1、第 5 章 AT89C51單片機中斷系統(tǒng)難點 中斷優(yōu)先級控制原則 中斷響應過程要求掌握： 中斷控制的專用寄存器 中斷響應過程 中斷的概念 單片機的單步執(zhí)行方式 了解：5.1 中斷的基本概念5.2 MCS-51 單片機的中斷系統(tǒng)5.3 中斷系統(tǒng)的應用舉例5.1 中斷的基本概念在CPU 與外設交換信息時，存在著一個快速的 CPU 與慢速的外設之間的矛盾。為解決這個問題，發(fā)展了中斷的概念。單片機在某一時刻只能處理一個任務，當多個任務同時要求單片機處理時，這一要求應該怎么實現(xiàn)呢？通過中斷可以實現(xiàn)多個任務的資源共享。中斷現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中也會經(jīng)常遇到，例如，你在看書手機響了你在書上作個記號你接通電話和對方

2、聊天談話結束從書上的記號處繼續(xù)看書。這就是一個中斷過程。通過中斷，你一個人在一特定的時刻，同時完成了看書和打電話兩件事情。用計算機語言來描述，所謂的中斷就是，當 CPU 正在處理某項事務的時候，如果外界或者內部發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停正在處理工作而去處理這個緊急事件，待處理完后，再回到原來中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序，這個過程稱作中斷。從中斷的定義我們可以看到中斷應具備中斷源、中斷響應、中斷返回這樣三個要素。中斷源發(fā)出中斷請求，單片機對中斷請求進行響應，當中斷響應完成后應進行中斷返回，返回被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。5.2 MCS-51單片機的中斷系統(tǒng)5.2.1 M

3、CS-51單片機的中斷源1. 外部中斷源 MCS-51單片機的中斷源共有兩類，它們分別是：外部中斷和內部中斷 外部中斷0（求。 外部中斷1（求。2. 內部中斷源 ）：來自 P3.2 引腳，采集到低電平或者下降沿時，產生中斷請 ）：來自 引腳，采集到低電平或者下降沿時，產生中斷請 P3.3 定時器計數(shù)器0（ T0 ）：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內；計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外 P3.4 引腳。發(fā)生溢出時，產生中斷請求。 定時器計數(shù)器1（ T1 ）：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內；計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外 引腳。發(fā)生溢出時，產生中斷請求。 P3.5 串行口：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設置。單片機完成接

4、受或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時，產生中斷請求。5.2.2 中斷控制的專用寄存器MCS-51單片機為用戶提供了四個專用寄存器，來控制單片機的中斷系統(tǒng)。1. 定時器控制寄存器（TCON）該寄存器用于保存外部中斷請求以及定時器的計數(shù)溢出。進行字節(jié)操作時，寄存器地址為88H。按位操作時，各位的地址為88H8FH。寄存器的內容及位地址表示如下： IT0 和IT1外部中斷請求觸發(fā)方式控制位IT0 （IT1）1 脈沖觸發(fā)方式，下降沿有效IT0 （IT1）0 電平觸發(fā)方式，低電平有效 IE0和IE1外中斷請求標志位當CPU采樣到 （或 ）端出現(xiàn)有效中斷請求時，IE0（IE1）位由硬件置“1”。當中斷響應完成轉向中斷服務程

5、序時，由硬件把IE（或IE ）清零。 TR0 和TR1定時器運行控制位TR0 （TR1 ）0 定時器/計數(shù)器不工作TR0 （TR1 ）1 定時器/計數(shù)器開始工作 TF0和TF1計數(shù)溢出標志位當計數(shù)器產生計數(shù)溢出時，相應的溢出標志位由硬件置“1”。當轉向中斷服務時，再由硬件自動清“0”。計數(shù)溢出標志位的使用有兩種情況：采用中斷方式時，作中斷請求標志位來使用；采用查詢方式時，作查詢狀態(tài)位來使用。2. 串行口控制寄存器（SCON）進行字節(jié)操作時，寄存器地址為98H。按位操作時，各位的地址為98H9FH。寄存器的內容及位地址表示如下：其中與中斷有關的控制位共2位： TI串行口發(fā)送中斷請求標志位當發(fā)送完

6、一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”。 RI串行口接收中斷請求標志位當接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在轉向中斷服務程序后，用軟件清“0”。串行中斷請求由TI和RI的邏輯或得到。就是說，無論是發(fā)送標志還是接收標志，都會產生串行中斷請求。3. 中斷允許控制寄存器（IE）進行字節(jié)操作時，寄存器地址為0A8H。按位操作時，各位的地址為0A8H0AFH。寄存器的內容及位地址表示如下： EA中斷允許總控制位EA0 中斷總禁止，禁止所有中斷EA1 中斷總允許，總允許后中斷的禁止或允許由各中斷源的中斷允許控制位進行設置。 EX0和EX1外部中斷允許控制位EX0（EX1）

7、0 禁止外部中斷EX0（EX1）1 允許外部中斷 ET0和ET1定時器/計數(shù)器中斷允許控制位ET0（ET1）0 禁止定時器/計數(shù)器中斷ET0（ET1）0 允許定時器/計數(shù)器中斷 ES串行中斷允許控制位ES=0 禁止串行中斷ES=1 允許串行中斷可見，MCS-51單片機通過中斷允許控制寄存器對中斷的允許（開放）實行兩級控制。即以EA位作為總控制位，以各中斷源的中斷允許位作為分控制位。當總控制位為禁止時，關閉整個中斷系統(tǒng)，不管分控制為狀態(tài)如何，整個中斷系統(tǒng)為禁止狀態(tài)；當總控制位為允許時，開放中斷系統(tǒng)，這時才能由各分控制位設置各自中斷的允許與禁止。MCS-51單片機復位后（IE）00H，因此中斷系統(tǒng)

8、處于禁止狀態(tài)。單片機在中斷響應后不會自動關閉中斷。因此在轉中斷服務程序后，應根據(jù)需要使用有關指令禁止中斷，即以軟件方式關閉中斷。4. 中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）MCS-51單片機的中斷優(yōu)先級控制比較簡單，因為系統(tǒng)只定義了高、低2個優(yōu)先級。高優(yōu)先級用“1”表示，低優(yōu)先級用“0”表示。各中斷源的優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器（IP）進行設定。IP寄存器地址0B8H，位地址為0BFH0B8H。寄存器的內容及位地址表示如下：其中： PX0外部中斷0優(yōu)先級設定位；PT0定時中斷0優(yōu)先級設定位；PX1外部中斷1優(yōu)先級設定位；PT1定時中斷1優(yōu)先級設定位；PS串行中斷優(yōu)先級設定位。以上各位設置為“0”時，則相應

9、的中斷源為低優(yōu)先級；設置為“1”時，則相應的中斷源為高優(yōu)先級。優(yōu)先級的控制原則是： 低優(yōu)先級中斷請求不能打斷高優(yōu)先級的中斷服務；但高優(yōu)先級中斷請求可以打斷低優(yōu)先級的中斷服務，從而實現(xiàn)中斷嵌套。 如果一個中斷請求已被響應，則同級的其它中斷服務將被禁止。即同級不能嵌套。 如果同級的多個中斷同時出現(xiàn)，則按CPU查詢次序確定哪個中斷請求被響應。其查詢次序為：外部中斷0定時中斷外部中斷定時中斷串行中斷。中斷優(yōu)先級控制，除了中斷優(yōu)先級控制寄存器之外，還有兩個不可尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個用于指示某一高優(yōu)先級中斷正在進行服務，從而屏蔽其它高優(yōu)先級中斷；另一個用于指示某一低優(yōu)先級中斷正在進行服務，從而屏

10、蔽其它低優(yōu)先級中斷，但不能屏蔽高優(yōu)先級的中斷。此外，對于同級的多個中斷請求查詢的次序安排，也是通過專門的內部邏輯實現(xiàn)的。上述四個專用寄存器的用途可以用圖5.1說明。圖5.1 MCS-51中斷系統(tǒng)5.2.4 中斷響應過程中斷響應過程為，中斷源發(fā)出中斷請求對中斷請求進行響應執(zhí)行中斷服務程序返回主程序。這個過程可分為三個階段來完成。1. 中斷采樣對于外部中斷請求，中斷請求信號來自于單片機外部，計算機要想知道有沒有中斷請求發(fā)生，必須對信號進行采樣。 電平觸發(fā)方式的外中斷請求（IT0/IT10）采樣到高電平時，表明沒有中斷請求，IE0或IE1繼續(xù)為“0”。采樣到低電平時，IE0/IE1由硬件自動置“1”

11、，表明有外中斷請求發(fā)生。 脈沖觸發(fā)式的外中斷請求（IT0/IT11）在相鄰的機器周期采樣到的電平由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，則IE0/IE1由硬件自動置“1”，否則為“0”。2. 中斷查詢由CPU測試TCON和SCON中的各個中斷標志位的狀態(tài)，確定有那個中斷源發(fā)生請求，查詢時按優(yōu)先級順序進行查詢，即先查詢高優(yōu)先級再查詢低優(yōu)先級。如果同級，按以下順序查詢： S如果查詢到有標志位為“1”，表明有中斷請求發(fā)生，接著就從相鄰的下一機器周期開始進行中斷響應。3. 中斷響應當CPU查詢到中斷請求時，由硬件自動產生一條LCALL指令，LCALL指令執(zhí)行時，首先將PC內容壓入堆棧進行斷點保護，再把中斷入口地址裝入P

12、C，使程序轉向相應的中斷區(qū)入口地址。LCALL指令的形式如下：LCALL addr16 ；addr16：中斷入口地址入口地址已由系統(tǒng)設定，如下：從表中可以看出，每個中斷區(qū)只有8個單元，很難安排下一個中斷程序，一般是在中斷入口地址處加一條跳轉指令，跳轉到用戶的服務程序入口。編寫中斷服務程序的格式一般如下：ORG 0000HSJMP MAINORG 0003HAJMP 1NJERRVPMAIN： ···HERE： SJMP HERE1NJERRVP： ··· ；中斷響應程序RETI并不是所有的請求都被響應，當遇到下列情況之一時不響應這些中

13、斷請求：（1）CPU正在處理一個同級或者高級的中斷服務（2）當前指令還沒有執(zhí)行完畢（3）當前指令是RET、RETI或者是訪問IP、IE的指令，執(zhí)行完這些指令后，還必須再執(zhí)行一條指令，才響應中斷請求。注意：MCS-51單片機對中斷查詢結果不作記憶，當有新的查詢結果出現(xiàn)時，因為以上原因而被拖延的查詢結果將不復存在，其中斷請求也就不能再被響應了。5.2.5 中斷請求的撤銷中斷響應后，TCON和SCON的中斷請求標志位應及時撤銷。否則意味著中斷請求仍然存在，有可能造成中斷的重復查詢和響應，因此需要在中斷響應完成后，撤銷其中斷標志。1. 定時中斷請求的撤銷硬件自動把TF0（TF1）清0，不需要用戶參與。

14、2. 串行中斷請求的撤銷需要軟件清零。3. 外部中斷請求的撤銷（1）脈沖觸發(fā)方式的外中斷請求撤銷中斷標志位的清零是自動的，脈沖信號過后就不存在了，因此其撤銷是自動的。（2）電平觸發(fā)方式的外中斷請求撤銷中斷標志位的清零是自動的，但是如果低電平持續(xù)存在，在以后的機器周期采樣時，又會把中斷請求標志位（IE /IE 1）置位。為此，需要外加電路，把中斷請求信號從低電平強 0制為高電平。電路如圖5.2所示：圖5.2 電平觸發(fā)方式的外中斷請求撤銷通過直接置位端使中斷請求信號強制從低電平變?yōu)楦唠娖剑獙崿F(xiàn)此功能需要在中斷入口地址處加入如下兩條指令：ORL P1, #01HANL P1, #0FEH5.2.6

15、 MCS-51單步執(zhí)行工作方式所謂單步執(zhí)行就是按一次鍵，CPU執(zhí)行一條指令。假設利用外部中斷0實現(xiàn)。需要做兩項準備工作。（1）建立單步執(zhí)行的外部電路，不按鍵時產生低電平，按鍵時產生高電平。（2）設置為電平觸發(fā)方式。編寫的中斷服務程序WAIT1：WAIT2：MAIN： ORG SJMP ORG JNB JB RETI MOVCLR 0000H MAIN 0003H P3.2 ， WAIT1 P3.2 ， WAIT2 IE， #81H IT0 ；若P3.2為低電平，則原地踏步 ；若P3.2為高電平，則原地踏步5.3 中斷系統(tǒng)的應用舉例【例6-3】使用外部中斷0，當每次響應中斷時，P1口依次輸出高電平，使8個發(fā)光二極管依次循環(huán)熄滅閃爍。1） 電路設計2） 程序設計ORG LJMP ORG LJMP 0000H ；轉主程序 MAIN 0003H EXTER ；外部中斷0入口地址 ；轉中斷程序ORGMAIN： SETBSETB 1000H ；外部中斷0下降沿有效 IT0；外部中斷0允許 EX0SETB LO