT1PX1PT0PX0(MSB)BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H(LSB)专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可用软件设定相应位为1，对应的中断源被设置为高优先级，相应位为0，对应的中断源被设置为低优先级系统复位时，均为低优先级该寄存器可以位寻址自然优先权顺序中

断

源同级内优先权排列外部中断0中断(IE0)定时器/计数器0中断(TF0)外部中断1中断(IE1)定时器/计数器1中断(TF1)串行接口中断(TI/RI)

最

高

最

低MCS-51系列单片机中断响应原则：1)高级中断请求可以中断正在执行的低级中断。2)同级或低级中断请求不能中断正在执行的中断。3)多个中断源同时向CPU申请中断，首先响应优先级别最高的中断请求；多个同级中断源同时向CPU申请中断，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请求。解：IP的首3位没用，可任意取值，设为000，后面根据要求写就可以了。位D7D6D5D4D3D2D1D0符号XXXPSPT1PX1PT0PX0值00000110例

设有如下要求，将T0、外中断1设为高优先级，其它为低优先级，求IP的值。IP的值就是06H。在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。解：响应次序为定时器0→外中断1→外中断0→实时器1→串行中断。位D7D6D5D4D3D2D1D0符号XXXPSPT1PX1PT0PX0值00000110（1）中断响应的时序3.中断响应（2）CPU响应中断的条件

①没有同级或高优先级的中断正在处理；②正在执行指令必须执行完最后一个机器周期（换言之，正在执行的指令完成前,任何中断请求都得不到响应）；③若正在RETI或读写IE或IP寄存器，则必须执行完当前指令的下一条其它指令之后才会响应。

单片机一旦响应中断请求,就由硬件完成以下功能:①自动清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标志RI和TI除外）;②保护断点和现场，把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址（中断矢量）送入PC,从而转入相应的中断服务程序。③结束中断服务程序，恢复断点和现场，并返回响应中断之前的程序继续执行。（3）CPU响应中断的过程模块三中断系统3.2中断初始化程序与

中断服务函数1.中断服务函数的一般形式void函数名(void）interruptm[unsignedn]代表中断号，是一个常量，取值范围是0-31。C51编译器允许32个中断，从8m+3处产生中断向量代表中断函数将要选择使用的寄存器组，也是一个常量，取值范围是0~3。程序存储器ROM0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)0023H：串行口中断入口(中断号m=4)0003H：外部中断0入口(中断号m=0)000BH：定时器/计数器0中断入口(中断号m=1)0013H：外部中断1入口(中断号m=2)001BH：定时器1/计数器中断入口(中断号m=3)

002BHMCS-51单片机中断入口8字节关于USING的说明using不仅可以用于中断服务函数的定义中，也可以用于普通的内部函数，但不能用于外部函数。就中断服务函数而言如果不使用using，则在进入中断服务函数的时候，中断函数中所用到的全部工作寄存器都要入栈，函数返回之前所有的寄存器内容出栈；如果使用using，则在进入中断服务函数的时候，只将当前工作寄存器组入栈，用using指定的工作寄存器组的内容不变也不入栈，函数返回之前将被保护的工作寄存器组出栈。提示（1）使用using可缩减中断服务函数的入栈操作时间，因此可以使中断得到更及时的处理；但同时，使用using要十分小心，要保证寄存器组切换在所控制的区域内，否则会导致错误。（2）中断函数的编写包括两部分：中断源的初始化函数和中断服务函数。概括地说，中断源初始化函数就是对中断源所需要的一些变量进行设置，其形式与其他普通函数一样——一般在主函数里实现；而中断服务函数就是规定系统在发生相应的中断的时候要执行哪些操作。（3）中断函数的调用过程与一般函数调用相似，但一般函数是程序中事先安排好的；而何时调用中断函数事先无法确定，调用中断函数的过程是由硬件自动完成的。中断函数的类型及参数都为void类型中断函数既不能进行参数传递，也没有返回值，因此，中断函数的形式参数列表和函数类型标识符名均为void。定时器0的定义方式：voidintr_time0(void)interrupt1{}2.中断函数的编写(1)中断的初始化所谓初始化，是对将要用到的MCS-51系列单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定。针对中断来说，就是对IE，IP进行初始化编程，实现如下要求：1）CPU开中断与关中断。2）某个中断源中断请求的允许和禁止（屏蔽）。3）各中断源优先级别的设定。4）外部中断请求的触发方式。(2)中断服务函数中断服务函数就是规定系统在发生相应的中断的时候要执行哪些操作。实例3-4:电平触发与跳变触发的比较#include<reg51.h>#include<stdio.h>voidserial_init();voidisr_int0();main(){serial_init();IT0=0;EA=1;EX0=1;while(1);}voidisr_int0()interrupt0{printf("Externalinterrupt0responded\n");}voidserial_init(){SCON=0X52;MOD=(TMOD&0X0F)|0X20;TH1=221;TR1=1;}电平触发的输出情况跳变触发输出情况main(){serial_init();

IT0=1;EA=1;EX0=1;while(1);}实例【例3-5】P1.3外接一个扬声器，当与P3.3（外部中断1输入引脚）变为低电平时，扬声器发声。实例3-5#include<reg51.h>sbitp13=P1^3;voidmain(){IT0=0;EA=1;EX1=1;p13=1;while(1);}voidisr_int1()interrupt2{inti;

p13=~p13;for(i=1000;i>0;i--);}案例示范：参数越限的直接报警案例液位上、下限SL1、SL2开关取自“色带指示报警仪”，分别接P1.3，P1.2。蒸汽压力下限SP开关接P1.1。炉堂温度上限ST开关接P1.0。P1.7～P1.4输出接发光二极管，与4个参数对应，越限时则相应的LED点亮。#include<reg51.h>voidisr_int0(void);main(){IT0=0;EX0=1;EA=1;while(1){}}主函数（初始化）voidisr_int0(void)interrupt0{chartemp1;P1=0x0ff;temp1=P1;temp1=temp1<<4;P1=temp1;for(i=10;i>0;i--):}实训内容3、完成任务作业3-1。单片机的引脚功能8、P3口的第二功能2、振荡电路：XTAL1、XTAL23、复位引脚：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址锁存控制信号1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地)5、EA：访问片外ROM控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号VCCVSSXTAL2

XTAL1RST/VPDP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7EAPSENRXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C511.主电源引脚VCC（40脚）:接+5V电源正端;VSS（20脚）:接+5V电源地端。2.外接晶体引脚XTAL1（19脚）:接外部