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

。1.中断的定义日常中断的例子看

书

看

书接

电

话电话铲响什么是中断?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。3.1.2

MCS-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M

CS-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。TCONIE0EX0TF0

ETOIE1EX1TF1

ET1TIRI

ESSCON中断源

允许高级中断请求

低级中断请求自然优先级

矢量地址

自然优先级

矢量地址TOINIT-1T1

—TXDRXD中断标

志位IPPXOJPT0JPX16PSEA总允许

EA3.1.2

MCS-51中断系统中断优

先级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/0

设备、实时控制系统中的随机参数和信息故障源

等。(1)中断源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

INTO、INT1。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。(2)中断请求标志1)TCON中的中断标志位(MSB)8FH

8EH

8DH

8CH

8BH

8AH

89H

88H(LSB)D7D6D5D4D3D2D1DOTF1TR1TF0TROIE1IT1IEOITO外部中断INTO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

式外部中断INT0

中断标志

位(TCON.1):IEO=1,

外部中断1向CPU

申请中断■注意：该寄存器可以位寻址。TO溢出中断标志(TCON.5):TO

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。1)TCON

的中断标志位8FH8EH

8DH8CH8BH

8AH

88HD7D6D5D4D3D2D1DOTF1TR1TFOTROIE1IT1IEOITOTCON2)SCON

的中断标志位(MSB)9FH9EH9DH

9CH

9BH

9AH

98H(LSB)D7

D6

D5

D4D3

D2

D1

DOSMOSM1SM2RENTB8RB8

TI

RITI(SCON.1)—串行发送中断标

志

。■注意：该寄存器可以位寻址!|RI(SCON.O)——

串行接收中断标志

。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。2.中断控制(1)中断允许控制

—

中断允许寄存器IE(M

SB)AFH

AEH

ADH

ACH

ABH

AAH

A9H

A8H(LSB)D7D6D5D4D3D2D1D0EA××ESET1EX1ETOEX0(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

允许中断位D7D6D5D4D3D2D1D0符号EA××ESET1EX1ETOEXO值10001100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。(MSB)AFH

AEH

ADH

ACH

ABH

AAH

A9H

A8H(LSB)(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。CPU

在执行的主程序CPU

执行低级中断响应低级中断低级中断请求

响应高级中断高级中断请求中断嵌套过程CPU

执行高级中断服务返回低级中断程序返回主程序■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中断优先级寄存器IP(MSB)BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H(LSB)D7D6D5D4D3D2D1DO×××PSPT1PX1PTOPXO中

断

源同级内优先权排列外部中断0中断(IEO)定时器/计数器0中断(TFO)

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

低自然优先权顺序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。例设有如下要求，将TO、外中断1设为高优先级，其

它为低优先级，求IP的值。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D7D6D5D4D3D2D1DO符号XXXPSPT1PX1PTOPXO值00000110IP的值就是06H。位D7D6D5D4D3D2D1DO符号XXXPSPT1PX1PTOPXO值00000110■

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

。在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。3.

中断响应(1)中断响应的时序机器周期机器周期S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S6P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2

P1P2P1P2P1P2查询标志转入处理采样置标志(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。(3)CPU响应中断的过程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。模块三

中断系统3.2

中断初始化程序与中断服务函数模块三中断系统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。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。模块三中断系统提

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。模块三中断系统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O的定义方式：void

intr

time0(void)interrupt1{}模块三中断系统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。模块三中断系统(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。模块三中断系统void

isr

int0(interrupt

0printf("Externalinterrupt0responded\n");}void

serial

init()SCON=0X52;MOD=(TMOD&0X0F)|OX20;

TH1=221;TR1=1;#include<reg51.h>#include<stdio.h>voidserial_init();void

isr_int0();main(){serial_init();ITO=0;EA=1;EX0=1;

while(1);}模块三中断系统实例3-4:电平触发与跳变触发的比较)电平触发的输出情况Serial#1inte'ins:

DxFBinteinterruptUrespondedinterrupt

0

respondedinterrupt

0

respondedinterrupt

0

responded

in模块三中断系统ExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalExternalParallelPort3Port

3P3:|

OxFFinterrupt

0

respondedinte

inteinteintemain(){serial_init();IT0=1;EA=1;EX0=1;

while(1);}Serial

#1External

interrupt

0

respondedParallelPort3Port

3-P3:|0xFF'ins:|

OxFB模块三中断系统跳变触发输出情况|【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。模块三

中断系统实例#include<reg51.h>sbit

p13=P1^3;void

main(){ITO=0;EA=1;EX1=1;p13=1;while(1);}voidisr

int1()interrupt2

{int

i;p13=~p13;for(i=1000;i>0;i--);}模块三

中断系统实例3-5XTAL1xTAL2RSTPSENP1□P1.1P12P13P1.4P15P16P1.7PD几ADD

PD.1AD1PD20.D2

PO3.D3

PD.4D4PD5R.D5

PD6RD6

PO.7RD7P2几8P2.1889

P220,10

P23011

P2.4812P25813

P26A14

P2.7815P3DRXDP3.1/TXD

P3.2ANTUP3.3ANT1

P3.4/TDP35/T1P3600RP3.7RD332325Z281但1112131415167R2

R3

广

R4

R5221工④液位下限报警STU6AND

可AT89C51二液位上、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

。模块三中断系统案例示范：参数越限的直接报警案例C1X1R1SL1SL2STU2NOT被位上隔被位下隔汽

压

力中脑锡度蒸汽压力下限报

炉腔温度上限报警D1D41918296液位上限报U1#include<reg51.h>void

isr

int0(void);main(){IT0=0;EXO=1;EA=1;while(1){}}void

isr

int0(void)interrupt

O{char

temp1;P1=0xOff;temp1=P1;temp1=temp1<<4;P1=temp1;for(i=10;i>0;i--):厂模块三

中断系统主函数(初始化)3、

完成任务作业3-1。实训内容模块三中断系统单片机的引脚功能123456789101112131415161718192080318051875189C514039383736353433323130292827262524242221P1.0CP1.1P1.2P1.3P1.4

1P1.5

1P1.6

P1.7RST/VPDLRXD/P3.0

TXD/P3.1

INTO/P3.2

INT1/P3.3WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1

VSSVCCP0.0P0.1P0.2

P0.3P0.4P0.5

P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6

P2.5P2.4

P2.3

P2.2

P2.1

P2.08、P3

口的第二功能XTAL1P0803180518751XTAL2RESETVcc