單片機(jī)原理及應(yīng)用(C語言版)

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用單片機(jī)原理及應(yīng)用 （C語言版）語言版）第第5章章 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)單片機(jī)中斷系統(tǒng)主主 編：編：周國運周國運本章本章制作：制作：仝選悅仝選悅中國水利水電出版社中國水利水電出版社第第5章章 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)單片機(jī)中斷系統(tǒng)目目 錄錄5.1 中斷概述中斷概述 5.2 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制5.3 中斷響應(yīng)過程及處理過程中斷響應(yīng)過程及處理過程5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例 本章主要討論本章主要討論MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)。單片機(jī)中斷系統(tǒng)。內(nèi)容主要有：內(nèi)容主要有：MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、中斷控制、中斷優(yōu)先級、中斷處理過構(gòu)、中斷控

2、制、中斷優(yōu)先級、中斷處理過程，以及中斷的應(yīng)用。程，以及中斷的應(yīng)用。 通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該理解中斷系統(tǒng)通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)該理解中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、中斷響應(yīng)的條件和中斷處理過程；結(jié)構(gòu)、中斷響應(yīng)的條件和中斷處理過程； 掌握中斷控制、中斷優(yōu)先級，靈活的應(yīng)掌握中斷控制、中斷優(yōu)先級，靈活的應(yīng)用中斷解決實際問題。用中斷解決實際問題。第第5章章 MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)5.1 中斷概述中斷概述主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出幾種控制方式輸出幾種控制方式5.1.2 中斷的相關(guān)概念中斷的相關(guān)概念 5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出幾種控制方式輸出幾種控制方式單片機(jī)系統(tǒng)中，單

3、片機(jī)系統(tǒng)中，CPU和外部設(shè)備之間不和外部設(shè)備之間不斷進(jìn)行信息的傳輸。通常斷進(jìn)行信息的傳輸。通常CPU和外設(shè)之間和外設(shè)之間的信息傳送方式有以下幾種：的信息傳送方式有以下幾種：程序控制方式程序控制方式中斷方式中斷方式直接存儲器存取（直接存儲器存?。―MA）方式）方式5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出方式輸出方式 1、 程序控制方式程序控制方式可以分為以下兩種方式?？梢苑譃橐韵聝煞N方式。 （1）無條件傳送方式）無條件傳送方式 外設(shè)始終處于就緒狀態(tài)，外設(shè)始終處于就緒狀態(tài)，CPU不必查詢不必查詢外設(shè)的狀態(tài)，直接進(jìn)行信息傳輸外設(shè)的狀態(tài)，直接進(jìn)行信息傳輸，稱為無條件，稱為無條件傳送方式。傳送方式。 此種

4、信息傳送方式只適用于簡單的外設(shè)。此種信息傳送方式只適用于簡單的外設(shè)。如開關(guān)和數(shù)碼段顯示器等。如開關(guān)和數(shù)碼段顯示器等。5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出方式輸出方式 （2）條件傳送方式）條件傳送方式 CPU通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外部通過執(zhí)行程序不斷讀取并測試外部設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)，如果輸入設(shè)備處于準(zhǔn)備好狀態(tài)或如果輸入設(shè)備處于準(zhǔn)備好狀態(tài)或輸出設(shè)備為空閑狀態(tài)時，則輸出設(shè)備為空閑狀態(tài)時，則CPU執(zhí)行傳送信執(zhí)行傳送信息操作。息操作。 由于條件傳送方式需要由于條件傳送方式需要CPU不斷地查詢不斷地查詢外部設(shè)備的狀態(tài)，然后才進(jìn)行信息傳送，所外部設(shè)備的狀態(tài)，然后才進(jìn)行信息傳送，所以以也稱為也稱為“查詢

5、式傳送查詢式傳送”。5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出方式輸出方式2、 中斷方式中斷方式 外部設(shè)備與外部設(shè)備與CPU之間以中斷信號作為之間以中斷信號作為數(shù)據(jù)交換的控制信號數(shù)據(jù)交換的控制信號。當(dāng)外部設(shè)備需要與當(dāng)外部設(shè)備需要與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，由接口部件向時，由接口部件向CPU發(fā)出一個請求信號，發(fā)出一個請求信號，CPU響應(yīng)這一中斷請求后，在中斷服務(wù)程響應(yīng)這一中斷請求后，在中斷服務(wù)程序中完成一個字節(jié)或多個字節(jié)的信息交換。序中完成一個字節(jié)或多個字節(jié)的信息交換。中斷方式具有并行工作、實時傳輸、中斷方式具有并行工作、實時傳輸、充分利用充分利用CPU效率等特點。效率等特點。5.1.1 微

6、機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出方式輸出方式 中斷傳送仍由中斷傳送仍由CPU通過程序來傳送，每通過程序來傳送，每次都要執(zhí)行指令進(jìn)行斷點、現(xiàn)場的保護(hù)和恢次都要執(zhí)行指令進(jìn)行斷點、現(xiàn)場的保護(hù)和恢復(fù)。對于高速復(fù)。對于高速I/O，就顯得速度太慢了。，就顯得速度太慢了。3、DMA方式方式(直接存儲器存取直接存儲器存取) DMA控制方式主要用于存儲器和外設(shè)控制方式主要用于存儲器和外設(shè)之間直接傳送、塊傳輸。之間直接傳送、塊傳輸。DMA請求總線：請求總線：當(dāng)某一外部設(shè)備需要當(dāng)某一外部設(shè)備需要輸入輸入/輸出一批數(shù)據(jù)時，向輸出一批數(shù)據(jù)時，向DMA控制器發(fā)出控制器發(fā)出請求，請求，DMA控制器接收到這一請求后，向控制器接收到這

7、一請求后，向CPU發(fā)出總線請求信號。發(fā)出總線請求信號。5.1.1 微機(jī)的輸入微機(jī)的輸入/輸出方式輸出方式 DMA控制數(shù)據(jù)傳輸：控制數(shù)據(jù)傳輸：CPU響應(yīng)響應(yīng)DMA的的請求，把總線使用權(quán)交給請求，把總線使用權(quán)交給DMA控制器，控制器，DMA將外設(shè)數(shù)據(jù)讀入、并直接寫入存儲器，或?qū)⑼庠O(shè)數(shù)據(jù)讀入、并直接寫入存儲器，或?qū)?shù)據(jù)從存儲器讀出并直接送給外設(shè)。數(shù)據(jù)從存儲器讀出并直接送給外設(shè)。傳送過傳送過程不需要程不需要CPU參與。參與。DMA釋放總線：釋放總線：當(dāng)一批數(shù)據(jù)傳送后，當(dāng)一批數(shù)據(jù)傳送后， DMA控制器再向控制器再向CPU發(fā)出發(fā)出“結(jié)束總線請求結(jié)束總線請求”，CPU響應(yīng)請求，收回總線使用權(quán)。響應(yīng)請求，收

8、回總線使用權(quán)。DMA方式速度高、效率高，可以與方式速度高、效率高，可以與CPU并行工作。并行工作。1、中斷的概念、中斷的概念CPU在正常運行的時候，在正常運行的時候，外部或者內(nèi)部發(fā)生了請求外部或者內(nèi)部發(fā)生了請求CPU迅速去處理的事件，迅速去處理的事件，CPU暫時中斷當(dāng)前的程序，暫時中斷當(dāng)前的程序，去處理所發(fā)生的事件，處理去處理所發(fā)生的事件，處理完事件后，再返回到原來被完事件后，再返回到原來被中斷的程序繼續(xù)運行。中斷的程序繼續(xù)運行。此過此過程稱為中斷程稱為中斷。5.1.2 中斷的相關(guān)概念中斷的相關(guān)概念 2、中斷源、中斷源 引起引起CPU中斷的設(shè)備和事件就是中斷源。中斷的設(shè)備和事件就是中斷源。 3

9、、中斷請求、中斷請求 中斷源向中斷源向CPU發(fā)出的請求處理信號，即發(fā)出的請求處理信號，即中斷請求或中斷申請。中斷請求或中斷申請。 4、中斷響應(yīng)、中斷響應(yīng) CPU暫時中止正在處理的事情，轉(zhuǎn)去處暫時中止正在處理的事情，轉(zhuǎn)去處理突發(fā)事件的過程，稱為理突發(fā)事件的過程，稱為中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)。5.1.2 中斷的相關(guān)概念中斷的相關(guān)概念 5、其他概念、其他概念中斷系統(tǒng)：中斷系統(tǒng)：實現(xiàn)中斷功能的部件稱為，實現(xiàn)中斷功能的部件稱為，又稱中斷機(jī)構(gòu)。又稱中斷機(jī)構(gòu)。中斷服務(wù)程序：中斷服務(wù)程序：CPU響應(yīng)中斷后，處理響應(yīng)中斷后，處理中斷事件的程序。中斷事件的程序。斷點：斷點：CPU響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)去響應(yīng)中斷請求，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中

10、執(zhí)行中斷服務(wù)程序時的斷服務(wù)程序時的PC值，即為斷點地址值，即為斷點地址。中斷返回：中斷返回：CPU執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后回到斷點的過程。回到斷點的過程。5.1.2 中斷的相關(guān)概念中斷的相關(guān)概念 6、中斷的功能、中斷的功能 中斷是計算機(jī)的一項重要技術(shù)，計算機(jī)中斷是計算機(jī)的一項重要技術(shù)，計算機(jī)引入中斷后，大大提高了它的工作效率和引入中斷后，大大提高了它的工作效率和處理問題的靈活性，主要功能有以下幾個處理問題的靈活性，主要功能有以下幾個方面。方面。使使CPU與外設(shè)同步工作與外設(shè)同步工作實現(xiàn)實時處理實現(xiàn)實時處理故障及時處理故障及時處理5.1.2 中斷的相關(guān)概念中斷的相關(guān)概念 5.2

11、中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及控制主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.2.1 MCS-51的中斷結(jié)構(gòu)的中斷結(jié)構(gòu)5.2.2 MCS-51的中斷源的中斷源5.2.1 MCS-51單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu) 中斷系統(tǒng)構(gòu)成：中斷系統(tǒng)構(gòu)成：增強(qiáng)單片機(jī)主要由增強(qiáng)單片機(jī)主要由5個特個特殊功能寄存器殊功能寄存器、相關(guān)、相關(guān)硬件電路等組成硬件電路等組成。有。有6個個中斷源中斷源，兩個中斷優(yōu)先級。，兩個中斷優(yōu)先級。 特殊功能寄存器主要用于：特殊功能寄存器主要用于：控制中斷的開控制中斷的開放和關(guān)閉、保存中斷信息、設(shè)置中斷的優(yōu)先放和關(guān)閉、保存中斷信息、設(shè)置中斷的優(yōu)先級別。級別。 硬件查詢電路主要用于：硬件查詢電路主要用于

12、：判定判定6個中斷源個中斷源的優(yōu)先級別。的優(yōu)先級別。 MCS-51增強(qiáng)型單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)如圖增強(qiáng)型單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)如圖5-2所示。所示。 圖圖5-2 增強(qiáng)型單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.2.2 MCS-51的中斷源的中斷源 MCS-51中斷系統(tǒng)主要是對中斷系統(tǒng)主要是對6個中斷源個中斷源進(jìn)行管理，依次為：進(jìn)行管理，依次為：外部中斷外部中斷0（P3.2）外部中斷外部中斷1（P3.3）定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器0溢出中斷溢出中斷定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器1溢出中斷溢出中斷定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2溢出中斷溢出中斷串行口中斷串行口中斷 CPU主要是通過標(biāo)志寄存器、控制寄主要是通過

13、標(biāo)志寄存器、控制寄存器、優(yōu)先級寄存器對中斷源進(jìn)行管理。存器、優(yōu)先級寄存器對中斷源進(jìn)行管理。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源（1）與中斷標(biāo)志相關(guān)的與中斷標(biāo)志相關(guān)的SFR主要有：定時器主要有：定時器/計數(shù)器計數(shù)器T0、T1控制控制寄存器寄存器TCON串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2控制寄存器控制寄存器T2CON（第（第6章介紹）章介紹）（2）中斷控制寄存器：）中斷控制寄存器：TCON、IE（3）中斷優(yōu)先級寄存器：）中斷優(yōu)先級寄存器：IP5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源1、串行口控制寄存器、串行口控制寄存器SCON 字節(jié)地址

14、字節(jié)地址98H?？梢晕粚ぶ罚梢晕粚ぶ?， 格式如下：格式如下：TI（SCON1）：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志。：串行口發(fā)送中斷標(biāo)志。 串行口發(fā)送完一幀，由硬件置位。響應(yīng)中斷串行口發(fā)送完一幀，由硬件置位。響應(yīng)中斷后，必須用軟件清后，必須用軟件清 0。RI（SCON0）：串行口接收中斷標(biāo)志。串行口接收中斷標(biāo)志。SCON(98H)D7D6D5D4D3D2D1D0TIRI圖圖5-4 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源 串行口接收完一幀，由硬件置位。響應(yīng)中斷串行口接收完一幀，由硬件置位。響應(yīng)中斷后，必須用軟件清后，必須用軟件清0。例如：例如：CLR TI；5.

15、2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源2、T0、T1 的控制寄存器的控制寄存器TCON TCON格式如下：格式如下：TCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IT1IE0IT0圖圖5-3 定時器的控制寄存器定時器的控制寄存器 TCON可位尋址。復(fù)位后可位尋址。復(fù)位后TCON=00H。TF1（TCON.7）:T1溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位當(dāng)當(dāng)T1計滿溢出時，由內(nèi)部硬件置位；計滿溢出時，由內(nèi)部硬件置位；中斷響應(yīng)后自動清中斷響應(yīng)后自動清 0。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源TF0:T0溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位 功能同功能同TF1。IT

16、1：外中斷：外中斷1觸發(fā)方式設(shè)置位觸發(fā)方式設(shè)置位IT1=0，外中斷，外中斷1為低電平觸發(fā)為低電平觸發(fā) CPU在每一個機(jī)器周期的在每一個機(jī)器周期的S5P2期間對期間對P3.3引腳采樣，引腳采樣，若若P3.3為低電平，則使為低電平，則使IE1置置1，否則否則IE1清清0。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源 IT1=1，外中斷，外中斷1為下降沿觸發(fā)為下降沿觸發(fā) 采樣：采樣：CPU在每一個機(jī)器周期的在每一個機(jī)器周期的S5P2期間期間對對P3.3引腳采樣，若上一個機(jī)器周期檢測為引腳采樣，若上一個機(jī)器周期檢測為高電平，緊挨著的下一個機(jī)器周期為低電平，高電平，緊挨著的下一個機(jī)器周期為低電平

17、，則使則使IE1置置1。 IT0：外中斷：外中斷0觸發(fā)方式控制位觸發(fā)方式控制位。 功能同功能同IT1。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源IE1：外中斷：外中斷1中斷請求標(biāo)志位中斷請求標(biāo)志位外部中斷外部中斷1引腳有請求信號置引腳有請求信號置1；IE1的清的清0方式問題：與外中斷的觸發(fā)方式方式問題：與外中斷的觸發(fā)方式有關(guān)有關(guān)（1）低電平觸發(fā)，則低電平觸發(fā)，則P3.3引腳為高電平引腳為高電平自動對自動對IE1清清0；（2）下降沿觸發(fā)，則下降沿觸發(fā)，則CPU響應(yīng)中斷由硬響應(yīng)中斷由硬件自動對件自動對IE1清清0。IE0：外部中斷：外部中斷0中斷請求標(biāo)志位中斷請求標(biāo)志位功能同功能同IE1

18、。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源3、中斷允許寄存器、中斷允許寄存器IE可以位尋址，其格式如圖可以位尋址，其格式如圖5-5所示：所示：IE(A8H)D7D6D5D4D3D2D1D0EAET2ESET1 EX1 ET0 EX0圖圖5-5 中斷允許寄存器中斷允許寄存器 5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源EA（IE.7)：中斷允許總控位中斷允許總控位。EA=0，屏蔽所有的中斷請求；，屏蔽所有的中斷請求；EA=1，開放中斷總控制位。開放中斷總控制位。ET2(IE.5)：定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2的中斷允許位的中斷允許位ET2=0，禁止，禁止T2中斷；中斷；ET2

19、=1，允許，允許T2中斷。中斷。ES(IE.4)：串行口中斷允許位串行口中斷允許位。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源 ES=0，禁止串行口中斷；，禁止串行口中斷；ES=1，允許串行口中斷。，允許串行口中斷。 ET1(IE.3)：定時器：定時器/計數(shù)器計數(shù)器1中斷允許中斷允許 ET1=0，禁止，禁止T1中斷；中斷；ET1=1，允許，允許T1中斷。中斷。 EX1(IE.2)：外部中斷：外部中斷1中斷允許位中斷允許位 EX1=0，禁止外部中斷禁止外部中斷1中斷；中斷；EX1=1，允許外，允許外部中斷部中斷1中斷。中斷。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源ET0(I

20、E.1)：定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器0中斷允許位中斷允許位ET0=0，禁止禁止T0中斷；中斷；ET0=1，允許，允許T0中斷。中斷。EX0(IE.0)：外部中斷外部中斷0的中斷允許位的中斷允許位EX0=0，禁止外部中斷，禁止外部中斷0中斷；中斷；EX0=1，允許外部中斷，允許外部中斷0中斷。中斷。例例5-1 假設(shè)允許假設(shè)允許INT0、INT1、T0、T1中斷，中斷，試設(shè)置試設(shè)置IE的值。的值。解：解：（1）用）用C語言字節(jié)操作：語言字節(jié)操作：IE=0 x8f；5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源（2）用）用C語言位操作指令語言位操作指令EX0=1；/允許外部中斷允許外部中斷0中

21、斷中斷ET0=1；/允許定時允許定時/計數(shù)器計數(shù)器0中斷中斷EX1=1；/允許外部中斷允許外部中斷1中斷中斷ET1=1；/允許定時允許定時/計數(shù)器計數(shù)器1中斷中斷EA = 1/開總中斷控制開總中斷控制 匯編語言匯編語言 （1）用字節(jié)操作指令）用字節(jié)操作指令：MOV IE,#8FH （2）用位操作指令）用位操作指令：5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源SETB EX0；允許外部中斷；允許外部中斷0中斷中斷SETB ET0；允許定時；允許定時/計數(shù)器計數(shù)器0中斷中斷SETB EX1；允許外部中斷；允許外部中斷1中斷中斷SETB ET1；允許定時；允許定時/計數(shù)器計數(shù)器1中斷中斷SE

22、TB EA ；開總中斷控制位；開總中斷控制位4、中斷優(yōu)先級控制寄存器、中斷優(yōu)先級控制寄存器IP MCS-51單片機(jī)有單片機(jī)有6個中斷源個中斷源，每個中斷源，每個中斷源有有兩級優(yōu)先級控制：兩級優(yōu)先級控制：高優(yōu)先級高優(yōu)先級和和低優(yōu)先級，低優(yōu)先級， 以便以便CPU對所有的中斷實現(xiàn)兩級中斷嵌套。對所有的中斷實現(xiàn)兩級中斷嵌套。 對對 IP設(shè)置可讓中斷源處于不同的優(yōu)先級。設(shè)置可讓中斷源處于不同的優(yōu)先級。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源IP復(fù)位后為復(fù)位后為00H。其格式如下圖所示。其格式如下圖所示。IP(B8H)D7D6D5D4D3D2D1D0PT2PSPT1 PX1 PT0 PX0圖圖

23、5-6 中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷優(yōu)先級控制寄存器 PT2(IP.5)：T2中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位PT2=0，設(shè)置為低優(yōu)先級；，設(shè)置為低優(yōu)先級；PT2=1，設(shè)置為高優(yōu)先級。，設(shè)置為高優(yōu)先級。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源PS(IP.4)：串行口中斷優(yōu)先級控制位：串行口中斷優(yōu)先級控制位PS=0，設(shè)置為低優(yōu)先級；，設(shè)置為低優(yōu)先級；PS=1，設(shè)置為高優(yōu)先級。，設(shè)置為高優(yōu)先級。PT1(IP.3)：T1的中斷優(yōu)先級控制位的中斷優(yōu)先級控制位功能同功能同PT2。PX1(IP.2)：外中斷：外中斷1中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位PX1=0，設(shè)置為低優(yōu)先級；，設(shè)置為低優(yōu)先級；PX

24、1=1，設(shè)置為高優(yōu)先級。，設(shè)置為高優(yōu)先級。 5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源PT0(IP.1)：T0中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位功能同功能同PT1。PX0(IP.0)：外中斷：外中斷0中斷優(yōu)先級控制位中斷優(yōu)先級控制位功能同功能同PX1。 89C52單片機(jī)的中斷優(yōu)先級采用了自然優(yōu)單片機(jī)的中斷優(yōu)先級采用了自然優(yōu)先級和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級的策略。先級和人工設(shè)置高、低優(yōu)先級的策略。中斷中斷處于同一級別時，就由自然優(yōu)先級確定。開處于同一級別時，就由自然優(yōu)先級確定。開機(jī)時，每個中斷都處于低優(yōu)先級，中斷優(yōu)先機(jī)時，每個中斷都處于低優(yōu)先級，中斷優(yōu)先級可以通過程序來設(shè)定，由中斷優(yōu)先級寄存級

25、可以通過程序來設(shè)定，由中斷優(yōu)先級寄存器器IP來統(tǒng)一管理。來統(tǒng)一管理。 如下圖所示：如下圖所示： 5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源系統(tǒng)優(yōu)先級規(guī)則圖：系統(tǒng)優(yōu)先級規(guī)則圖： 表表 5-1 中斷優(yōu)先級的排列順序中斷優(yōu)先級的排列順序 中斷源中斷源自然優(yōu)先級順序自然優(yōu)先級順序外部中斷外部中斷0定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器0外部中斷外部中斷1定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器1串行口中斷串行口中斷定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2最最 高高最低最低5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源中斷優(yōu)先級規(guī)則：中斷優(yōu)先級規(guī)則：（1）對同時發(fā)生多個中斷申請）對同時發(fā)生多個中斷申請 不同優(yōu)先級的中斷同時申

26、請：不同優(yōu)先級的中斷同時申請：先高后低先高后低 相同優(yōu)先級的中斷同時申請：相同優(yōu)先級的中斷同時申請：按序執(zhí)行按序執(zhí)行（2）不同時發(fā)生多個中斷申請）不同時發(fā)生多個中斷申請 正處理低優(yōu)先級中斷又接到高級別中斷正處理低優(yōu)先級中斷又接到高級別中斷：高打斷低高打斷低 正處理高優(yōu)先級中斷又接到低級別中斷：正處理高優(yōu)先級中斷又接到低級別中斷：高不理低高不理低 5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源 在上述規(guī)則中，當(dāng)在上述規(guī)則中，當(dāng)CPU正在處理一個中斷正在處理一個中斷請求時，又出現(xiàn)了另一個優(yōu)先級比它高的中請求時，又出現(xiàn)了另一個優(yōu)先級比它高的中斷請求，就暫時中止執(zhí)行優(yōu)先級較低的中斷斷請求，就暫時

27、中止執(zhí)行優(yōu)先級較低的中斷源的服務(wù)程序，保護(hù)當(dāng)前斷點，轉(zhuǎn)去處理更源的服務(wù)程序，保護(hù)當(dāng)前斷點，轉(zhuǎn)去處理更高的中斷請求，服務(wù)完畢，回到原來被中止高的中斷請求，服務(wù)完畢，回到原來被中止的中斷程序繼續(xù)執(zhí)行。此過程為中斷嵌套。的中斷程序繼續(xù)執(zhí)行。此過程為中斷嵌套。 兩級中斷嵌套的處理過程如圖兩級中斷嵌套的處理過程如圖5-7所示。所示。5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源思考：當(dāng)系統(tǒng)正在處理定時器思考：當(dāng)系統(tǒng)正在處理定時器0中斷的過程中斷的過程中，定時器中，定時器1和外部中斷和外部中斷0有中斷請求，描述有中斷請求，描述CPU的中斷處理過程？的中斷處理過程？5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷

28、源單片機(jī)的中斷源例例5-2 設(shè)定時器和串行口中斷為高優(yōu)先級，兩設(shè)定時器和串行口中斷為高優(yōu)先級，兩個外部中斷為低優(yōu)先級，試設(shè)置個外部中斷為低優(yōu)先級，試設(shè)置IP的值。的值。解：解：C語言程序語言程序IP=0 x3a；匯編語言程序匯編語言程序： （1）使用字節(jié)操作指令：）使用字節(jié)操作指令：MOV IP,#3AH（2）使用位操作指令：）使用位操作指令：CLR PX0 ；設(shè)置外部中斷；設(shè)置外部中斷0為低級中斷為低級中斷5.2.2 MCS-51單片機(jī)的中斷源單片機(jī)的中斷源CLR PX1 ；置外部中斷；置外部中斷1為低級中斷為低級中斷SETBPT0 ；置定時器；置定時器/計數(shù)器計數(shù)器0為高級中斷為高級中斷S

29、ETBPT1 ；置定時器；置定時器/計數(shù)器計數(shù)器0為高級中斷為高級中斷SETBPS；置串行口中斷為高優(yōu)先級；置串行口中斷為高優(yōu)先級SETBPT2 ；置定時器；置定時器/計數(shù)器計數(shù)器2為高級中斷為高級中斷 由于復(fù)位后由于復(fù)位后IP=00H，外部中斷在此可以不，外部中斷在此可以不設(shè)置。設(shè)置。5.3 中斷響應(yīng)及處理過程中斷響應(yīng)及處理過程主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.3.1 中斷響應(yīng)的過程中斷響應(yīng)的過程5.3.2 中斷的處理和返回過程中斷的處理和返回過程5.3.1 中斷響應(yīng)的過程中斷響應(yīng)的過程一、中斷響應(yīng)條件一、中斷響應(yīng)條件（1）中斷源有中斷請求；）中斷源有中斷請求；（2）中斷總允許位）中斷總允許位EA=1；（

30、3）發(fā)出中斷請求的中斷源的中斷允許控）發(fā)出中斷請求的中斷源的中斷允許控制位為制位為1。在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，若有下列任何在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，若有下列任何一種情況存在，硬件生成的長調(diào)用指令一種情況存在，硬件生成的長調(diào)用指令“LCALL”將被封鎖。將被封鎖。 5.3.1 中斷響應(yīng)的過程中斷響應(yīng)的過程（1）CPU正在執(zhí)行一個同級或高優(yōu)先級的中正在執(zhí)行一個同級或高優(yōu)先級的中斷服務(wù)程序；斷服務(wù)程序；（2）正在執(zhí)行的指令尚未執(zhí)行完；）正在執(zhí)行的指令尚未執(zhí)行完；（3）正在執(zhí)行中斷返回指令）正在執(zhí)行中斷返回指令RETI或者對寄或者對寄存器存器IE、IP進(jìn)行讀進(jìn)行讀/寫的指令。寫的指令。 CPU在執(zhí)行完上

31、述指令之后，要再執(zhí)行在執(zhí)行完上述指令之后，要再執(zhí)行一條指令，才能響應(yīng)中斷請求。一條指令，才能響應(yīng)中斷請求。5.3.1 中斷響應(yīng)的過程中斷響應(yīng)的過程二、中斷響應(yīng)過程二、中斷響應(yīng)過程 從中斷請求發(fā)生直到被響應(yīng)，準(zhǔn)備去執(zhí)從中斷請求發(fā)生直到被響應(yīng)，準(zhǔn)備去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，此過程即中斷響應(yīng)過程。行中斷服務(wù)程序，此過程即中斷響應(yīng)過程。中斷響應(yīng)過程一般包括如下幾個階段中斷響應(yīng)過程一般包括如下幾個階段：1、中斷采樣并置位、中斷采樣并置位 中斷采樣過程：中斷采樣過程：CPU在每個機(jī)器周期在每個機(jī)器周期S5P2期間期間順序?qū)χ袛嘣床蓸印⒅弥袛鄻?biāo)志。順序?qū)χ袛嘣床蓸?、置中斷?biāo)志。 2、查詢標(biāo)志、查詢標(biāo)志 在中斷采樣

32、后的下一個周期的在中斷采樣后的下一個周期的S6按優(yōu)先按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志。級順序查詢中斷標(biāo)志。5.3.1 中斷響應(yīng)的過程中斷響應(yīng)的過程 3、響應(yīng)中斷、響應(yīng)中斷 在滿足中斷響應(yīng)條件情況下，若中斷標(biāo)志在滿足中斷響應(yīng)條件情況下，若中斷標(biāo)志為為1，在接下來周期在接下來周期S1開始開始按優(yōu)先級順序進(jìn)行中按優(yōu)先級順序進(jìn)行中斷處理。斷處理。中斷響應(yīng)過程的操作步驟：中斷響應(yīng)過程的操作步驟： 硬件自動生成長調(diào)用指令硬件自動生成長調(diào)用指令LCALL addr16，addr16為為各中斷源的各中斷源的中斷程序入口地址中斷程序入口地址。 PC的內(nèi)容（即斷點地址）壓入堆棧。的內(nèi)容（即斷點地址）壓入堆棧。先低先低位地

33、址，后高位地址，并修改堆棧指針位地址，后高位地址，并修改堆棧指針SP。 將中斷源的中斷入口地址裝入程序計數(shù)器將中斷源的中斷入口地址裝入程序計數(shù)器PC，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。執(zhí)行中斷服務(wù)程序。5.3.1 中斷響應(yīng)過程中斷響應(yīng)過程三、中斷響應(yīng)的時間三、中斷響應(yīng)的時間 一般來說，一般來說，中斷的響應(yīng)時間最短為中斷的響應(yīng)時間最短為3個個機(jī)器周期，最長為機(jī)器周期，最長為8個機(jī)器周期。個機(jī)器周期。 一般中斷請求標(biāo)志位查詢占一般中斷請求標(biāo)志位查詢占1個機(jī)器周個機(jī)器周期期。而機(jī)器周期又恰好是指令的最后一個機(jī)。而機(jī)器周期又恰好是指令的最后一個機(jī)器周期。執(zhí)行此指令后，器周期。執(zhí)行此指令后，CPU將響應(yīng)中斷，將響應(yīng)中斷

34、，產(chǎn)生硬件長調(diào)用指令。產(chǎn)生硬件長調(diào)用指令。 長調(diào)用長調(diào)用LCALL指令需要指令需要2個機(jī)器周期個機(jī)器周期。這樣，中斷響應(yīng)時間為這樣，中斷響應(yīng)時間為3個機(jī)器周期。個機(jī)器周期。5.3.1 中斷響應(yīng)過程中斷響應(yīng)過程響應(yīng)時間最長的情況（響應(yīng)時間最長的情況（8周期）：周期）：CPU正在執(zhí)行的是正在執(zhí)行的是RETI指令、或訪問指令、或訪問IP、IE指令；指令；其后恰好是其后恰好是4個機(jī)器周期的指令個機(jī)器周期的指令MUL、或或DIV) 。加上執(zhí)行長調(diào)用指令加上執(zhí)行長調(diào)用指令LCALL所需所需2個個機(jī)器周期，則需要機(jī)器周期，則需要8個機(jī)器周期。個機(jī)器周期。 如果中斷請求被前面所列三個條件之一如果中斷請求被前面

35、所列三個條件之一所阻所阻 止，則所需的響應(yīng)時間就更長。止，則所需的響應(yīng)時間就更長。 對于實時性要求高的系統(tǒng)，應(yīng)該考慮中斷對于實時性要求高的系統(tǒng)，應(yīng)該考慮中斷響應(yīng)的時間。響應(yīng)的時間。5.3.2 中斷處理和返回過程中斷處理和返回過程一、中斷處理過程一、中斷處理過程 當(dāng)當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，響應(yīng)中斷后，做中斷處理。首先獲做中斷處理。首先獲得中斷服務(wù)程序的入得中斷服務(wù)程序的入口地址。口地址。 其次：執(zhí)行中斷服務(wù)其次：執(zhí)行中斷服務(wù)程序程序。中斷源中斷源 中斷入口中斷入口外部中斷外部中斷0 0003H 定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器0 000BH外部中斷外部中斷1 0013H 定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器1 00

36、1BH 串行口串行口0023H定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2 002BH5.3.2 中斷處理和返回過程中斷處理和返回過程 中斷服務(wù)程序一般包括三部分內(nèi)容；中斷服務(wù)程序一般包括三部分內(nèi)容；保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場中斷處理程序中斷處理程序恢復(fù)現(xiàn)場恢復(fù)現(xiàn)場現(xiàn)場：現(xiàn)場：是指中斷發(fā)生時單片微機(jī)中存儲是指中斷發(fā)生時單片微機(jī)中存儲單元、寄存器、特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)或單元、寄存器、特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)或標(biāo)志位等。標(biāo)志位等。例如例如A、B、Rn、PSW、DPTR等等 5.3.2 中斷的處理和返回過程中斷的處理和返回過程保護(hù)的方法可以有以下幾種：保護(hù)的方法可以有以下幾種： 進(jìn)棧進(jìn)棧（使用（使用PUSH、POP）切換工作

37、寄存器切換工作寄存器暫存內(nèi)部存儲器單元暫存內(nèi)部存儲器單元多使用堆棧方法，多使用堆棧方法，PUSH、POP成對使成對使用。用。 5.3.2 中斷處理和返回過程中斷處理和返回過程二、中斷返回二、中斷返回使用使用RETI指令指令 RETI指令包含兩個功能：指令包含兩個功能：首先將相應(yīng)的首先將相應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0，以開放同級別中斷源的中斷請求；以開放同級別中斷源的中斷請求；其次，從堆棧區(qū)把其次，從堆棧區(qū)把斷點地址彈出給斷點地址彈出給程序程序計數(shù)器計數(shù)器PC。注意：注意：不能用不能用RET指令代替指令代替RETI指令。指令。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例主要內(nèi)容主要內(nèi)容1、中斷

38、程序的組織結(jié)構(gòu)、中斷程序的組織結(jié)構(gòu)2、中斷的初始化過程、中斷的初始化過程3、中斷服務(wù)程序的設(shè)計、中斷服務(wù)程序的設(shè)計4、中斷程序舉例、中斷程序舉例5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例一、中斷程序安排一、中斷程序安排1、 主程序主程序 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后，（單片機(jī)復(fù)位后，（PC）=0000H，主程序只分配主程序只分配0000H-0002H共共3個單元。經(jīng)常個單元。經(jīng)常在在0000H單元設(shè)置一條單元設(shè)置一條LJMP指令，轉(zhuǎn)向主程指令，轉(zhuǎn)向主程序的入口處序的入口處。而真正的主程序一般安排在中。而真正的主程序一般安排在中斷區(qū)域之后。斷區(qū)域之后。2、 各中斷服務(wù)程序各中斷服務(wù)程序 每個中斷服務(wù)程序在固定

39、的位置由系統(tǒng)分配每個中斷服務(wù)程序在固定的位置由系統(tǒng)分配相鄰的相鄰的8個單元個單元用于存儲程序。用于存儲程序。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例程序組織的一般結(jié)構(gòu)：程序組織的一般結(jié)構(gòu)：ORG0000HLJMPMAIN ORG0003HLJMPINT_0ORG 0030HMAIN: .;主程序區(qū)主程序區(qū). ;進(jìn)行初始化進(jìn)行初始化SJMP $ ;等待中斷等待中斷INT_0：.;外部中斷外部中斷0服務(wù)子程序服務(wù)子程序.RETI5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例二、中斷初始化步驟二、中斷初始化步驟 89C52單片機(jī)中，共有單片機(jī)中，共有6個中斷源，個中斷源，中斷的中斷的初始化主要是對由初始化主要是對由5個特

40、殊功能寄存器個特殊功能寄存器TCON、T2CON、SCON、IE和和IP的設(shè)置。的設(shè)置。中斷初始化部分一般放在主程序中。中斷初始化部分一般放在主程序中。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例三、中斷服務(wù)程序流程設(shè)計三、中斷服務(wù)程序流程設(shè)計 MCS-51結(jié)束到中斷請求后，在條件滿足結(jié)束到中斷請求后，在條件滿足的情況下，響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)到對應(yīng)的中斷服務(wù)的情況下，響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)到對應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行程序入口處執(zhí)行 。中斷程序主要由如下所中斷程序主要由如下所示幾部分組成：示幾部分組成：1、保護(hù)現(xiàn)場、保護(hù)現(xiàn)場 中斷響應(yīng)后，系統(tǒng)已自動將斷點進(jìn)行保護(hù)。中斷響應(yīng)后，系統(tǒng)已自動將斷點進(jìn)行保護(hù)。 保護(hù)現(xiàn)場，主要針對中

41、斷程序中的寄存器保護(hù)現(xiàn)場，主要針對中斷程序中的寄存器和存儲單元。其位置在中斷服務(wù)程序前段。和存儲單元。其位置在中斷服務(wù)程序前段。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例2、關(guān)中斷和開中斷、關(guān)中斷和開中斷 89C52允許中斷嵌套允許中斷嵌套。為了在保護(hù)現(xiàn)場或恢。為了在保護(hù)現(xiàn)場或恢復(fù)現(xiàn)場時，由于復(fù)現(xiàn)場時，由于CPU響應(yīng)其它中斷請求，而響應(yīng)其它中斷請求，而使現(xiàn)場破壞，一般在保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場時，使現(xiàn)場破壞，一般在保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場時，CPU不響應(yīng)外界的中斷請求，即關(guān)中斷。不響應(yīng)外界的中斷請求，即關(guān)中斷。 在保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場前，關(guān)中斷；在保在保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場前，關(guān)中斷；在保護(hù)現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場后，再根據(jù)需要使護(hù)現(xiàn)場和

42、恢復(fù)現(xiàn)場后，再根據(jù)需要使CPUCPU開開中斷。中斷。 思考：如果允許中斷嵌套，什么時間關(guān)中斷思考：如果允許中斷嵌套，什么時間關(guān)中斷和開中斷？和開中斷？5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例3、中斷請求撤除、中斷請求撤除 CPU響應(yīng)某中斷請求后，在響應(yīng)某中斷請求后，在中斷返回前中斷返回前，應(yīng)該應(yīng)該撤消撤消該該中斷請求。中斷請求。中斷請求撤除方法如中斷請求撤除方法如下：下： 定時器定時器0、1溢出中斷請求的撤除：允許溢出中斷請求的撤除：允許中中斷的情況下，響應(yīng)中斷后，硬件會自動清除斷的情況下，響應(yīng)中斷后，硬件會自動清除中斷請求標(biāo)志中斷請求標(biāo)志TFx。 定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2請求的撤除：請求的撤除：

43、T2中斷請求中斷請求標(biāo)志位標(biāo)志位TF2和和EXF2不能自動復(fù)位，須不能自動復(fù)位，須軟件復(fù)軟件復(fù)位位。 串行口中斷的撤除：串行口中斷的撤除：串行口中斷請求標(biāo)串行口中斷請求標(biāo)志位志位TI和和RI，必須，必須軟件復(fù)位軟件復(fù)位。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例 外部中斷的撤除外部中斷的撤除：外部中斷為外部中斷為邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)方式時，響應(yīng)中斷后，方式時，響應(yīng)中斷后，硬件自動清除硬件自動清除IE0或或IE1。 外部中斷為電平觸發(fā)方式時外部中斷為電平觸發(fā)方式時。響應(yīng)中斷。響應(yīng)中斷后，后，硬件會自動清除硬件會自動清除IE0或或IE1。但由于加但由于加到或引腳的外部中斷請求信號并未撤除，到或引腳的外部中斷請求

44、信號并未撤除，中斷請求標(biāo)志中斷請求標(biāo)志IE0或或IE1會再次被置會再次被置1，所以，所以在在CPU響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除或引腳上的響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除或引腳上的低電平。低電平。 一般采用加一個一般采用加一個D觸發(fā)器和幾條指令的觸發(fā)器和幾條指令的方法來解決這個問題方法來解決這個問題。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例4、中斷源的識別、中斷源的識別 串行口中斷串行口中斷:接收請求標(biāo)志接收請求標(biāo)志RI和發(fā)送中斷請和發(fā)送中斷請求標(biāo)志位求標(biāo)志位TI共用中斷入口地址（共用中斷入口地址（0023H），），中斷允許位中斷允許位ES和中斷優(yōu)先級選擇位和中斷優(yōu)先級選擇位PS。 定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器2:中斷請求標(biāo)

45、志中斷請求標(biāo)志TF2和和EXF2，共用一個中斷矢量地址（共用一個中斷矢量地址（002BH），中斷允），中斷允許位許位ET2和中斷優(yōu)先級選擇位和中斷優(yōu)先級選擇位PT2。 在中斷服務(wù)程序中注意區(qū)分是哪種中斷引在中斷服務(wù)程序中注意區(qū)分是哪種中斷引起的中斷請求，并清除其中斷請求標(biāo)志。起的中斷請求，并清除其中斷請求標(biāo)志。5.4 中斷應(yīng)用舉例中斷應(yīng)用舉例5、恢復(fù)現(xiàn)場、恢復(fù)現(xiàn)場 在結(jié)束中斷服務(wù)程序，在結(jié)束中斷服務(wù)程序，返回斷點處前返回斷點處前要要恢恢復(fù)現(xiàn)場復(fù)現(xiàn)場。6、中斷返回、中斷返回 當(dāng)當(dāng)CPU執(zhí)行到執(zhí)行到RETI指令時，將指令時，將當(dāng)前棧頂當(dāng)前棧頂內(nèi)內(nèi)容彈出到容彈出到PC,恢復(fù)斷點恢復(fù)斷點。注意：中斷服務(wù)程序的最后一條指令，必須注意：中斷服