第5章_MCS-51单片机中断系统

1、第5章 MCS-51单片机的,主要内容： MCS-51单片机中断系统的具体结构、组成原理、工作方式的设置及应用方法。,第5章 MCS-51的中断系统,中断是指计算机在执行程序的过程中, 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, 再回来继续执行原程序的过程。 中断系统是为使CPU具有对单片机外部或内部随机发生的事件的实时处理而设置的。中断系统能大大提高单片机处理外部或内部事件的能力。“中断”的引入，是旨在提高CPU的运行效率。,5.1 中断的概念,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。 中断系统机构需要完成的工作

2、： 1.自动、及时响应中断（异常事件） 2 . 进行中断优先权的排队 3.实现中断嵌套 4.实现中断返回,5.1 中断的概念,5.2 MCS-51单片机中断系统结构,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,TI,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,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,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,中断标志位,中断源允许,总允许,中断优先级,中断控制,MCS-51单片机中涉及中断控制的有3个方面4个特殊功能寄存器：, 中断请求：定时和外中断控制寄存器TCON; 串行控制寄

3、存器SCON; 中断允许控制寄存器IE; 中断优先级控制寄存器IP。,TCON中的中断标志位,5.3 中断请求源,(MSB) 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H(LSB),T0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。,外部中断INT0中断标志位(TCON.1) : IE01，外部中断1向CPU申请中断， CPU响应中断后，才由硬件自动清0。,5.3 中断请求源,TCON中的中断标志位,(MSB) 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H(

4、LSB),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,5.3 中断请求源,SCON的中断标志位,9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H,TI (SCON.1)串行发送中断标志。 RI (SCON.0)串行接收中断标志。,CPU响应中断后，不能由硬件清除TI和RI位，必须在中断服务程序中由指令清0。,5.4 中断控制,中断源的允许和屏蔽由中断允许寄存器IE控制。,AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H,中断允许寄存器IE对中断的开放和屏蔽实行两级控制。,EA0时，则屏蔽所有的中断申请，即

5、任何中断源申请都不接受；当EA1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。,5.4 中断控制,例：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。,(a)用字节操作指令实现 MOV IE，8CH 或 MOV A8H，8CH,(b)用位操作指令实现 SETB EA ；使 EA1，CPU开中断 SETB ET1 ；使ET11，定时/计数器1允许中断 SETB EX1 ；使EX11，外中断T1允许中断,中断优先级控制,中断优先级寄存器IP,BFH BEH BDH BCH BBH BAH B9H B8H,相应位为1，对应的中断源被

6、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,中断优先级控制,自然优先权顺序：,中断优先级控制,设8051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。,解：（IP）=00000101B=05H,MOV IP，#05H；或 MOV 0B8H，#05H,SETB PX0 SETB PX1 CLR PS CLR PT0 CLR PT1,中断响应及中断处理过程,中断处理过程分为三个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。 中断响应 中断处理(又称中断服务) 中断返回 中断请求的撤除,中断响应的条件,有中断源发出中断请求。 中断总允许

7、位EA=1，即CPU开中断。 申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽。 无同级或更高级中断正在被服务。 当前的指令周期已经结束。 若现行指令为RETI或是访问IE或IP指令时，该指令以及紧接着的另一条指令已执行完。,中断响应的过程,中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断源中断请求予以处理。 中断响应过程： 保护断点地址；,把程序转向中断服务程序的入口地址(通常称矢量地址)。,特别注意：这些工作是硬件自动完成的！,断点地址,中断服务子程序的入口地址,程序存储器ROM,0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H),0023H：串行口中断入口,0003H：外部中

8、断0入口,000BH：定时器0溢出中断入口,0013H：外部中断1入口,001BH：定时器1溢出中断入口,002AH,使用时，通常在这些入口地址处存放一条跳转指令，使程序跳转到用户安排的中断服务程序起始地址上去！,中断服务入口地址,中断服务程序,中断服务程序从中断子程序入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止，这个过程称为中断处理(或中断服务)。 中断服务子程序一般包括两部分内容，一是保护和恢复现场，二是处理中断源的请求。,中断服务程序,关中断,保护现场,中断服务,开中断,关中断,恢复现场,开中断,中断返回,断点地址由堆栈弹入PC,中断服务程序,中断服务程序,INT0: CLR EA PUS

9、H ACC PUSH 00H SETB EA CLR EA POP 00H POP ACC SETB EA RETI,4、中断请求的撤除,CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤除该中断请求，否则会引起另一次中断。 定时器0或1溢出：CPU在响应中断后，硬件清除了有关的中断请求标志TF0或TF1，即中断请求是自动撤除的。 边沿激活的外部中断：CPU在响应中断后，也是用硬件自动清除有关的中断请求标志IE0或IE1。 串行口中断：CPU响应中断后，没有用硬件清除T1、R1，故这些中断不能自动撤除，而要靠软件来清除相应的标志。,电平触发外部中断撤除方法较复杂。 因为在电平触发方式中，CPU响应中

10、断时能够自动清除IE1或IE0标志，但若不能及时撤除INT0、INT1引脚上的低电平，会是的IE0、IE1重新置位，这是不允许的。所以在响应中断后应立即撤除INT0或INT1引脚上的低电平。,电平触发的外部中断源中断标志的撤除,5.10 外部中断扩展方法,MCS-51单片机有两个外部中断亲求请求输入端（INT0和INT1）。实际应用中，若外部中断源有两个以上，则需要扩展外部中断源。,1 利用定时器扩展外部中断源,2 查询方式扩展外部中断源,3使用专用芯片扩展外部中断请求输入口,5.10 外部中断扩展方法,8051单片机有两个定时器，具有两个内部中断标志和外部计数输入引脚。 当定时器设置为计数方

11、式时，计数初值设置为满量程FFH。一旦外部信号从计数器引脚输入一个负跳变信号，计数器加1产生溢出中断，从而转去处理该外部中断源的请求。 将外部中断源信号接至T0或T1引脚；该定时器的溢出中断标志及中断服务程序作为扩充外部中断源的标志和中断服务程序。,5.10 外部中断扩展方法,MCS-51中断系统编程,1 主程序中对中断系统的初始化,主程序的起始地址: 单片机复位后，(PC)=0000H，0003H002BH分别为各中断源的入口地址，所以编程时应在0000H处写一跳转指令（一般为长跳转指令），主程序则是以跳转的目标地址作为起始地址开始编写，一般从0030H开始。 主程序的初始化内容: 对将要用

12、到的单片机内部部件或扩展芯片进行初始工作状态设定。应对IE，IP进行初始化编程，以开放CPU中断，允许某些中断源中断和设置中断优先级等。,MCS-51中断系统编程,中断服务程序的起始地址:,单片机中断系统对五个中断源分别规定了各自的入口地址，但这些入口仅8个字节，一般在相应的入口处定一条跳转指令。,中断服务程序编写中的注意事项：,(1)视需要确定是否保护现场。 (2)及时清除那些不能被硬件自动清除的中断请求标志。 (3) 压栈与出栈指令必须成对使用。 (4)主程序和中断服务程序之间的参数传递与主程序和子程序的参数传递方式相同。,MCS-51中断系统编程,例：如图所示，将P1口的P1.4P1.7

13、作为输入位， P1.0P1.3作为输出位。要求利用8051将开关所设的数据读入单片机内，并依次通过P1.0P1.3输出，驱动发光二极管，以检查P1.4P1.7输入的电平情况（若输入为低电平则相应的LED亮）。 现要求采用中断边沿触发方式，每中断一次，完成一次读/写操作。,MCS-51中断系统编程,ORG 0000H AJMP MAIN ；上电，转向主程序 ORG 0003H ；外部中断0入口地址 AJMP INTT0 ；转向中断服务程序 ORG 0030H ；主程序 MAIN：SETB EX0 ；允许外部中断0中断 SETB IT0 ；选择边沿触发方式 SETB EA ；CPU开中断 HERE

14、：SJMP HERE ；等待中断,MCS-51中断系统编程,ORG 0100H ；中断服务程序 INTT0: MOV A，#0FFH MOV P1，A ；设P1.4P1.7为输入 MOV A，P1 ；取开关数 SWAP A ；A的高、低四位互换 MOV P1，A ；输出驱动LED发光 RETI ；中断返回 END,MCS-51中断系统编程,例：利用中断显示系统故障,MCS-51中断系统编程,ORG 0000H SJMP MAIN ；上电，转向主程序 ORG 0003H ；外部中断0入口地址 SJMP INSER ；转向中断服务程序 MAIN： ANL P1,#55H ；P1.0,P1.2,P1.4,P1.6为输入 P1.1,P1.3,P1.5,P1.7为输出 SETB EX0