第5章 输入／输出与中断.ppt

1、第5章输入输出与中断，5.1输入输出信息的传输模式，5.2中断概念，5.3中断系统，5.3 MCS -51单片机，5.4中断应用实例，5.1输入输出信息的传输模式，5.1.1输入输出概念：通过键盘、开关和BCD拨号向计算机输入数据的过程。输出：将结果输出到监视器、指示灯、微型打印机等的过程。通过电脑。5.1.2输入和输出信息的类型计算机与输入和输出设备之间交换三种类型的信息：数据信息、控制信息和状态信息。5.1.3输入输出设备与中央处理器的连接中央处理器和计算机的外围设备不是直接连接的，而是通过接口电路连接的。它们的连接关系如图5-1所示。了解三个概念，5.1.4中央处理器的外设寻址模式。当与

2、接口交换信息时，中央处理器还必须为每个接口分配一个地址，这个地址是唯一的。这个地址叫做端口地址。所有端口都需要寻址。常用的寻址方法包括统一寻址和独立寻址。单片机采用统一寻址方式。接下来，让我们来看看统一寻址的概念：统一寻址是将主存的一部分地址空间分配给端口，并将每个端口作为一个存储单元。也就是说，当处理端口信息时，使用与处理外部数据存储器时相同的指令。附录：(地址解码)我知道单片机外围芯片的寻址方式，但不知道外围芯片地址的构成(地址解码)。处理外围芯片时，主要有两种选择：第一，必须选择要操作的芯片(芯片选择)；二是选择芯片的字节存储单元。也就是说，实际地址由两部分组成，芯片选择加上字节单元。常

3、用方法：选线法和解码法。线路选择方法：直接将单片机的单个地址线连接到外围电路芯片或外围设备的芯片选择端，以获得一个确定的地址信号，从而选通外围电路。在下图3360、中，芯片选择信号全部由P2端口单线选通。芯片的内部地址值，如6116的A0-A10和8255的A1。因此，它通常用于外围电路较少的系统。解码方法：解码器通常用于解码单片机的高阶地址，解码后的信号作为芯片选择信号。(解释138的工作原理)，在上面的例子中，芯片的选择可以通过改变P2.7、P2.6和P2.5、5.1.5的组成来完成。中央处理器和外设之间的数据传输模式通常有三种方式：无条件传输模式、查询模式和中断模式。无条件传输模式当中央

4、处理器和外围设备之间的数据传输采用无条件传输模式时，中央处理器总是认为外围设备总是处于“就绪”状态。因此，在这种数据传输模式下，不需要交换状态信息。例如，当显示代码被发送到发光二极管数码管时，可以采用这种方法。2。询问外设是否准备好等待数据传输，优点：通用性好缺点：CPU利用率相对较低，在延迟等待过程中，CPU只能处理延迟的程序，而不能做其他事情。3。中断传输模式为了避免查询等待时间，提高CPU利用率，数据可以通过中断模式传输。这样，中央处理器就不需要一直查询。每当中断信号到来时，中央处理器就可以做其他事情。只有当中断信号到来时，中央处理器才停止工作并执行中断服务程序。这提高了利用率。5.2中

5、断的概念，即中断的定义所谓的中断是指当中央处理器正在处理一些事务时，外部事件发生，要求中央处理器及时处理。因此，中央处理器暂时中断当前的工作，而是处理已经发生的事件。处理完毕后，回到中断的地方，继续原来的工作。这种过程被称为中断。中断系统1。几个技术术语中断源：产生中断请求的事件(外部中断0、外部中断1、定时器t 0中断、定时器t 1中断、串口中断)中断请求(中断应用):处理中断源向中央处理器发出的请求中断响应过程：中央处理器暂时挂起自己的事务，转移到进程中断服务执行事件处理(中断处理):中断事件处理的整个过程：事件处理后返回原程序被中断的地方，继续执行程序。主程序：中断前运行的程序。中断服务

6、程序：响应中断后由中央处理器执行的处理程序。2.中断系统的任务(要解决的主要问题)(1)中断源如何提出中断，中央处理器如何识别提出中断的中断源回答：通常，中央处理器为每个中断源设置一个中断请求触发器，当触发器设置为“1”时，它将向中央处理器发送中断请求，并保持这种状态，直到中央处理器响应中断请求并清除该信号。(2)不同的设备有不同的中断服务程序。中央处理器如何获得相应中断服务程序的起始地址(入口地址)？答：MCS-51单片机有五个中断源。为了定义入口地址，每个中断源都设置有相应的服务程序入口地址。现代计算机通常使用硬件电路，根据发出中断请求的不同中断源，自动找到中断源的中断服务程序的入口地址。

7、(3)当中央处理器响应其中断请求服务于一个设备时，其他设备能中断中央处理器吗？答：在多中断系统(中断嵌套)中，如果有更高优先级的新中断请求出现，中央处理器应该中断当前的中断服务程序，并响应高级中断。(4)当两个或多个设备同时请求中断时如何处理：用户根据事件处理的优先级设置每个中断源的优先级。当多个中断源同时发送请求时，中央处理器根据中断的优先级依次执行中断服务程序。如何设置中断源的优先级，稍后将讨论，5.3 MCS -51单片机中断系统，5.3.1中断系统内部结构MCS -51单片机中断系统结构，如图5-5所示。1。中断源(1)外部中断源INT0和INT1是从外部输入的两个中断源，分别对应于微

8、控制器的引脚12和13。直接触发寄存器TCON的IE0和IE1产生中断标志。有两种触发模式，一种是下降沿触发，另一种是低电平触发。外部中断源的触发模式由TCON寄存器中的IT0和IT1决定。以下描述了TCON寄存器中的IE0、IT0、IE1和IT1。TCON位的格式如下：IE0:外部中断INT0的请求标志位。当INT0引脚上出现中断请求信号(低电平或脉冲下降沿)时，硬件自动将IE0设置为“1”，并产生中断请求标志。中断响应后：a .如果由下降沿触发，硬件自动将该位清0；如果是低电平触发的，必须由软件清除。IT0:外部中断INT0触发模式控制位。通过软件设置“1”或清除“0”，以控制外部中断IN

9、T0的触发模式。当IT0=1时，外部中断INT0由下降沿触发。也就是说，当外部中断INT0具有下降沿时，IE0被触发为“1”；当IT0=0时，外部中断INT0被电平触发。也就是说，当外部中断INT0处于低电平时，IE0被触发为“1”。IE1:它是外部中断INT1的请求标志位。功能与IE0相同。IT1:外部中断INT1触发模式控制位。功能与IT0相同。(2)内部中断源内部中断源分为定时器T0和T1溢出中断源以及串行端口发送和接收中断源。MCS-51中有两个计时器，分别称为计时器T0和计时器T1，计时器T0和T1都有自己的计数器。当计数器满时，将发生溢出，并且溢出信号将被发出以产生溢出中断，从而相

10、应的中断标志位TF0和TF1将被设置为“1”，并且将产生中断请求标志。TF0和TF1是TCON寄存器中的2位，当有输入时，它们会自动设置为1TF1:定时器T1的溢出中断标志位。另一个内部中断源是串行端口发送和接收中断源。中断标志位占用SCON寄存器中的两个位，即发送中断请求标志TI和接收中断请求标志RI。SCON寄存器的位格式如下：TI:串行端口内部传输中断请求标志位。串行端口发送一个字符后，内部硬件设置发送中断标志TI。生成中断请求标志。响应后，软件清除串行端口的内部接收中断请求标志位。当串行端口接收到一个字符时，内部硬件设置中断请求标志RI。生成中断请求标志。响应后，串行端口的发送中断TI

11、和接收中断RI由软件清除，共享一个内部中断源。在逻辑或之后，它们充当内部串行端口中断源。2.中断允许寄存器IE中断允许寄存器IE的功能是控制所有中断源的开启或禁止，以及每个中断源是否被允许。寄存器IE的位格式如下：EA:中断总许可位(全局中断许可)。EA=1，中央处理器打开中断；EA=0，中央处理器禁止所有中断请求。从图5-5的结构图中可以看出，总的允许误差就像一个主开关。串行中断使能位。ES=1，允许串行端口中断；ES=0，禁止串行端口中断。Et1: t1溢出中断使能位。ET1=1，允许T1中断；ET1=0，T1中断被禁止。EX1:外部中断1使能位。EX1=1，允许外部中断1中断；EX1=0

12、，禁止外部中断1中断。Et0: t0溢出中断使能位。ET0=1，允许T0中断；ET0=0，T0中断被禁止。EX0:外部中断0使能位。EX0=1，允许外部中断0中断；EX0=0，禁止外部中断0中断。微控制器复位后，工业工程清零。用户应该根据自己的需要来设置它，以决定打开哪个中断和禁止哪个中断。有两种操作模式：字节操作和位操作。例如，假设允许片内定时器/计数器1和定时器/计数器0中断，禁止其他中断。尝试根据假设条件设置相应的工业工程值。字节操作：MOVIE，#8AH位操作：SETBET0 SETBET1 SETBEA，3。中断优先级寄存器IP (1)位格式和优先级设置中断优先级寄存器IP MCS-

13、51单片机有两个中断优先级，可编程为高优先级或低优先级。寄存器IP的位格式如下：PS:串口中断优先级控制位。PS=1，将串行端口设置为高优先级中断；PS=0，将串行端口设置为低优先级中断。Pt1: t1中断优先级控制位。PT1=1，将定时器T1设置为高优先级中断；PT1=0，将定时器T1设置为低优先级中断。PX1:外部中断1优先级控制位。PX1=1，将外部中断1设置为高优先级中断；PX1=0，将外部中断1设置为低优先级中断。Pt0: t0中断优先级控制位。PT0=1，将定时器T0设置为高优先级中断；PT0=0，将定时器T0设置为低优先级中断。PX0:外部中断0优先级控制位。PX0=1，将外部中

14、断0设置为高优先级中断；PX0=0，将外部中断0设置为低优先级中断。MCS-51微控制器复位后，IP寄存器的所有低5位被清零，所有中断源被设置为低优先级中断。注意事项：(1)当不同优先级的中断请求同时发生时，中央处理器以较高的优先级响应请求。(2)当具有相同优先级的中断请求同时发生时，中央处理器响应的优先级顺序如下：5.3.2中断响应和中断返回1。中断响应条件MCS-51单片机有四个条件来响应中断：首先，中断源有一个请求；第二，寄存器IE的总允许位EA=1为1，对应的中断允许位IE为1；第三，没有对等或高级中断服务；第四，最后一个机器周期由当前指令执行。2.中断响应和中断返回当微控制器响应中断

15、时，首先保存断点，然后将中断向量加载到计算机中，将其转移到中断服务程序的入口地址，执行中断服务程序，然后从中断返回。(1)保存断点在中央处理器执行中断服务程序之前，它自动将程序计数器PC(断点地址)的内容推入堆栈。(2)获取中断向量并保存断点后，将相应中断服务程序的入口地址发送给PC机，然后由中央处理器执行中断服务程序。(3)中断服务程序的执行和中断的返回分为三个过程：保护场景、处理中断、恢复场景和返回保护场景：将中断服务程序使用的相关寄存器的内容推入栈中，以保护中断的处理：应注意以下几点：a .由于中断入口地址是先传送的，但相邻入口之间的间隔相对较小，因此无法容纳服务程序。因此，服务程序通常

16、被放置在具有足够空间的存储单元中，并且仅放置一个入口地址。对于某些中断源，在响应中断后，中央处理器不能自动清除中断标志，但应该由服务程序中的软件清除，如CLR TI或CLR RI，中断返回由中断返回指令RETI完成。5.4中断应用示例，示例5-1图5-6显示了三个故障源显示电路。当系统无故障时，三个故障源的输入端子X1X3均处于低电平，相应的三个显示灯完全熄灭；当某一部分发生故障时，其对应的输入端由低电平变为高电平，导致MCS-51单片机中断。中断服务程序的任务是判断故障并点亮相应的发光二极管。发光二极管LED1LED3对应于三个输入端子X1X3。实现上述功能的电路如图5-6所示。三个故障源X1X3通过“或非门”连接到8031单片机的外部中断0输入端。同时，X1X3连接到P0端口的P1.0P1.2引脚，三个发光二极管LED1LED3分别连接到P0端口的P1.3P1.5。主程序是：