第五章中断系统.ppt

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1、第五章 中断系统,5-1 中断技术的概述,5-2 MCS-51中断系统,中断系统是计算机的重要指标之一。,一、 中断概念 某人看书 执行主程序 日常事务 电话铃响 中断信号INT=0 中断请求 暂停看书 暂停执行主程序 中断响应 书中作记号 当前PC入栈 保护断点 电话谈话 执行I/O程序 中断服务 继续看书 返回主程序 中断返回,5-1 中断技术的概述,三、中断优先权 1.当同时有多个中断请求信号，先响应优先级别高的中断请求。 2.高优先级中断请求信号可中断低优先级中断服务。,四、中断源 能发出中断请求信号的各种事件。如I/O设备、定时时钟、系统故障、软件设定等。单片机中也有一些可以引起中断

2、的事件，8031中一共有5个：两个外部中断，两个计数/定时器中断，一个串行口中断。,二、中断过程 中断系统工作可由中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段组成。,5-2 MCS-51中断系统,中断系统内部结构,一中断源信号,二. 中断允许控制,2个外部中断源信号：INT0、INT1 2个定时器T0、T1溢出中断请求：TF0、TF1 1个串行口数据发送、接收结束中断请求：TI、RI。,三. 2级中断优先级控制 优先级选择开关：PS、PT1、PX1、PT0、PX0,总允许开关：EA 源允许开关：ES、ET1、EX1、ET0、EX0,如图所示，MCS-51中断系统由与中断有关的特殊功能寄存器、

3、中断入口、顺序查询逻辑电路等组成，包括5个中断请求源，4个用于中断控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON来控制中断 类弄、中断的开、关和各种中断源的优先级确定。,1.中断请求源：,（1）外部中断请求源： 即外中断0和1，经由外部引脚引入的，在单片机上有两个引脚，名称为INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3这两个引脚。 在内部的TCON中有四位是与外中断有关的。 IT0：INT0触发方式控制位，可由软件进和置位和复位，IT0=0，INT0为低电平触发方式，IT0=1，INT0为负跳变触发方式。这两种方式的差异将在以后再谈。 IE0：INT0中断请求标志位。当有外部的中断请求时，这位就会

4、置1（这由硬件来完成），在CPU响应中断后，由硬件将IE0清0。 IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。,（2）内部中断请求源 TF0：定时器T0的溢出中断标记，当T0计数产生溢出时，由硬件置位TF0。当CPU响应中断后，再由硬件将TF0清0。 TF1：与TF0类似。 TI、RI：串行口发送、接收中断，在串口中再讲解。,5-3 中断系统控制,在MCS51中断系统中，中断的允许或禁止是由片内可进行位寻址的8位中断允许寄存器IE来控制的。见下表,其中EA是总开关，如果它等于0，则所有中断都不允许。 ES串行口中断允许 ET1定时器1中断允许 EX1外中断1中断允许。 ET0定时器0中断允许 E

5、X0外中断0中断允许。,例:如果我们要设置允许外中断1，定时器1中断允许，其它不允许，则IE可以是,即8CH，当然，我们也可以用位操作指令 SETB EA SETB ET1 SETB EX1 来实现它。,2、中断允许寄存器IE,大家应当明白，为什么前面有一些程序一始我们这样写： ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START： 。 。 。,3、五个中断源的中断服务入口地址,外中断0：0003H 定时器0：000BH 外中断1：0013H 定时器1：001BH 串口 ： 0023H,这样写的目的，就是为了让出中断源所占用的向量地址。当然，在程序中没用中断时，直接从000

6、0H开始写程序，在原理上并没有错，但在实际工作中最好不这样做。,中断服务入口地址,它们的自然优先级由高到低排列。,单片机采用了自然优先级和人工设置高、低优先级的策略，即可以由程序员设定那些中断是高优先级、哪些中断是低优先级，由于只有两级，必有一些中断处于同一级别，处于同一级别的，就由自然优先级确定。,4、优先级：,开机时，每个中断都处于低优先级，我们可以用指令对优先级进行设置。看表2 中断优先级中由中断优先级寄存器IP来高置的，IP中某位设为1，相应的中断就是高优先级，否则就是低优先级。,例：设有如下要求，将T0、外中断1设为高优先级，其它为低优先级，求IP的值。 IP的首3位没用，可任意取值

7、，设为000，后面根据要求写就可以了,例：在上例中，如果5个中断请求同时发生，求中断响应的次序。 响应次序为：定时器0外中断1外中断0实时器1串行中断。,因此，最终，IP的值就是06H,中断系统控制-中断控制寄存器,1.中断标志位： TF1、TF0、IE1、IE0、RI 、TI 登记各中断源请求信号：=1，有中断请求；= 0，无中断请求。 CPU响应中断后，该中断标志自动清零。TI，RI标志必须软件清零。,2.外部中断触发方式选择位：IT0、IT1 =1：负边沿触发中断请求；= 0：低电平触发中断请求。,3.中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0 =1开中断；= 0关中断。

8、 例：允许CPU响应INT0的中断请求 SETB EX0 SETB EA,4中断优先级控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX0 2级优先级：=1为高优先级，= 0为低优先级。 同一优先级别按内部查询顺序排列优先级： 高 INT0、T0、INT1、T1、SIO 低。,4中断优先级控制位：PS、PT1、PX1、PT0、PX0 2级优先级：=1为高优先级，= 0为低优先级。 同一优先级别按内部查询顺序排列优先级： 高 INT0、T0、INT1、T1、SIO 低。,1.中断标志位： TF1、TF0、IE1、IE0、RI 、TI 登记各中断源请求信号：=1，有中断请求；= 0，无中断请求。 CPU响

9、应中断后，该中断标志自动清零。TI，RI标志必须软件清零。,2.外部中断触发方式选择位：IT0、IT1 =1：负边沿触发中断请求；= 0：低电平触发中断请求。,3.中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0 =1开中断；= 0关中断。 例：允许CPU响应INT0的中断请求 SETB EX0 SETB EA,5-4 中断响应和中断返回,1、中断响应的条件： 我们人可以响应外界的事件，是因为我们有多种“传感器“眼、耳可以接受不同的信息，计算机是如何做到这点的呢？MCS51工作时，在每个机器周期中都会去查询一下各个中断标记，看他们是否是“1“，如果是1，就说明有中断请求了，所以所谓中

10、断，其实也是查询，不过是每个周期都查一下而已。这要换成人来说，就相当于你在看书的时候，每一秒钟都会抬起头来看一看，查问一下，是不是有人按门铃，是否有电话。,在下列三种情况之一时，CPU将封锁对中断的响应： A CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。 B 现行的机器周期不是当前正执行指令的最后一个周期。 我们知道，单片机有单周期、双周期、三周期指令，当前执行指令是单字节没有关系，如果是双字节或四字节的，就要等整条指令都执行完了，才能响应中断（因为中断查询是在每个机器周期都可能查到的）。 C 当前正执行的指令是返回批令（RETI）或访问IP、IE寄存器的指令，则CPU至少再执行一条指令才应中

11、断。 这些都是与中断有关的，如果正访问IP、IE则可能会开、关中断或改变中断的优先级，而中断返回指令则说明本次中断还没有处理完，所以都要等本指令处理结束，再执行一条指令才可以响应中断。,MCS51的中断响应过程：,2、中断响应过程,这些工作都是由硬件来完成的，不必我们去考虑。这里还有个问题，大家是否注意到，每个中断向量地址只间隔了8个单元，如0003000B，在如此少的空间中如何完成中断程序呢？很简单，你在中断处安排一个LJMP指令，不就可以把中断程序跳转到任何地方了吗？,一个完整的主程序看起来应该是这样的： ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INT0 ；

12、转外中断0 ORG 000BH RETI ；没有用定时器0中断，在此放一条RETI，万一 “不小心“产生了中断，也不会有太大的后果。,CPU响应中断时，首先把当前指令的下一条指令（就是中断返回后将要执行的指令）的地址送入堆栈，然后根据中断标记，将相应的中断入口地址送入PC，PC是程序指针，CPU取指令就根据PC中的值，PC中是什么值，就会到什么地方去取指令，所以程序就会转到中断入口处继续执行。,3. 中断返回,4 中断响应时间 正常中断响应时间至少为38个机器周期，如果有同级或高级中断服务，将延长中断响应时间。,中断程序完成后，一定要执行一条RETI指令，执行这条指令后，CPU将会把堆栈中保存

13、着的地址取出，送回PC，那么程序就会从主程序的中断处继续往下执行了。 注意：CPU所做的保护工作是很有限的，只保护了一个地址，而其它的所有东西都不保护，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中断程序中又要用它们，还要保证回到主程序后这里面的数据还是没执行中断以前的数据，就得自己保护起来。,中断返回指令： RETI= RET指令 + 通知CPU中断服务已结束。,5-5 中断系统应用举例,要求每次按动按键，使外接发光二极管LED改变一次亮灭状态。 解：INT0输入按键信号，P1.0输出改变LED状态。 1跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。,ORG 0000H；复位入口 AJMP MAIN

14、ORG 0003H ；中断入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序 MAIN：MOV SP，#40H；设栈底 SETB EA ；开总允许开关 SETB EX0 ；开INT0中断 SETB IT0 ；负跳变触发中断 H： SJMP H ；执行其它任务 ORG 0200H ；中断服务程序 PINT0：CPL P1.0 ；改变LED RETI ；返回主程序,处理外部中断,ORG 0000H；复位入口 AJMP MAIN ORG 0003H ；中断入口 AJMP PINT0 ORG 0100H ；主程序 MAIN：MOV SP，#40H；设栈底 SETB EA ；开总允许开关 SETB

15、 EX0 ；开INT0中断 CLR IT0 ；低电平触发中断 H： SJMP H ；执行其它任务 ORG 0200H ；中断服务程序 PINT0：CPL P1.0 ；改变LED WAIT：JNB P3.2，WAIT；等按键释放 RETI ；返回主程序,1软件等待按键释放。 2硬件清除中断信号。,2. 电平触发：避免一次按键引起多次中断响应。,例51 图53所示为一检测报警电路，图中检测电路为无锁按钮开关，P1.0、P1.1分别驱动声、光报警电路。P1.0、P1.1端线输出“”时报警电路工作。试设计一程序，每当按键按下一次后，P1.0，P1.1输出报警信号10秒钟，并使内部RAM 55H单元数据

16、加1，10秒钟延时子程序为DELLAY10。,解： 参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ；上电或复位后自动转向主程序。 ORG 0003H LJMP BJ ；外中断0入口地址为0003H。 ORG 0030H MAIN：MOV 55H， #00H ；计数器清零。 CLR P1.0 ；关报警。 CLR P1.1 MOV SP， #30H ；设置堆栈指针。 SETB IT0 ；选择边沿触发中断方式。 SETB EA ；允许总中断。 SETB EX0 ；允许INT0申请中断。 HERE：SJMP HERE ；等待中断。,以下为中断服务子程序： ORG 00A0H BJ：PUSH

17、ACC ；保护现场。 MOV A， #03H MOV P1， A ；P1.0，P1.1置1， ；即发出声光报警。 LCALL DELAY10 ；延时10S。 MOV A， #00H MOV P1， A ；清报警。 INC 55H ；计数器加1。 POP ACC ；现场恢复。 RETI ；中断返回。,例52 如图54所示，当按键AN1或AN2按下时，会产生中断。试编程将INT0设为低优先级，INT1设为高优先级，主程序执行时循序点亮LED；当INT0产生中断后，执行中断子程序1，此时8只LED全亮然后全暗，如此16次后，返回主程序；当INT1产生中断后，执行中断子程序2，此时8只LED则为一次亮

18、4只，然后亮另外4只，如此16次后，返回主程序。,解：参考程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT0 ORG 0013H AJMP INT1 ORG 0030H MAIN：MOV SP， #30H ；设堆栈指针。 SETB PX1 ；设外部中断1优先级为高。 CLR PX0 ；设外部中断0优先级为低。 MOV TCON，#05H ；设边沿触发。 SETB EA ；允许总中断。 SETB EX0 ；允许INT0中断。 SETB EX1 ；允许INT1中断。 MOV A， #01H ；从P1.7至P1.0循序亮一只。 TOR1： RR A MOV P

19、1， A ACALL DELAY ；延迟。 AJMP TOR1,INT0中断子程序： ORG 0100H INT0：PUSH PSW ；保护现场。 PUSH ACC MOV R0， #10H ；循环16次。 LOOP1：MOV A， #00H ；全亮。 MOV P1， A ACALL DELAY ；延迟。 MOV A， #0FFH ；全暗。 MOV P1， A ACALL DELAY ；延迟。 DJNZ R0， LOOP1 POP ACC ；恢复现场。 POP PSW RETI,INT1中断子程序： ORG 0200H INT1：PUSH PSW ；保护现场。 PUSH ACC MOV R0，#10H ；执行16次。 LOOP2：MOV A， #0FH ；一次亮4只。 MOV P1， A ACALL DELAY ；延迟。 MOV A， #0F0H ；亮另4只。 MOV P1， A ACALL DELAY ；延迟。 DJNZ R0， LOOP2 POP A CC ；恢复现场。 POP PSW RETI END,延时子程序： ORG 00A0H DELAY：MOV R3， #0FFH LOOP：MOV R4， #0FF H DJNZ R4， $ DJNZ R3， LOOP RET,