单片机的中断系统及应用

1、单片机的中断系统及应用中断的基本概念中断源与中断标志中断的控制（允许和优先级）中断响应（处理过程）中断的应用1中断的基本概念日常生活中的中断例子单片机中的中断概念2日常生活中的中断例子3单片机中的中断概念中断：是指由于某种随机事件的发生，单片机暂停现行程序的运行，转去执行另一程序，以处理发生的事件，处理完后又能自动返回原来程序继续执行。CPU现行运行的程序称为主程序。处理随机事件的程序称为中断服务子程序。一个CPU面向多个任务时，出现资源竞争，而中断技术实质上是一种资源共享的技术。4单片机中的中断概念一、中断源：将能引起中断的事件即引起中断的来源称为中断源。51系列单片机中一共设有5个：2个外

2、部中断、2个定时/计数器中断、1个串行口中断。二、中断优先级与嵌套：当CPU正在处理一个优先级低的中断请求的时候，又有另一个优先级比它高的中断请求，CPU能暂停正在处理的中断程序，转去处理优先级高的中断请求，待处理完以后，再回到原来正在处理的低优先级中断程序，这种高级中断源能中断低级中断源的中断处理过程成为中断嵌套。三、中断的响应过程： 保护断点，即保存下一条将要执行指令的地址，方法是把这个地址送入堆栈； 寻找到中断入口，根据5个不同中断源所产生的中断，查找不同的入口地址； 执行中断程序； 中断返回，执行完中断程序返回到主程序继续执行。0003H: 外部中断0入口 000BH: 定时器T0溢出

3、中断入口0013H: 外部中断1入口 001BH: 定时器T1溢出中断入口0023H：串行口中断入口5MCS-51单片机中断系统5个中断源：外部中断2个、定时/计数器中断2个、串行口中断1个。2个中断优先级（能够实现两级中断嵌套），优先级的高低由编程来设定。4个中断控制的寄存器IE、IP、TCON和SCON. P11IE: 中断允许寄存器。确定中断请求是否得到响应。IP:中断优先级寄存器。确定中断源的优先级。TCON:定时器控制寄存器。SCON:串行口控制寄存器。6中断源51系列单片机有5个中断源：外部中断源2个、内部中断源3个。外部输入中断源INT0（P3.2）外部输入中断源INT1（P3.

4、3）片内定时器T0溢出片内定时器T1溢出片内串行口发送或接收中断源,TXD或RXD：发送TI或接受RI中断请求。或或7 IE0TCONSCONINT0 IT0=0 IT0=1INT1 IT1=0 IT1=1TF0 IE1TF1T0T1TIRITXDRXDESET0EX0EX1ET1EA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PX0PT0PX1PT1PSIEIP 中断标志位中断源允许总允许EA中断优先级MCS-51中断系统8中断标志每一个中断源都有相应的中断标志位某一个中断源申请中断，相应中断标志位置1，IT0/IT1为外部中断0/1触发方式控制位。9中断允许10中断优先级单

5、片机有两个中断优先级，高优先级和低优先级，前者优先权高于后者（程序中，相应位=1，为高优先级）同一优先级的中断源按照自然优先级顺序确定优先级别（硬件形成，无法改变）11中断源 同级内的中断优先级外部中断0 最高定时/计数器0外部中断1 定时/计数器1串行口 最低121010101010矢量地址矢量地址高优先级中断请求PC低优先级中断请求PCIE0IT0IE1IT1EX0EX1ET0ET1ESINT0INT1T0T1TXRX中断允许寄存器IE源允许总允许中断优先级寄存器IP硬件查询EA优先级TF0TF1TIRI1TCONSCON中断标志中断系统结构图13IT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1

6、TF1TCON(88H)位7(8FH)7(8FH)5(8DH)3(8BH)2(8AH)1(89H)0(88H)定时/计数器控制寄存器-TCONT1溢出中断标志（TCON.7）： T1启动计数后，计满溢出由硬件置位TF1=1，向CPU请求中断，此标志位一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清零。也可以用软件查询该标志，用软件清零。外部中断1中断请求标志（TCON.3）：IE1=0，没有中断请求； IE1=1，有中断请求。外部中断1中断请求标志（TCON.3）： IT1=0，下降沿触发方式； IT1=1，电平触发方式。 寄存器TCON可位寻址14RITIRB8TB8RENSM2SM1SM0SCO

7、N(98H)位1(99H)0(98H)TI-串行发送中断标志RI-串行接收中断标志串行口控制寄存器-SCON寄存器SCON可位寻址15中断允许寄存器- IE例：允许外部中断INT1SETB EAEX0ET0EX1ET1ES-EAIE(A8H)位1(ACH)0(ACH)2(ACH)3(ACH)4(ACH)7(ACH)SETB EX1或者MOV IE,#84H寄存器IE可位寻址16中断优先级寄存器- IP51单片机有两个优先级-高级和低级专用寄存器IP为中断优先级寄存器，用户可软件设定相应位置1时，该位为高优先级；相应位置0时，该位为低优先级；系统复位时，均为低优先级寄存器IP可位寻址PX0PT0

8、PX1PT1PS-IP(B8H)位1(BCH)0(BCH)2(BCH)3(BCH)4(BCH)17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、中断返回中断响应中断处理中断返回中断请求的撤除18中断响应中断响应：在满足CPU的中断响应条件之后，CPU对中断请求予以处理。中断响应过程： 1.保护断点地址 2.把程序转向中断服务程序的入口地址 3.特别注意：这些工作是硬件自动完成的。断点地址中断服务程序入口地址中断服务子程序入口地址又称为中断矢量，或中断向量。单片机5个中断源的入口地址是固定的，不能更改。19下列三种情况之一时，CPU将阻止对中断的响应：1. CPU正在处理同级或更高

9、级的中断请求。2. 当前的机器周期不是所执行指令的最后一个周期。单片机有单周期、双周期、四周期的指令。当执行的指令为双周期或四周期时，要等该指令执行完才能响应中断。3. 当前执行的指令是返回指令或访问IE、IP寄存器进行读/写的指令，则CPU至少要执行一条指令之后才能响应中断。如果中断标志被置位，但由于上述条件之一的原因而未被响应，CPU将丢弃中断查询的结果；上述阻止条件已撤销，但中断标志位已不再存在时，被拖延的中断就不会再被响应。2021中断服务程序从入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止，这个过程称为中断处理（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

10、断源的请求。中断处理入口地址RETI2223中断返回中断返回是中断服务完后，计算机返回到原来暂停的位置（断点），继续执行原来的程序。中断返回由专门的中断返回指令RETI来实现。24中断返回RETI指令功能：把断点地址取出，送回程序计数器PC中去，另外，还通知中断系统已完成中断处理，将清除优先级状态。特别注意：不能用RET指令代替RETI指令！25中断处理过程示意图26中断服务程序保护现场和恢复现场的过程中不允许中断，以免现场遭到破坏。保护现场和恢复现场之后的开中断，是为了更高级的中断可以打断此中断服务程序。硬件自动完成27中断响应时间：从中断请求标志位到CPU开始执行中断服务程序的第一条指令所

11、经历的时间。系统只有一个中断源时,最短时间：CPU响应中断请求，在下一个机器周期执行一个硬件长调用指令LCALL，使程序转入中断矢量入口。该调用指令执行是两个周期，故外部中断响应时间至少需要3个机器周期。最长时间：正在执行指令还没执行完，至多需要三个机器周期；假若正在执行RETI或访问IE、IP寄存器的指令还需要一个机器周期，加上完成下一条指令所需要的最长时间4个周期，故最多需要5个机器周期。中断响应时间28中断请求的撤除CPU响应某中断请求后，在中断返回之前，应撤除该中断请求，否则会引起新一次中断。定时/计数器溢出中断标志的撤除：硬件自动清除外部中断请求的撤除： 1.下降沿触发方式，硬件自动

12、清除 2.低电平沿触发方式，较为复杂串行口中断请求的撤除：软件人为清除29中断系统的应用中断控制实质上是对4个与中断有关的特殊功能寄存器TCON、SCON、IE和IP进行管理和控制。在实际中断应用时，先要对中断系统进行初始化，也就是用户对这些特殊功能寄存器中的各控制位赋初值。30中断系统的初始化初始化主要步骤：（1）开总中断及相应中断源的中断。（2）设定所用中断源的中断优先级。（3）若为外部中断，则应确定触发方式是低电平还是下降沿。31SETB EA;开总中断SETB EX0;开INT0中断SETB PX0;设INT0为高优先级CLR IT0;设INT0为电平触发方式例3-2 写出INT0为低

13、电平触发方式的中断系 统初始化程序。方法1，采用位操作指令：32方法2，采用字节操作指令：MOV IE,#81H;开总中断,开INT0中断MOV IP,#01H;设INT0为高优先级ANL TCON,#0FEH;设INT0为电平触发方式33例3-3 外部中断0响应实例。要求： 外部中断0下降沿触发，P1.2连接一个LED灯亮大约1S，可以采用延时1S的方法，或者使用定时1S实现。34例3-3 外部中断0响应实例。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP WINT0 ORG 0100HMAIN: CLR P1.2 SETB EA SETB EX0 SETB IT0L

14、OOP:AJMP LOOP ORG 0200H WINT0:SETB P1.2 ACALL DEL CLR P1.2 RETI DEL: MOV R7,#05HDEL1: MOV R6,#0C8HDEL2: MOV R5,#0FAHDEL3: DJNZ R5,DEL3 DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1RETEND351. 下列有关MCS51中断优先级控制的叙述中，错误的是A低优先级不能中断高优先级，但高优先级能中断低优先级B同级中断不能嵌套C同级中断请求按时间的先后顺序响应D同级中断按CPU查询次序响应中断请求2. 执行中断返回指令，要从堆栈弹出断点地址，以便去执行被中断了的

15、主程序。从堆栈弹出的断点地址送给AA BCY CPC DDPTR 363.各中断源发出的中断请求信号，都会标记在( )寄存器 。 A. TMOD/SCON B. TCON/PCON C. IE/TCON D. TCON/SCON 4.执行返回指令，退出中断服务子程序，则返回地址来自( )。 A. ROM B. 程序计数器 C. 堆栈区 D. CPU寄存器5. 外部中断 1的中断入口地址为( )。A. 0003H B. 000BH C. 0013H D. 001BH 6. 中断是一种( )。 A .资源共享技术 B .数据转换技术 C .数据共享技术 D .并行处理技术 377. 执行 MOV

16、I E ， 81H 指令的意义是：( )。A .屏蔽中断源 B .开放外部中断源 0 C .开放外部中断源 1 D .开放外部中断源 0 和 1 8. 启动 T1 运行的指令是( ) A. SETB ET0 B. SETB ET1 C. SETB TR0 D. SETB TR1 9. CPU 允许串行口中断的指令为( ) A. SETB EX0 B. SETB ES C. SETB ET0 D. SETB ET1 10. 8051 系统中，同一优先级的几个中断源中 优先权最高( )。 A. INT0 B. T0 C. INT1 D. T1 3811.外部中断 INT0 的触发方式控制位 IT0

17、 置 1 后，其有效的中断触发信号是( ) A.高电平 B.低电平 C.上升沿 D.下降沿12. 假定设置堆栈指针 SP 的值为 37H ，在进行子程序调用时把断点地址进行堆栈保护后， SP 的值为( )。 A. 36H B. 37H C. 38H D. 39H 13. 如果某MCS-51单片机系统的定时/计数器0的中断服务程序放在程序存储区的3000H地址开始的一段空间内，此时跳转到定时/计数器0的中断服务程序的指令LJMP3000H应放在（ ）开始的中断地址区。 A. 0003H B. 0013H C. 0023H D. 000BH 14.串行口发送中断标志位为( ) A. TI B. R

18、I C. IE0 D. IE1 3915. T1中断允许控制位为( ) A. ET0 B. ET1 C. ES D. EX1 16. 外部中断1中断优先级控制位为( ) (A) PX0 (B) PX1 (C) PT1 (D) PS 17. 指令周期有三种，分别是单周期指令，双周期指令和( )指令。 A. 三周期B. 四周期 C. 五周期D. 六周期 18. MCS-51单片机的外部中断1的中断请求标志是( )。 A. ET1 B. TF1 C. IT1 D. IE1 401. 8051单片机堆栈遵循数据 的原则 。2. 8051单片机有 中断源，分成 优先级。3. MCS51单片机的外部中断请

19、求信号若设定为电平方式，只有在中断请求引脚上采样到有效的 信号时，才能激活外中断。而在脉冲方式时，只有在中断请求引脚上采样到脉冲的 有效信号时，才能激活外中断。 4.子程序返回指令是_，中断子程序返回指令是_。5. 中断处理过程分为_个阶段，即 _ 、_以及 _ 。 411.在MCS-51单片机中，高级中断可以打断低级中断形成中断嵌套。 2.只要有中断出现，CPU就立即响应中断。 3.中断初始化时，对中断控制寄存器的状态设置，只能使用位操作指令，而不能使用字节操作指令。 4.只要中断允许寄存器 IE 中的 EA=1 ，那么中断请求就一定能够得到响应。 5.多个中断源不可以同时申请中断。6.中断