单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,7,章,MCS-51,的中断控制系统,本章定位,知识提高,71,中断的相关概念,72 MCS-51单片机中断系统结构,721 中断请求源与中断源寄存器TCON、SCON,722 中断控制与中断控制寄存器IE、IP,73,中断的处理过程,731,中断响应,732,中断服务,733,中断返回,74,多外部中断源系统设计,741,用定时器计数器扩展外部中断源,742,中断和查询结合的方法,743,用优先权编码器扩展外部中断源,75,中断系统的程序设计与应用实例,第,7,章,MCS-51,的中断控制系统,实时测控，单片,机,能及时地响应和处理单片机外,部事件或内部事件所提出的中断请求,。,7.1,中断的相关概念,CPU,正在执行程序时，单片机外部或内部发生的某一,事件,，请求,CPU,迅速去处理。,CPU,暂时中止,当前的工作，转到中断服务处理程序处理所发生的事件。,处理完该事件后,，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作，这称为,中断,。,CPU,处理事件的过程，称为,CPU,的,中断响应过程。,对事件的整个处理过程，称为,中断处 理,（,或中断服,）,。,能够实现中断处理功能的部件称为,中断系统,；产生中断的请求源称为,中断请求源,。,中断源向,CPU,提出的处理请求，称为,中断请求,(或中断申请)。,进入中断保护现场中断处理恢复现场,中断返回,中断方式,优点,：,大大地提高了,CPU,的工作效率,。,7.2 MCS-51,中断系统的结构,有5个中断请求源，两个中断优先级，可两级嵌套。,中断系统结构示意图,如下图所示。,7.2.1,中断请求源 及,TCON,和,SCON,五个中断请求源：,（1）,INT0,*,外部中断请求0，由引脚,INT0,*,输入，中断请求标志为,IE0,。,（,2）,INT1,*,外部中断请求1，由引脚,INT1,*,输入，中断请求标志为,IE1。,（3）,定时器/计数器,T0,溢出,中断请求，中断请求标志为,TF0,。,（4）,定时器/计数器,T1,溢出,中断请求，中断请求标志为,TF1,。,（5）,串行口中断请求,，中断请求标志为,TI,或,RI,。,由特殊功能寄存器,TCON,和,SCON,的相应位锁存。,1.TCON,为定时器/计数器的控制寄存器，,字节地址为88,H。,包含：,（1）,T0,和,T1,的溢出中断请求标志位,TF1,和,TF0,（2）,外部中断请求标志位,IE1,与,IE0。,格式如下所示：,各标志位的功能：,（1）,IT0,选择外部中断请求0为跳沿触发方式还是电平触发方式：,IT0=0,，,为,电平触发,方式。,IT0=1,，,为,跳沿触发,方式。,可由软件置“1”或清“0”。,（2）,IE0,外部中断请求0的中断请求标志位。,IE0=0,，,无中断请求,。,IE0=1,，,外部中断0有中断请求。当,CPU,响应该中断，转向中断服务程序时，由硬件清“0”,IE0。,（3）IT1,外部中断请求1为跳沿触发方式还是电平触发方式，意义与,IT0,类似。,（4）,IE1,外部中断请求1的中断请求标志位，意义与,IE0,类似。,（5）,TF0,T0,溢出中断请求标志位。,T0,计数后，溢出时，由硬件置“1”,TF0，,向,CPU,申请中断，,CPU,响应,TF0,中断时，,硬件自动清“0”,TF0,，TF0,也可由软件清0。,（6）,TF1,T1,的溢出中断请求标志位，功能和,TF0,类似。,TR1,、,TR0,2个位与中断无关。,当,MCS-51,复位后,，,TCON,被清0，则,CPU,关中断，,所有中断请求被禁止。,2.SCON,为串行口控制寄存器，字节地址为98,H,。串行口的,发送中断,和,接收中断,的中断请求标志,TI,和,RI,，,格式如下：,各标志位的功能：,（1）,TI,发送中断请求标志位。串口每发送完一帧串行数据后，硬件自动置“1”,TI。,必须在中断服务程序中用软件对,TI,标志清“0”。,（2）,RI,接收中断请求标志位。串口接收完一个数据帧，硬件自动置“1”,RI,标志。,必须在中断服务程序中用,软件,对,RI,标志清“0”。,7.2.2,中断控制,和,IE IP,1,.,中断允许寄存器,IE,CPU,对中断源的开放或屏蔽，由片内的,中断允许寄存器,IE,控制。,字节地址为,A8H,，,可位寻址。格式如下：,IE,对中断的开放和关闭为两级控制,总的开关中断控制位,EA,（IE.7,位）:,EA=0,，所有中断请求被屏蔽。,EA=1,，,CPU,开放中断，但五个中断源的中断请求是否允许，还要由,IE,中的5个中断请求允许控制位决定。,IE,中各位的功能如下：,（1）,EA,：,中断允许总控制位,0：,CPU,屏蔽所有的中断请求(,CPU,关中断)；,1：,CPU,开放所有中断(,CPU,开中断)。,（2）,ES,：,串行口中断允许位,0：,禁止串行口中断；,1：,允许串行口中断。,（3）,ET1,：,定时器/计数器,T1,的溢出中断允许位,0：,禁止,T1,溢出中断；,1：,允许,T1,溢出中断。,（4）,EX1,：,外部中断1中断允许位,0：,禁止外部中断1中断；,1：,允许外部中断1中断。,（5）,ET0,：,定时器/计数器,T0,的溢出中断允许位,0：,禁止,T0,溢出中断；,1：,允许,T0,溢出中断。,（6）,EX0,：,外部中断0中断允许位。,0：,禁止外部中断0中断；,1：,允许外部中断0中断。,MCS-51,复位后,，,IE,清0，,所有中断请求被禁止。,若使某一个中断源被允许中断，,除了,IE,相应的位的被置“1”，还必须使,EA,位=1。,改变,IE,的内容，可由位操作指令来实现，即：,SETB bit；,CLR bit。,例,7-,补,1,若允许片内2个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置,IE,的相应程序段,（1）用位操作指令来编写如下程序段,：,CLR ES,；禁止串行口中断,CLR EX1 ；,禁止外部中断1中断,CLR EX0；,禁止外部中断0中断,SETB ET0 ；,允许定时器/计数器,T0,中断,SETB ET1 ；,允许定时器/计数器,T1,中断,SETB EA ；CPU,开中断,（2）用字节操作指令来编写,：,MOV IE，#8AH,或者用：,MOV 0A8H，#8AH,；A8H,为,IE,寄存器字节地址,2.,中断优先级寄存器,IP,两个中断优先级，可实现两级中断嵌套。如图,7-2,示。,可归纳为下面,两条基本规则,：,（1）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。,（2）同级中断不会被它的同级中断源所中断。,若,CPU,正在执行高优先级的中断，则不能被任何中断源所中断,。,中断优先级寄存器,IP,，,其字节地址为,B8H,。,IP,各个位的含义：,（1）,PS,串行口中断优先级控制位,1,：,高优先级中断；,0,：,低优先级中断。,（2）,PT1,定时器,T1,中断优先级控制位,1,：,高优先级中断；,0,：,低优先级中断。,（3）,PX1,外部中断1中断优先级控制位,1,：,高优先级中断；,0,：,低优先级中断。,（4）,PT0,定时器,T0,中断优先级控制位,1,：,高优先级中断；,0,：,低优先级中断。,（5）,PX0,外部中断0中断优先级控制位,1,：,高优先级中断；,0,：,低优先级中断。,由软件可改变各中断源的中断优先级。,MCS-51,的中断系统,有,两个,不可寻址的“优先级激活触发器”,:,一个,用来指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中断均被阻止。,另一个,用来指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中断都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。,在同时收到,几个同一优先级的中断请求,时，,优先响应哪一个中断，取决于,内部的查询顺序,。,查询顺序,如下：,表,7-1,中断源 同级内的中断顺序,外部中断0最先,T0,溢出中断,外部中断1,T1,溢出中断,串行口中断最后,例,7-,补,2,设置,IP,寄存器的初始值，使2个外中断请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。,（1）用位操作指令,SETB PX0,；2,个外中断为高优先级,SETB PX1,CLR PS,；,串口为低优先级中断,CLR PT0,；,2,个定时器/计数器低优先级中断,CLR PT1,（2）,用字节操作指令,MOV IP，#05H,或：,MOV 0B8H，#05H；B8H,为,IP,寄存器的字节地址,7.3,中断的处理过程,7.3.1,中断响应,1.,中断响应条件,一个中断请求被响应，需满足以下必要条件：,（1）,IE,寄存器中的中断总允许位,EA=1。,（2）,该中断源发出中断请求，即该中断源对应的中,断请求标志为“1”。,（3）该中断源的中断允许位=1，即该中断没有被屏,蔽。,（4）无同级或更高级中断正在被服务。,2.,中断响应过程：,首先由硬件自动生成一条长调用指令:,LCALL addr16,接着就由,CPU,执行该指令,将,PC,的内容压入堆栈以保护断点,，再将,中断入口地址装入,PC,。,各中断源服务程序的,入口地址固定,，如下所示：,中断源 入口地址,外部中断0 0003,H,定时器/计数器,T0 000BH,外部中断1 0013,H,定时器/计数器,T1001BH,串行口中断0023,H,中断响应是有条件的，遇到,下列三种情况,之一时，中断响应被封锁：,（1）,CPU,正在处理同级的或更高优先级的中断,。,（2）,所查询的机器周期,不是所当前正在执行指令的最后一个机器周期,。只有在当前指令执行完毕后，才能进行中断响应。,（3）,正在执行的指令是,RETI,或是访问,IE,或,IP,的指令。,需要再去执行完一条指令，才能响应新的中断请求。,如果存在上述三种情况之一，,CPU,将丢弃中断查询结果，不能对中断进行响应。,3.,外部中断的响应时间,-,记住结论即可,外部中断的,最短,的响应时间为3个机器周期:,（1）中断请求标志位查询占,1个机器周期,。,（2）子程序调用指令,LCALL,转到相应的中断服务程序入口，需,2个机器周期,。,外部中断响应的,最长,的响应时间为8个机器周期,：,（1）,发生在,CPU,进行中断标志查询时，刚好是开始,执行,RETI,或是访问,IE,或,IP,的指令,，则,需把当前指令执行完,再继续执行一条指令后，才能响应中断，,最长需2个机器周期,。,（,2,）,接着再执行一条指令，按最长指令（乘法指令,MUL,和除法指令,DIV）,来算，也只有,4个机器周期,。,（,3,）,加上,硬件子程序调用,指令,LCALL,的执行，需要,2个机器周期,。,所以，,外部中断响应最长时间为,8个机器周期,。,如果已在处理同级或更高级中断，,响应时间无法计算。,在一个单一中断的系统里，,MCS-51,单片机,对外部中断请求的响应的时间总是在,38个机器周期,之间。,7.3.2,中断服务,保护断点,一段,特殊,的“子程序”,7.3.3,中断返回,入栈与出栈的,配合,请求,服务，,返回前,撤销,中断请求,否则重复中断,。,补充：外部中断的触发方式选择,两种触发方式,：,电平触发,方式和,跳沿触发,方式。,7,补,1,电平触发方式,CPU,在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平。,在中断服务程序返回之前，外部中断请求输入必须无效（即变为高电平），,否则,CPU,返回主程序后会再次响应中断。,适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除外部中断请求（即外部中断输入电平又变为高电平）的情况。,7,补,2,跳沿触发方式,连续两次采样，一个机器周期采样到外部中断输入为高，下一个机器周期采样为低，则置“1”中断请求标志，直到,CPU,响应此中断时，该标志才清0。这样不会丢失中断，但,输入的负脉冲宽度至少保持1个机器周期,。,*,中断请求的撤消 定时,+,外部,+,串行,1,定时器/计数器中断请求,的撤消,中断请