单片机接口技术及应用课件

烟台南山学院

第四章中断系统

•、中断的概念

•计算机系统根据需要，可以中断正常的

工作程序，改去处理外部需要处理的事

件。当外部事件处理完后再回到正常的

工作程序中。

2011-7-18烟台南山老浣3

日

中

常

断

事

服

务

中断系统是计算机的重要指标之一。务

程

程

序

序

日常生活中的中断与计算机中断的比较:

某人看书执行主程序日常事务

电话铃响中断信号如INT=O中断请求

暂停看书暂售执行主程序中断响应

书中作记号当前PC入栈保护断点

电话谈话执行中断程序中断服务

继续看书返回主程序中断返回

2011-7-18烟台南山学浣

•中断源：能够打断当前程序的外部

事件。

•中断优先级和中断优先权

•中断嵌套。

2011-7-18烟台南山歌浣5

中断与子程序的区别

子程序是预先安排好的，使用软件调用;

中断是随机发生的，硬件主动执行。

2011-7-18烟台南山老浣6

二、中断的作用

•实现高速CPU与慢速外设之间的配合;

•实现实时处理；

•实现故障的紧急处理；

•便于人机联系。

2011-7-18烟台南山当浣7

三、中断处理过程

•中断请求保护断点中断响应

中断返回（恢复断点）

•使用堆栈保护现场和恢复现场。

•开中断、关中断：是否允许中断嵌套，防

止重复中断，现场处理时关中断。

•中断服务程序的编写。

•中断返回：RETI不同于RET。

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第四章中断系统

MCS-51中断系统内部结构

八、中断源及其中断服务程序入口地址

工、MCS-5工单片机有5个中断源，2个

中断优先级；

•它的中断处理程序可实现两级嵌套，有

较强的中断处理能力；

•单片机对中断系统的管理是通过相关的

专用寄存器来实现的。

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L外部中断2个：IRTo、INT1

8051单片机有5个中断源，分三类v定时器中断2个：To、Ti

j串行口中断1个：RI/TI

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2、中断入口地址:

•外中断0（INTO）：0003H

•定时器。（T。）：OOOBH

•外中断工（INT1）：0013H

・定时器工（T工）：OO1BH

•串行口（RI/TI）：0023H

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:、与中断有关的SFR

寄存器名称

D7D6D5D3D2Do

定时器控制TCON(88H)TF1TFOIE1IT1IE0ITO

寄存器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H

串行口控制SCON(98H)TIRI

寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H

中断允许IE(A8H)EAESET1EXIETOEXO

寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8H

中断优先级IP(B8H)PSPT1PX1PTOPXO

寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H

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1、中断允许控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

•字节地址为OA8H

•位地址是0A8H~0AFH(IE,0〜IE.7)

•各位为“工”表示允许中断；为“0”表

示禁止中断。

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1、中断允许控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

•EA—中断允许的总控制位，IE.7

•EX。一外部中断0（INT。）允许控制位，

IE.0

•EX1一外部中断工（INT。允许控制位，

IE.2

•ET。一定时计数器O（T（j）允许控制位，IE」

•ET,一定时计数器MT。允许控制位，工E.3

•蹄7成串行口3私总口许控制位，JE.4

1、中断允许控制寄存器IE

IEEAE小EX1EX

ESET00

位地址AFACABAAA9A8

•IE复位值是OOH,即总中断开关关闭。禁止所有中断。

•单片机在响应中断后不能自动关中断，若想禁止中断

嵌套，必须用软件关闭。

•软件关闭可以用字节寻址也可位寻址。

•例:开放外部中断部

•MOVIE,#81H或MOV0A8H,#81H

•或SETBEA

SETBEX0

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2、定时器控制寄存器TCON

旧

TCONTFiTRiTF0TRoITiIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

•字节地址为88H

•位地址是

88H~8FH(TCON-0~TCON-7)

•TRO、TR1>TFO>TF工已学。

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2、定时器控制寄存器TCON

旧

TCONTFiTRiTF0TRoIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

•IT。：外中断O(INTO)请求信号方式控制

位(ICON.O)

ITo=O,低电平有效，即低电平引起中断；

ITO=1,负跳变有效，即高电平跳变到低电

平时引起中断。

•IT/外中断[(INT])请求信号方式控制

位(工COM2)

•作用同IT。

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2、定时器控制寄存器TCON

旧

TCONTFiTRiTF0TRoITiIE0ITo

位地址8F8E8D8C8B8A8988

•IE0：外中断。申请标志位(TCON.工)

外中断工申请标志位

•IE1；(TCON.3)

•TF0：定时计数器TO溢出标志位

(TCON.5)

定时计数器工溢出标志位

•TF1：T

(TCON.7)

•以上各位等于工时即申请中断。在中断响应

2。1病转向中断服务嗯序时，均有硬件吧动清0

3、串行口控制寄存器SCONO

SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI

位地址9F9E9D9C9B9A9998

•字节地址为98H

•位地址为98H-9FH,

SCON.O~SCON.7

•与串行中断有关的是RI和TI(SCON.O、

SCON.1)

•RI(SCON-O)：串行口接收中断申请标志

位，有软件置。

•TI(SCON-l)：串行口发送中断申请标志,

201籽林住智门烟台南山老浣21

nTrrrrr

rSIn；!「中r川r雨m缓珅落“，二

有两个物熟上到「的串行数据缓冲螯§甲UE发送缓冲器只能写入，不能读出:

接收缓冲釉育舞出，不能写入，用粒加懦1SBUF表示，共用一木地址99H。

o

注：

•RI、TI的中断入口都是0023H,所以

CPU响应后转入0023H开始执行服务程

序，首先必须判断是RI中断还是TI中断，

然后进行相应服务。在返回主程序之前必

须用软件将RI或TI清除，否则会出现一次

请求多次响应的错误。

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4、中断优先级寄存器IP

IPPSPT1PX1PT0PX0

位地址BCHBBHBAHB9HB8H

•字节地址为B8H

•位地址为B8H~BCH,IPQ-IP.4

•定义了高、低两个优先级，可实现二级中

断嵌套。

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4、中断优先级寄存器IP

IPPSPT1PX1PTOPX0

位地址BCHBBHBAHB9HB8H

•中断优先级：有软件对IP设置

•PX0：外中断0IP.0

•PT0：定时器TOIP.1

外中断工

•PX1：IP.2

定时器

•PT1；T1IP.3

•PS：串行口中断IP.4

•各位设置为工时为高优先级，各位设置为0

201时必低优先级c烟台南山老浣25

中断优先权：

•当5个中断源在同一个优先级的情况下，由

硬件顺序排列了优先权：

串行口

INT0>To>INTj>Ti>

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在开放中断的条件下（IE）,使用中断

优先级的原则：

•非中断服务程序可被任一个中断申请所中

断；

•若干中断同时申请中断时，CPU先选择优

先级高的进行中断响应；

•CPU同时接收到几个优先级相同的中断申

请时，先响应中断优先权高的；

•低优先级可被高优先级的中断申请所中断,

但同级不能嵌套。

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中断申

中断原入口地中断开清0优先级

中断方式请标志

因址关(EA)方式标志位

位

ITO(TCON.O)=1^^<

IE0自动

P3.2弓I0003EXO脉冲PX0(I

INTO(TCON

脚H(IE.0)IT0(TCON.0)=0为低P.O)

外-1)软件

部电平

中IT1(TCON.2)=1为负

断IE1自动

P3.3弓|0013EX1脉冲PX1(I

INTI(TCON

脚H(IE-2)rn.(TCON.2)=o为低P.2)

-3)软件

电平

TFO

000BETOPTO(I

TOTO溢出T0溢出(TCON自动

H(IE-1)P-l)

-5)

TF1

001BET1PT1(I

T1TI溢出T1溢出(TCON自动

H(IE.3)P.3)

・7)

RI：接RI

收完一接收完一帧数(SCON

串行帧数0023ES.0)PS(IP.

软件

口TI：发H(IE-4)TI4)

完

送发送完一帧数

数

帧(SCON

-1)

三、MCS-51单片机对中断的响应

工、响应条件

前提：

•中断源有中断申请；

•此中断源的中断允许位为“工”；

•CPU开中断，即总开关EA=1。

O2011-7-18烟台南山老浣29

CPU在每个机器周期的S6都对中断源进行检

测，并对其排列顺序。

在满足下列条件时才响应中断：

•无同级或更高级中断正在服务；

•当前指令周期已经结束；

•若现行指令为RETI或访问IE、IP指令时，执行

该指令以及紧接着的下一条指令也执行完成。

CPU将在下一个机器周期S1响应中断。

若中断申请已置1,但因上述条件封锁未被立

即响应，且当封锁解除后申请已复位，则中断

不盛被晌应。

烟台南山名浣30

2、中断响应时间

从产生外部中断请求到开始执行中断服务

程序的第一条指令的时间。

2011-7-18烟台南山老浣31

•最短需要三个周期：一个用于查询中断请求标志位,

且这个周期恰好是指令的最后一个周期，则在这个

机器周期结束后，中断请求被CPU响应，产生一条

硬件自动生成的长调用指令LCALL,以使CPU转到

相应的服务程序入口。这条指令需两个机器周期，

故最少需三个机器周期。

•最长需8个机器周期：若在中断查询时正好开始执

行RET、RETI或访问IE、IP,则需当前指令完成后

再继续执行一条指令，才进行中断响应。RET、

RETI用2个机器周期+MUL、DIV4个机器周期+

LCALL2个机器周期=8个机器周期

2011-7-18烟台南山老浣32

3、外中断的采样：INTO、INTI

•只有外中断源才有采样问题

•MCS-51单片机在每个机器周期的S5P2对

外中断请求引脚（P3.2、P3.3）采样，若有

中断请求，则置位工EO和IE工。

•由于每个机器周期只采样一次，故为确保采

样，在P3.2、P3.3引脚上的信号电平至少

保持1个机器周期。

O2011-7-18烟台南山老浣33

电平触发方式：ICON.0=IT0=0(或

ICON.2=IT1=0)时

•若CPU采样至UINTO或INT1为低电平(该电

平来自外部硬件，CPU无法控制)即可申请

中断。在CPU响应前引脚必须保持低电平，

但若低电平保持时间过长，在执行了一次中

断程序后仍未撤销，还会引起中断。故在采

用电平触发情况时，在这次中断服务程序执

行完之前，引脚上必须变成高电平。

一般很少使用电平触发方式

2011-7-18烟台南山当浣34

边沿触发方式：ICON.0=IT0=：L(或

ICON.2=IT1=1)时

CPU在S5P2采样，如果在相邻的两次采

样中，第一次采到引脚=1,第二次采样引

脚=0则置位IEO或IE1,申请中断。IE0和

IE1状态可一直保持，直到CPU响应中断。

进入中断服务程序后，IE0和IE1有硬件自

动清0

O2011-7-18烟台南山老浣35

4、中断请求的撤除

•CPU响应中断后，应及时撤除中断请求，

否则会引起重复中断。

•定时器中断申请标志位（TFO和TF工）以

及外中断的边沿触发方式产生的中断

（IEO和IE工）CPU可自动撤除。但外中

断的电平触发方式和串行口中断必须通过

外部硬件或软件撤除。

O2011-7-18烟台南山歌浣36

5、堆栈的应用：保护断点、保护现场

在中断服务程序开始，就需要保护现场，

由PUSH入栈；在中断服务程序最后，由

POP出栈。

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2011-7-18烟台南山老流

注：

'•入栈、出栈的顺序相反；

•入栈和出栈数目相同；

•PUSH和POP必须成对出现；

I•设为堆栈区的字节单元不能再做数据缓冲区；

•SP初始值为07H,在初始化程序必须对SP置

初值；

•在发生中断嵌套时，为防止入栈错误，可以：

主程序只使用工作寄存器。区、第一个中断服

务程序使用工区、第二个中断服务程序使用2区

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