第4章 MCS-51单片机的内部标准功能单元_中断系统(20130310)

1、第第4 4章章 MCS-51 MCS-51单片机的内部标准功能单元单片机的内部标准功能单元 魏立峰魏立峰 沈阳化工大学沈阳化工大学第第4 4章章 MCS-51MCS-51单片机的内部标准功能单元单片机的内部标准功能单元 教学提示教学提示 5151子系列单片机在一个芯片里集成了应用系统所需的子系列单片机在一个芯片里集成了应用系统所需的大部分大部分( (或所有或所有) )硬件功能硬件功能，本章叙述的是完成这些硬件，本章叙述的是完成这些硬件功能的功能的内部标准功能单元内部标准功能单元，构成了，构成了5151子系列单片机的子系列单片机的核核心体系结构；心体系结构；5151子系列单片机的子系列单片机的许

2、多变体许多变体都是以这些内部标准功能都是以这些内部标准功能单元为基础，通过单元为基础，通过简化单元部件简化单元部件，或，或新增其他功能单元新增其他功能单元，有效满足了大量项目的需要，而不必借助于使用很多的有效满足了大量项目的需要，而不必借助于使用很多的外部器件。外部器件。 第第4 4章章 MCS-51MCS-51单片机的内部标准功能单元单片机的内部标准功能单元 教学要求教学要求 掌握内部标准功能单元掌握内部标准功能单元中断系统、定时中断系统、定时/计数器计数器 的逻辑结构、功能和应用设计方法。的逻辑结构、功能和应用设计方法。了解串行通信接口功能。了解串行通信接口功能。4.1 MCS-51的中断

3、系统的中断系统 4.3 MCS-51的串行接口的串行接口 4.4 本章小结本章小结内容内容4.2 MCS-51的定时的定时/计数器计数器 第第4 4章章 MCS-51MCS-51单片机的内部标准功能单元单片机的内部标准功能单元4.1.1 中断系统的概念和基本结构中断系统的概念和基本结构 中断技术主要用于中断技术主要用于实时监测与控制实时监测与控制、应急事件处理应急事件处理，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，要求单片机能及时地响应中断请求源提出的服务请求，并作出快速响应、及时处理。并作出快速响应、及时处理。采用中断技术完全消除了单片机在查询方式中的等待采用中断技术完全消除了单片机在

4、查询方式中的等待现象，现象，解决快速的解决快速的CPU与慢速的外设之间的矛盾与慢速的外设之间的矛盾，大，大大地提高了单片机的大地提高了单片机的工作效率工作效率和和实时性实时性。 中断系统的概念 CPU正在处理某一程序时，发生了另一突发事件请求 CPU迅速去处理(中断发生) ; CPU暂时停止当前的工作，转到需要处理的中断源的 服务程序的入口(中断响应)，一般在入口处执行一跳转 指令转去处理中断事件(中断服务)；待CPU将中断事件处理完毕后，再回到原来程序被中断 的地方继续处理执行程序(中断返回)。4.1.1 中断系统的概念和基本结构中断系统的概念和基本结构4.1.1 中断系统的概念和基本结构中

5、断系统的概念和基本结构图4.1 中断过程示意图图4.2 MCS-51中断系统结构示意图 中断产生中断产生中断优先级中断优先级中断允许中断允许4.1.1 中断系统的概念和基本结构中断系统的概念和基本结构中断申请源（1） 外部中断请求0 （P3.2 ），中断请求信号由 引脚输入， 中断请求标志为IE0。（2） 外部中断请求1 （P3.3）， 中断请求信号由 引脚输入， 中断请求标志为IE1。（3）定时器定时器/计数器计数器T0溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF0。（4）定时器定时器/计数器计数器T1溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF1。（5）串行口串行口中断请求，中断请求标志为发送中断TI

6、或接收中断RI。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现0INT0INT1INT1INT中断请求标志寄存器：中断请求标志寄存器：分别由TCON和SCON的相应位锁存。 1. TCON寄存器寄存器为定时器/计数器的控制寄存器，字节地址为88H，可位寻址。（1）TF1定时器/计数器T1的溢出中断请求标志位。当T1计数产生溢出时，由硬件使TF1置“1”，向CPU申请中断。CPU响应TF1中断时，TF1标志由硬件自动清由硬件自动清“0”，TF1也可由软件清“0”。（2）TF0定时器/计数器T0的溢出中断请求标志位，功能与TF1类似。（3）IE1外部中断请求1 的中断请求标志位，由硬件自动清

7、由硬件自动清“0” 。（4）IE0外部中断请求0 的中断请求标志位，由硬件自动清由硬件自动清“0” 。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现0INT1INT位位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址字节地址TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088H位地址位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H中断请求标志寄存器：中断请求标志寄存器：分别由TCON和SCON的相应位锁存。 （5）IT1选择外部中断请求1 为跳沿触发还是电平触发。IT1=0，电平触发方式，引脚 上低电平有效，并把IE1置“1”。转向中断服务程序时，由硬件自动把IE1清“0”。IT1

8、=1，跳沿触发方式，加到引脚 上的外部中断请求输入信号电平从高到低的负跳变有效，并把IE1置“1”。转向中断服务程序时，由硬件自动把IE1清“0”。（6）IT0选择外部中断请求0 为跳沿触发方式还是电平触发方式，其意义与IT1类似。AT89C51复位复位后，TCON被清被清“0”，5个中断源的中断请求标志均为0。TR1（D6位）、TR0（D4位）这2位与中断系统无关与中断系统无关，将在定时器/计 数器中介绍。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现0INT1INT中断请求标志寄存器：中断请求标志寄存器：分别由TCON和SCON的相应位锁存。 2. SCON寄存器寄存器串行口控制寄存

9、器，字节地址为98H，可位寻址。（1）TI串行口的发送中断请求标志位。每发送完一帧串行数据后，TI自动置“1”。TI标志必须由软件清“0”。（2）RI串行口接收中断请求标志位。每接收完一个串行数据帧，RI自动置“1”。 RI标志必须由软件清“0”。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现位位D7D6D5D4D3D2D1D0字节字节地址地址SCONTIRI98H位地址位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H中断允许寄存器IE(A8H)，可位寻址 某位设定为“1”，开中断；设定为“0”，关中断； CPU复位时，IE各位清“0”，禁止所有中断。 (1) EX0：外部中断(0

10、)中断允许位；(2) ET0：定时/计数器T0中断允许位；(3) EX1：外部中断(1)中断允许位；(4) ET1：定时/计数器(T1)中断允许位；(5) ES： 串行接口中断允许位；(6) EA： CPU中断总允许位。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现位位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址字节地址IEEAESET1EX1ET0EX0A8H位地址位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H中断允许寄存器IE(A8H)，可位寻址 【例例】 若允许片内2个定时器/计数器中断，并禁止其他中断 源的中断请求，请编写设置IE的相应程序段。（1）用位操作指令）用位操作指令

11、CLRES；禁止串行口中断；禁止串行口中断 CLREX0；禁止外部中断；禁止外部中断0中断中断CLREX1；禁止外部中断；禁止外部中断1中断中断SETBET0；允许定时器；允许定时器/计数器计数器T0中断中断SETBET1；允许定时器；允许定时器/计数器计数器T1中断中断SETBEA ；总中断开关位开放；总中断开关位开放（2）用字节操作指令）用字节操作指令MOV IE，#8AH 上述两段程序对IE的设置是相同的。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现中断优先级寄存器IP(B8H)，可位寻址 某位设定为“1”，高优先级；设定为“0”，低优先级； CPU复位时，IP各位清“0”，均为

12、低优先级。 (1) PX0：外部中断()中断优先级设定位；(2) PT0：定时/计数器(T0)中断优先级设定位；(3) PX1：外部中断()中断优先级设定位；(4) PT1：定时/计数器(T1)中断优先级设定位；(5) PS：串行接口中断优先级设定位。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现位位D7D6D5D4D3D2D1D0字节地址字节地址IPPSPT1PX1PT0PX0B8H位地址位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H中断优先级寄存器IP(B8H)，可位寻址(1) CPU同时接收到几个中断时，则由单片机内部硬件 查询，按自然响应优先级顺序确定执行哪一个中断；(2

13、) 正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的 中断请求所中断；(3) 正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断 请求所中断。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现中断优先级控制原则中断优先级寄存器IP(B8H)，可位寻址【例例】 IP寄存器初始化，AT89S51的两个外中断两个外中断请求为 高优先级，其他中断请求为低优先级。（1）用位操作指令）用位操作指令SETB PX0；外中断；外中断0设置为高优先级设置为高优先级SETB PX1；外中断；外中断1设置为高优先级设置为高优先级CLR PS；串行口设置为低优先级；串行口设置为低优先级CLR PT0；定时器；定时器/计数器计

14、数器T0为低优先级为低优先级CLR PT1；定时器；定时器/计数器计数器T1为低优先级为低优先级 （2）用字节操作指令）用字节操作指令MOV IP，#05H上述两段程序对IP的设置是相同的。4.1.2 中断系统的控制与实现中断系统的控制与实现1.响应中断请求的条件4.1.3 中断系统的处理过程（1）总中断允许开关接通，即IE寄存器中的中断总允许位EA=1。（2）该中断源发出中断请求，即对应的中断请求标志为“1”。（3）该中断源的中断允许位=1，即该中断被允许。（4）无同级或更高级中断正在被服务。2. 中断响应过程(1)将相应的优先级状态触发器置“1”(以阻断后来的同级或低级的 中断请求)；(2

15、) 执行一条硬件LCALL指令，把程序计数器(PC)的内容压入堆栈 保存，再将相应的中断服务程序的入口地址送入PC；(3) 进入中断服务程序后，CPU自动清除中断请求标志TF0、TF1、 IE0、IE1，但不能清除TI和RI。3.执行中断服务程序4.1.3 中断系统的处理过程(1)在主程序中事先进行中断初始化. (2)在中断服务程序入口地址单元放一条长转移指令LJMP。(3)在中断服务程序中，首先用软件保护现场，中断返回前恢复现场。4. 中断返回中断服务程序的最后一条指令必须是中断返回指令RETI。其功能为：(1)将中断响应时压入堆栈保存的断点地址从栈顶弹出送回PC， CPU从原来中断的地方继续执行程序；(2) 将相应中断优先级状态触发器清“0”，通知中断系统，中断服务 程序已执行完毕。4.1.4 中断系统设计举例【功能】如图4.3所示，按键S接至外部中断，按一次键LED点亮，蜂鸣器 发声，再按一次键LED灭，蜂鸣器关闭，循环往复。图4.3 按键控制声光电路+5V LED BITP0.0；伪指令 BUZZERBITP2.7 ORG0000H LJMPMAIN；跳转至主程序 ORG