第五章

中斷系統(tǒng)5-1

中斷技術(shù)的概述

5-2

MCS-51中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是計算機的重要指標(biāo)之一。

一、

中斷概念某人看書 執(zhí)行主程序 日常事務(wù)電話鈴響 中斷信號INT=0 中斷請求暫停看書

暫停執(zhí)行主程序中斷響應(yīng)書中作記號當(dāng)前PC入棧 保護(hù)斷點電話談話 執(zhí)行I/O程序 中斷服務(wù)繼續(xù)看書 返回主程序 中斷返回日常事務(wù)程序中斷服務(wù)程序5-1

中斷技術(shù)的概述

三、中斷優(yōu)先權(quán)1.當(dāng)同時有多個中斷請求信號，先響應(yīng)優(yōu)先級別高的中斷請求。2.高優(yōu)先級中斷請求信號可中斷低優(yōu)先級中斷服務(wù)。四、中斷源能發(fā)出中斷請求信號的各種事件。如I/O設(shè)備、定時時鐘、系統(tǒng)故障、軟件設(shè)定等。單片機中也有一些可以引起中斷的事件，8031中一共有5個：兩個外部中斷，兩個計數(shù)/定時器中斷，一個串行口中斷。

日常事務(wù)程序中斷服務(wù)程序1中斷服務(wù)程序2二、中斷過程中斷系統(tǒng)工作可由中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回四個階段組成。5-2 MCS-51中斷系統(tǒng)

中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)一．中斷源信號二.中斷允許控制2個外部中斷源信號：INT0、INT12個定時器T0、T1溢出中斷請求：TF0、TF11個串行口數(shù)據(jù)發(fā)送、接收結(jié)束中斷請求：TI、RI。三.2級中斷優(yōu)先級控制優(yōu)先級選擇開關(guān)：PS、PT1、PX1、PT0、PX0總允許開關(guān)：EA源允許開關(guān)：ES、ET1、EX1、ET0、EX0如圖所示，MCS-51中斷系統(tǒng)由與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，包括5個中斷請求源，4個用于中斷控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON來控制中斷類弄、中斷的開、關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級確定。在MCS－51中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。見下表EAXXESET1EX1ET0EX0其中EA是總開關(guān)，如果它等于0，則所有中斷都不允許。ES－串行口中斷允許ET1－定時器1中斷允許EX1－外中斷1中斷允許。ET0－定時器0中斷允許EX0－外中斷0中斷允許。例:如果我們要設(shè)置允許外中斷1，定時器1中斷允許，其它不允許，則IE可以是EAXXESET1EX1ET0EX010001100即8CH，當(dāng)然，我們也可以用位操作指令SETBEA

SETBET1SETBEX1來實現(xiàn)它。2、中斷允許寄存器IE大家應(yīng)當(dāng)明白，為什么前面有一些程序一始我們這樣寫：ORG0000HLJMPSTARTORG0030HSTART：。。。3、五個中斷源的中斷服務(wù)入口地址外中斷0：0003H定時器0：000BH外中斷1：0013H定時器1：001BH串口：0023H這樣寫的目的，就是為了讓出中斷源所占用的向量地址。當(dāng)然，在程序中沒用中斷時，直接從0000H開始寫程序，在原理上并沒有錯，但在實際工作中最好不這樣做。中斷服務(wù)入口地址它們的自然優(yōu)先級由高到低排列。單片機采用了自然優(yōu)先級和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級的策略，即可以由程序員設(shè)定那些中斷是高優(yōu)先級、哪些中斷是低優(yōu)先級，由于只有兩級，必有一些中斷處于同一級別，處于同一級別的，就由自然優(yōu)先級確定。4、優(yōu)先級：開機時，每個中斷都處于低優(yōu)先級，我們可以用指令對優(yōu)先級進(jìn)行設(shè)置?？幢?中斷優(yōu)先級中由中斷優(yōu)先級寄存器IP來高置的，IP中某位設(shè)為1，相應(yīng)的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。XXXPSPT1PX1PT0PX0例：設(shè)有如下要求，將T0、外中斷1設(shè)為高優(yōu)先級，其它為低優(yōu)先級，求IP的值。IP的首3位沒用，可任意取值，設(shè)為000，后面根據(jù)要求寫就可以了例：在上例中，如果5個中斷請求同時發(fā)生，求中斷響應(yīng)的次序。響應(yīng)次序為：定時器0－＞外中斷1－＞外中斷0－＞實時器1－＞串行中斷。XXXPSPT1PX1PT0PX000000110因此，最終，IP的值就是06H中斷系統(tǒng)控制---中斷控制寄存器 1.中斷標(biāo)志位：

TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI登記各中斷源請求信號：=1，有中斷請求；=0，無中斷請求。CPU響應(yīng)中斷后，該中斷標(biāo)志自動清零。TI，RI標(biāo)志必須軟件清零。 2.外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1=1：負(fù)邊沿觸發(fā)中斷請求；=0：低電平觸發(fā)中斷請求。 3.中斷允許控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0=1開中斷；=0關(guān)中斷。 例：允許CPU響應(yīng)INT0的中斷請求

SETBEX0 SETBEA

4．中斷優(yōu)先級控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX02級優(yōu)先級：=1為高優(yōu)先級，=0為低優(yōu)先級。 同一優(yōu)先級別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級：

高INT0、T0、INT1、T1、SIO

低。

4．中斷優(yōu)先級控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX02級優(yōu)先級：=1為高優(yōu)先級，=0為低優(yōu)先級。 同一優(yōu)先級別按內(nèi)部查詢順序排列優(yōu)先級：

高INT0、T0、INT1、T1、SIO低。 1.中斷標(biāo)志位：

TF1、TF0、IE1、IE0、RI、TI登記各中斷源請求信號：=1，有中斷請求；=0，無中斷請求。CPU響應(yīng)中斷后，該中斷標(biāo)志自動清零。TI，RI標(biāo)志必須軟件清零。 2.外部中斷觸發(fā)方式選擇位：IT0、IT1=1：負(fù)邊沿觸發(fā)中斷請求；=0：低電平觸發(fā)中斷請求。 3.中斷允許控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0=1開中斷；=0關(guān)中斷。 例：允許CPU響應(yīng)INT0的中斷請求

SETBEX0 SETBEA 5-4中斷響應(yīng)和中斷返回1、中斷響應(yīng)的條件：我們?nèi)丝梢皂憫?yīng)外界的事件，是因為我們有多種“傳感器“――眼、耳可以接受不同的信息，計算機是如何做到這點的呢？MCS51工作時，在每個機器周期中都會去查詢一下各個中斷標(biāo)記，看他們是否是“1“，如果是1，就說明有中斷請求了，所以所謂中斷，其實也是查詢，不過是每個周期都查一下而已。這要換成人來說，就相當(dāng)于你在看書的時候，每一秒鐘都會抬起頭來看一看，查問一下，是不是有人按門鈴，是否有電話。。。。在下列三種情況之一時，CPU將封鎖對中斷的響應(yīng)：ACPU正在處理一個同級或更高級別的中斷請求。B

現(xiàn)行的機器周期不是當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后一個周期。我們知道，單片機有單周期、雙周期、三周期指令，當(dāng)前執(zhí)行指令是單字節(jié)沒有關(guān)系，如果是雙字節(jié)或四字節(jié)的，就要等整條指令都執(zhí)行完了，才能響應(yīng)中斷（因為中斷查詢是在每個機器周期都可能查到的）。

C

當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回批令（RETI）或訪問IP、IE寄存器的指令，則CPU至少再執(zhí)行一條指令才應(yīng)中斷。這些都是與中斷有關(guān)的，如果正訪問IP、IE則可能會開、關(guān)中斷或改變中斷的優(yōu)先級，而中斷返回指令則說明本次中斷還沒有處理完，所以都要等本指令處理結(jié)束，再執(zhí)行一條指令才可以響應(yīng)中斷。MCS－51的中斷響應(yīng)過程：2、中斷響應(yīng)過程這些工作都是由硬件來完成的，不必我們?nèi)タ紤]。這里還有個問題，大家是否注意到，每個中斷向量地址只間隔了8個單元，如0003－000B，在如此少的空間中如何完成中斷程序呢？很簡單，你在中斷處安排一個LJMP指令，不就可以把中斷程序跳轉(zhuǎn)到任何地方了嗎？一個完整的主程序看起來應(yīng)該是這樣的：ORG0000HLJMPSTARTORG0003HLJMPINT0；轉(zhuǎn)外中斷0ORG000BHRETI；沒有用定時器0中斷，在此放一條RETI，萬一“不小心“產(chǎn)生了中斷，也不會有太大的后果。CPU響應(yīng)中斷時，首先把當(dāng)前指令的下一條指令（就是中斷返回后將要執(zhí)行的指令）的地址送入堆棧，然后根據(jù)中斷標(biāo)記，將相應(yīng)的中斷入口地址送入PC，PC是程序指針，CPU取指令就根據(jù)PC中的值，PC中是什么值，就會到什么地方去取指令，所以程序就會轉(zhuǎn)到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。3.中斷返回

4中斷響應(yīng)時間正常中斷響應(yīng)時間至少為3～8個機器周期，如果有同級或高級中斷服務(wù)，將延長中斷響應(yīng)時間。中斷程序完成后，一定要執(zhí)行一條RETI指令，執(zhí)行這條指令后，CPU將會把堆棧中保存著的地址取出，送回PC，那么程序就會從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。注意：CPU所做的保護(hù)工作是很有限的，只保護(hù)了一個地址，而其它的所有東西都不保護(hù)，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中斷程序中又要用它們，還要保證回到主程序后這里面的數(shù)據(jù)還是沒執(zhí)行中斷以前的數(shù)據(jù)，就得自己保護(hù)起來。中斷返回指令：

RETI=RET指令+通知CPU中斷服務(wù)已結(jié)束。

5-5中斷系統(tǒng)應(yīng)用舉例要求每次按動按鍵，使外接發(fā)光二極管LED改變一次亮滅狀態(tài)。解：INT0輸入按鍵信號，P1.0輸出改變LED狀態(tài)。1．跳變觸發(fā)：每次跳變引起一次中斷請求。

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

SETB IT0 ；負(fù)跳變觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LED

RETI ；返回主程序單片機INT0P1.01+5V處理外部中斷

ORG 0000H；復(fù)位入口 AJMPMAIN ORG 0003H ；中斷入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序MAIN：MOVSP，#40H；設(shè)棧底

SETB EA ；開總允許開關(guān)

SETB EX0 ；開INT0中斷

CLR IT0 ；低電平觸發(fā)中斷H： SJMP H ；執(zhí)行其它任務(wù)

ORG 0200H ；中斷服務(wù)程序PINT0：CPLP1.0 ；改變LEDWAIT：JNB P3.2，WAIT；等按鍵釋放

RETI ；返回主程序1．軟件等待按鍵釋放。2．硬件清除中斷信號。2.電平觸發(fā)：避免一次按鍵引起多次中斷響應(yīng)。單片機INT0P1.01+5V例5—1圖5－3所示為一檢測報警電路，圖中檢測電路為無鎖按鈕開關(guān)，P1.0、P1.1分別驅(qū)動聲、光報警電路。P1.0、P1.1端線輸出“１”時報警電路工作。試設(shè)計一程序，每當(dāng)按鍵按下一次后，P1.0，P1.1輸出報警信號10秒鐘，并使內(nèi)部RAM55H單元數(shù)據(jù)加1，10秒鐘延時子程序為DELLAY10。解：參考程序如下：

ORG0000HLJMPMAIN；上電或復(fù)位后自動轉(zhuǎn)向主程序。

ORG0003H LJMPBJ；外中斷0入口地址為0003H。

ORG0030H MAIN：MOV55H，#00H；計數(shù)器清零。

CLRP1.0；關(guān)報警。

CLRP1.1 MOVSP，#30H；設(shè)置堆棧指針。

SETBIT0；選擇邊沿觸發(fā)中斷方式。

SETBEA；允許總中斷。

SETBEX0；允許INT0申請中斷。HERE：SJMPHERE；等待中斷。以下為中斷服務(wù)子程序：

ORG00A0HBJ：PUSHACC；保護(hù)現(xiàn)場。

MOVA，#03H MOVP1，A；P1.0，P1.1置1，；即發(fā)出聲光報警。

LCALLDELAY10；延時10S。

MOVA，#00H MOVP1，A；清報警。

INC55H；計數(shù)器加1。

POPACC；現(xiàn)場恢復(fù)。

RETI；中斷返回。例5—2如圖5—4所示，當(dāng)按鍵AN1或AN2按下時，會產(chǎn)生中斷。試編程將INT0設(shè)為低優(yōu)先級，INT1設(shè)為高優(yōu)先級，主程序執(zhí)行時循序點亮LED；當(dāng)INT0產(chǎn)生中斷后，執(zhí)行中斷子程序1，此時8只LED全亮然后全暗，如此16次后，返回主程序；當(dāng)INT1產(chǎn)生中斷后，執(zhí)行中斷子程序2，此時8只LED則為一次亮4只，然后亮另外4只，如此16次后，返回主程序。解：參考程序如下：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0ORG0013HAJMPINT1ORG0030HMAIN：MOVSP，#30H；設(shè)堆棧指針。SETBPX1；設(shè)外部中斷1優(yōu)先級為高。CLRPX0；設(shè)外部中斷0優(yōu)先級為低。MOVTCON，#05H；設(shè)邊沿觸發(fā)。SETBEA；允許總中斷。SETBEX0；允許INT0中斷。SETBEX1；允許INT1中斷。MOVA，#01H；從P1.7至P1.0循序亮一只。TOR1：RRAMOVP1，AACALLDELAY；延遲。AJMPTOR1INT0中斷子程序：ORG0100HINT0：PUSHPSW；保護(hù)現(xiàn)場。PUSHACCMOVR0，#10H；循環(huán)16次。LOOP1：MOVA，#00H；全亮。

MOVP1，AACALLDELAY；延遲。

MOVA，#0FFH；全暗。

MOVP1，