单片机原理及应用05第五章MCS-51的中断系统

1、5.1 I/O接口的作用/功能/定义5.2 数据的输入/输出传送方式(fngsh)5.3 单片机的中断系统5.4 中断的举例05第五章 MCS-51的中断(zhngdun)系统共三十页5.1 I/O接口的作用/功能(gngnng)/定义数据(shj)性质不同数据协议/格式不同速度不一致所需功率/电平不匹配所需测控点数量不匹配 计算机/单片机与外设之间起桥梁的 电路或部件接口(interface)。 协调两者间的差异。 一、作用共三十页口地址 可寻址的寄存器/端口地址由选用(xunyng)的地址线条数与地址线名决定二、接口(ji ku)与端口地址线条数n决定：寻址范围 = 2nMCS-51寻址范

2、围 = 216 = 65536 = 64K字节地址线在地址总线中的序名决定具体地址一个端口可能有多个口地址；一个口地址只能唯一地指向某个端口。本课程中讲到的接口可以是器件电路板卡设备/装置 共三十页站在单片机/计算机一侧来看待上述过程(guchng)叫编址。 站在单片机/计算机外侧来看待上述过程叫译码。接口地址的编址/译码/寻址概念：通过适当的地址线(或控制线，或I/O线),物理上形成(xngchng)某个或某些片选/使能等信号，实现与接口对象的一一对应的过程。通过软件与译码电路硬件实现对外设的片选或使能控制过程叫寻址。共三十页编址是设计(shj)过程（在先）译码和寻址是应用过程（在后）对I/

3、O与存储器编址通常有两种方式：独立编址方式：I/O与存储器分别编址 (例如(lr)IBM-PC)统一编址方式：I/O与存储器合在一起编址(单片机应用系统)三、编址方式共三十页A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0P0口是低8位地址(dzh)与数据复用口A7/D7 A6/D6 A5/D5 A4/D4 A3/D3 A2/D2 A1/D1 A0/D0P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0P2口是高8位地址(dzh)口单片机对外部器件实现一一对应的“片选”通常要用

4、单片机的地址总线A15A0中的部分或全部，甚至也可以用某些I/O线。共三十页P2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0RAM （2K） A10 A9 A8P2.5 做 RAM 片选线 （0000H07FFH）P2.2,P2.1,P2.0与P0口共同寻址 2K字节存储单元(cn ch dn yun)地址范围： XX0X X000 0000 0000 XX0X X111 1111 11111、线选寻址：用一条(y tio)或几条地址线对外寻址 MCS-51单片机AD7-0D7-0D7-0Q7-0Q7-0共三十页P2.7P2.5P2.6P0口/CE/CE/CEP2.2-2.0R

5、AM （2K） A10 A9 A8P2.7 做输出(shch)锁存器的片选线 地址范围：0XXX XXXX XXXX XXXXMCS-51单片机AD7-0D7-0D7-0Q7-0P2.6 做输入(shr)缓冲器的片选线 地址范围：X0XX XXXX XXXX XXXX锁存器缓冲器(例:7FFFH)(例:0BFFFH)共三十页常用(chn yn)译码器件： 74LS138：3-8译码器2、译码寻址：用地址(dzh)线加译码器件对外寻址 P2.7P2.5P2.6/CE/CE/CEP0.7-P0.074LS138Y0ABCG G2A G2B0#1#2#+5VMCS-51Y1Y2Y7/CE74LS13

6、9：双2-4译码器共三十页5.2 数据(shj)的输入/输出传送方式查询(chxn)传送方式(LOOK UP)：传送前一方先查询另一方的状态，若已经准备好就传送，否则就继续查询/等待一、数据的输入/输出传送方式无条件传送方式：一方对另一方来说总是准备好的直接存储器存取方式(DMA)：双方直接通过总线传送数据, 不经CPU中转中断传送方式(IRQ)：一方通过申请中断的方式与另一方进行数据传送共三十页 数据传送的双方平时(pngsh)各自做自己的工作，一旦甲方要求与乙方进行数据传送，就主动发出信号提出申请，乙方接到申请后若同意传送，安排好当前的工作，再响应与甲方发生数据传送。完事后，回去继续做打断

7、前的工作。中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志提高CPU效率(xio l) 解决速度矛盾 实现并行工作 应付突发事件二、中断传送方式特点共三十页中断源 中断申请开放中断保护现场中断服务恢复(huf)现场中断返回中断涉及的几个(j )环节（前面提到的甲方）（甲方发出信号提出申请）（乙方同意传送）（安排好当前的工作）（响应乙方的要求）（完事后，回去）（继续做打断前的工作）共三十页5.3单片机的中断(zhngdun)系统 CPU在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个(gg)中断申请标志位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。一、51子系列允许5个(52子系列6个)中断源 2个外部中断请求：

8、INT0，INT1 2个片内定时器/计数器T0和T1中断请求： TF0，TF1，(TF252子系列有T2） 1个串行口中断请求：TI/RI二、CPU识别中断申请的依据：5.3.1单片机的中断源共三十页CPU 在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个中断申请标志(biozh)位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。CPU识别(shbi)中断申请的依据：Tc=1/fosc Ts=6Tc Tm=12Tc=6TsTcTsTmTmS5S6S4S3S2S5S6S4S3S2S1此图见P.40共三十页TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONTF0/TF1：定时器溢出中断申请

9、(shnqng)标志位： =0：定时器未溢出； =1：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。TR0/TR1：定时器运行启停控制位： =0：定时器停止(tngzh)运行； =1：定时器启动运行。TCON：Timer控制寄存器，是管理定时器工作的SFR（其中低4位管外部中断）共三十页TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCONIE0/IE1：外部中断申请(shnqng)标志位： =0：没有外部中断申请； =1：有外部中断申请。IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位： =0：在INT0/INT1端申请(shnqng)中断的信号低电平有效; =1：在INT0/INT1端

10、申请中断的信号负跳变有效.TCON：Timer控制寄存器，低4位管理外部中断共三十页在CPU已经开放了外部中断允许的前提下：在INT0/INT1引脚输入一个负脉冲或低电平， TCON寄存器中的IE0/IE1标志位自动(zdng)变“1”，检测到IE0/IE1变“1”后,将产生指令： LCALL 0003H(/0013H)执行中断服务程序,并将IE0/IE1标志位自动清“0”,以备下次申请。5.3.2外部中断(INT0,INT1)申请(shnqng)过程共三十页一、单片机的中断(zhngdun)矢量与优先级中断矢量： MCS-51单片机的 5 个中断源分别对应有各自的中断服务程序入口(r ku)

11、地址中断矢量000BHTF0定时/计数器0(T0)002BHTF2定时/计数器2(T2)0023HRI/TI串行口接收/发送001BHTF1定时/计数器1(T1)0013HIE1外部中断1( INT1)0003HIE0外部中断0( INT0)中断优先级中断矢量申请标志中 断 源最高优先级最低优先级共三十页 PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0IPPX0/PX1：INT0/1优先级控制(kngzh)位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。PT0/PT1/PT2：T0/1/2中断优先级控制位： =0 时属低优先级； =1 时属高优先级。PS1：串行口中断优先级控制位： =0 时属低

12、优先级； =1 时属高优先级。(0B8H)共三十页对同时发生多个(du )中断申请时：不同优先级的中断同时申请(很难遇到) 先高后低相同优先级的中断同时申请(很难遇到) 按序执行正处理低优先级中断又接到高级别中断 高打断低正处理高优先级中断又接到低级别中断 高不理低中断优先级处理(chl)原则共三十页没有同级的中断或更高级(goj)别的中断正在处理；在中断源提出了中断申请且CPU此前已经允许中断的前提下，还须满足以下(yxi)三个条件:正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期；若正在执行RETI，或正在访问IE或IP寄存器,须执行完上述指令和下一条指令以后方能响应中断。共三十页 EA ET2

13、 ES ET1 EX1 ET0 EX0IE中断(zhngdun)允许寄存器IE (0A8H) EX0/EX1/ET1/ET0/ES 位： 分别是INT0/1，Timer0/1，串行口的中断允许控制位: =0 时禁止(jnzh)中断； =1 时允许中断。ET2：T2中断允许控制位（仅52子系列有） =0 时禁止中断； =1 时允许中断。EA：总的中断允许控制位（总开关）： =0 时禁止全部中断；=1 时允许中断。共三十页二、中断系统(xtng)硬件结构注:各中断允许(ynx)控制位=0,开关断开； =1,开关接通IE0EX0TF0IE1TF1TIESET1EX1ET0外部中断 请求0外部中断 请

14、求1内部 定时器0内部 定时器1内部 串行口TRRIIE寄存器 EA位IP寄存器各单路开关总开关中断源标志位查询机构高中断级中断请求低中断级中断请求中断入口中断源标志位INT0INT1中断入口中断源标志位共三十页三、外部中断(zhngdun)及中断请求的撤除低电平/负脉冲(michng)INT0/INT1引脚可触发中断TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0TCON (88H)IT0/IT1：INT0/1的触发方式选择位： IT0/IT1 =0 时，INT0/INT1是低电平有效； IT0/IT1 =1 时，INT0/INT1是负跳变有效。低电平触发 引脚上的低电平须持续

15、到中断发生。若中断返回前仍未及时撤除低电平,将再次中断。负脉冲触发 CPU在前一机器周期采到INT0/INT1引脚为高,后一机器周期采到为低才认为是一次中断请求。CPU 可记忆申请、可自动撤除中断申请。共三十页外部低电平中断(zhngdun)的撤除外来(wili)的低电平反相CLK端产生上跳沿 D端的“0”打到Q端申请中断INTxP1.0CLKSQD外来中断申请信号(低电平)MCS-5174LS74S=0 则 Q=1中断返回前对P1.0送“0” 令Q端变为“1”指令如下： ANL P1，#0FEH = CLR P1.0 ;令Q端置“1” ORL P1, #01H = SETB P1.0 ;令S

16、端置“1”,以免下次中断来时Q端不能变“0”共三十页四、中断(zhngdun)应用前后要做的几项工作 中断前 开中断允许：必须 选择优先级：根据需要选择，可有/可无 设置控制(kngzh)位：INTx触发方式(ITx) TxTCON,TMOD,TRx,初值 RI/TISCON,REN,RB8,TB8,中断后进入中断服务后：保护现场，关中断，退出中断服务前：恢复现场,开中断,设Tx的初 值,清TI/RI,中断服务程序的最后一条指令必是 RETI共三十页通过外部中断(zhngdun)1,在中断服务中将B寄存器里的内容左环移一位。 已知: (B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。此例的实际意义：

17、在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下(yxi)按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。 5.4 中断应用的举例共三十页中断应用程序(chngx)举例：通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的内容左环移一位。 已知: (B)=01h,要求采用(ciyng)边沿触发,低优先级。此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。 P1.0P1.7INT1300共三十页 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H ;中断矢量 LJMP INTMAIN：SETB EA ;开总中断允许(ynx)“开关” SETB EX1 ;开分中断允许“开关” CLR PX1 ;0 优先级（也可不要此句） SETB IT1 ;边沿触发 MOV B,#01H ;给 B 寄存器赋初值HERE：SJMP HERE ;原地等待中断申请INT：MOV A，B ;自B寄存器中取数 RL A ;左环移一次 MOV B，A ;存回B,备下次(xi c)取用 (MOV P1，A) ;输出到P1口 RETI ;中断返回中断服 务程序共三十页内容摘要5.1 I/O接口的作用/功能/定义。本课程(kchng)中讲到的接口