《单片机技术及应用》课件第4章 MCS-51单片机中断系统

第五章MCS-51的中断系统§4.1中断的基本概念

中断的概念

CPU正在执行程序时，由于某种外界的原因，必须尽快终止当前的程序执行，而转去执行相应的处理程序，待处理结束后，再回来继续执行被终止的程序，这个过程叫中断。中断系统：中断系统—实现中断功能的部件中断源—产生中断请求的事件中断请求—中断源向CPU提出的处理请求中断响应过程—CPU暂时中止程序，执行中断处理中断服务—对事件处理的整个过程中断返回—中断处理完毕，CPU返回原程序继续执行中断子程序—响应中断之后执行的子程序低优先级INT0INT1IE0TF0IE1TF1T0T1IT0IT11010TIRITxRxEX0EAET0EX1ET1ESPX0PT0PX1PT1PS0000010000011110111111TCONIEIPSCON§4.2、MCS-51的中断系统结构高优先级中断源中断标志中断允许中断优先

MCS-51单片机中断系统有4个特殊功能寄存器，分别为：定时器控制寄存器TCON；串行口控制寄存器SCON；中断允许寄存器IE;

中断优先级寄存器IP。

§4.3中断控制

一、中断请求标志寄存器TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON:

TF1-计数器/定时器T1产生的溢出中断请求标志位；

TF0-计数器/定时器T0产生的溢出中断请求标志位；

TR1-计数器/定时器的开关，=1时，计数器/定时器开始运行；

TR0-计数器/定时器的开关，=1时，计数器/定时器开始运行；

IE1-外部中断1的中断请求位。当外触发条件为“下降沿”时，CPU响应中断时，该为自动清“0”；若为低电平工作方式，则IE1一直保持“1”；

IE0-外部中断0的中断请求位。意义同上。

IT1-外部中断1的触发方式选择，=1为下降沿，=0则为低电平。

IT0-外部中断0的触发方式选择，=1为下降沿，=0则为低电平。

二、串行口控制寄存器

TIRISCON:

TI-串行口发送中断请求标志位。串行口每发送完一帧串行数据后，硬件置“1”TI，请求中断。但CPU响应中断后，并不能自动清零该位，因此必须应用CLRTI，软件清零。

RI-串行口接收中断请求标志位。串行口每接收完一个串行帧，硬件置“1”RI，请求中断。同样，该位也必须应用CLRRI来软件清零。注意：即使不用中断，只要是串行口发送和接收，该两个位也可以检测到。

三、中断允许寄存器EAESET1EX1ET0EX0IE:

EA-中断允许总控制位，若该位为“0”，则屏蔽一切中断；

ES-串行口中断允许位；

ET1-计数器/定时器T1中断允许位；

EX1-外部中断1中断允许位；

ET0-计数器/定时器T0中断允许位；

EX0-外部中断0的中断允许位。

上述为1时，响应中断允许，为0时，相应中断被屏蔽。四、中断优先级寄存器

PSPT1PX1PT0PX0IP:PS-串行口中断优先级控制位；

PT1-计数器/定时器T1中断优先级控制位；

PX1-外部中断1中断优先级控制位；

PT0-计数器/定时器T0中断优先级控制位；

PX0-外部中断0的中断优先级控制位。

上述为1时，其中断优先级提到高级，为0时，保持原级别。五、中断优先级中断源中断入口地址同一级的中断优先级外部中断00003H高计数器/定时器0000BH外部中断10013H计数器/定时器1001BH串行口收发中断0023H低中断优先级的处理原则：①不同级的中断源同时申请中断时，先高后低；②处理低级中断又收到高级中断时，停低转高；③处理高级中断又收到低级中断时，高不睬低，但高执行完后再执行低的；④同级的中断源同时申请时，按上表的顺序执行。CPU响应中断的基本条件有：①中断源发出中断请求；②中断总允许位EA=1，即CPU开放中断；③发出中断请求的中断源所对应的中断允许位为“1”，即没有屏蔽中断；若上述条件满足，且不存在下述情况：①CPU正在执行同级或更高级别的中断服务程序；②当前的指令周期还未结束，以保证指令的完整性，防止返回后出现错误指令；③现行指令为RETI或访问IE或IP的指令，该指令以及紧接着的下一条指令还没有执行完。为了保证CPU能正确返回，CPU在执行RETI或方位IE、IP的指令后，至少需要再执行一条指令，才会响应新的中断请求。§4.4中断响应

一、中断响应操作过程MCS-51的CPU在每个机器周期的S5P2期间顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断标志为“1”，讲座在接下来的机器周期按优先级进行中断处理。单片机一旦响应中断，首先置位响应的中断优先级生效触发器，禁止同级或低级中断，然后由硬件执行一个调用程序，把当前PC值压入堆栈，以保护断点（但不自动保存寄存器的值），再将相应的中断服务程序入口地址送入PC，于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行中断服务程序。二、编程时需要注意的问题编程时需要注意的问题：

①中断入口地址后的字节数与程序的转移问题，应用AJMP或LJMP将程序跳转。②有些中断标志位硬件不自动清零，在编程时注意。CPU响应中断时，T1、T0的TF1、TF0能自动清零，外部中断下降沿触发的外部中断标志IE1、IE0自动清零，其余均须软件清零。③中断服务程序的返回为RETI，执行该句时，将首先清除优先级触发器，以使其它同级的或低级的中断能够响应。然后，从堆栈中弹出两个字节到PC中去，以使程序恢复到原断点，继续执行。此处若用RET，也能返回到原处，但中断控制系统不能被恢复，并认为中断仍在进行，使程序出错。④编程时注意保护现场。即如果中断子程序中使用了与主程序相同的寄存器，则需要对这些寄存器进行保护，以免这些寄存器在中断子程序中被改变数值。

上述②中，对于以电平方式触发的外部中断，可采用下图所示的应用一个D触发器，和一个P3.0管脚驱动的方式来清除。三、外部中断的响应时间最短响应时间：3个机器周期。中断查询，1个机器周期。执行1条LCALL转入中断服务子程序，2个机器周期。最长响应时间：8个机器周期。当前正在执行RETI/访问IE、IP的指令，2个机器周期。再执行一条指令，如果是乘除法指令，4个机器周期。执行1条LCALL转入中断服务子程序，2个机器周期四、中断请求标志的撤消系统在当完成了一次中断服务后，必须将该中断标志复位，否则也会出现中断重入的问题。MCS-51除串口外，其它中断标志会由硬件自动复位。串行口需软件复位。在其中断服务程序中安排指令：

CLRTI

或CLRRI复位发送中断或接收中断标志。§4.5、外部中断源的扩展利用T0与T1端口扩展中断与查询相结合INT1： PUSHA ；保护现场

PUSHPSW JNBP1.0，prog1；中断识别

JNBP1.1，prog2 JNBP1.2，prog3 JNBP1.3，prog4exit： POPPSW ；恢复现场

POPA RETIprog1： ext1处理程序

LJMPexitprog2： ext2处理程序

LJMPexitprog3： ext3处理程序

LJMPexitprog4： ext4处理程序

LJMPexit§4.6中断应用举例

例4.3要求利用K1、K2、K3与K4模拟四个外部中断源，电路参考如下图。当按键按下后，与门输出负脉冲通过INT0向CPU发中断请求。用这4个按键控制LED作四种不同的流水显示。本章小结在计算机系统中，CPU与外设可以并行工作。中断系统是计算机用于管理外设的逻辑部件。外设的服务请求是通过中断系统实时的记录下来，告知CPU的。CPU响应请求（从外设中获取数据或者输出数据），是根据中断系统的中断标志寄存器的状态来确认。一个请求响应一次，所以中断标志及信号必须及时清除。P1.0P1.1