第04章 單片機(jī)中斷系統(tǒng)

授課教師：左敬龍電話(huà)號(hào)：68012郵箱：oklong@單片機(jī)原理及應(yīng)用MCS-51中斷系統(tǒng)概述與上對(duì)比，單片機(jī)中也有同樣的問(wèn)題。CPU正在執(zhí)行原程序，突然，被意外事情打斷，轉(zhuǎn)去執(zhí)行新程序。CPU執(zhí)行新程序結(jié)束后，又回到原程序中繼續(xù)執(zhí)行。這樣的過(guò)程就叫。中斷

什么叫中斷？舉例：某同學(xué)正在教室寫(xiě)作業(yè)，忽然被人叫出去，回來(lái)后，繼續(xù)寫(xiě)作業(yè)。這就是生活中中斷的例子。中斷處理過(guò)程概述對(duì)突發(fā)事故，做出緊急處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)變化的各種參數(shù)、信息，做出實(shí)時(shí)監(jiān)控。

CPU與外部設(shè)備并行工作,以中斷方式相聯(lián)系,提高工作效率。解決快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾。在多項(xiàng)外部設(shè)備同時(shí)提出中斷請(qǐng)求情況下，CPU能根據(jù)輕重緩急響應(yīng)外設(shè)的中斷請(qǐng)求。中斷的作用：概述單片機(jī)中斷系統(tǒng)中斷源1中斷控制2中斷過(guò)程3外部中斷源擴(kuò)展4一、中斷源中斷源外部中斷定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷串行發(fā)送結(jié)束請(qǐng)求中斷串行接收有效請(qǐng)求中斷TLi(8位)THi(8位)TFi中斷控制BAC/T=0振蕩器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=10~70~7中斷源：入口地址外部中斷0（/INT0）0003HT0溢出中斷000BH外部中斷1（/INT1）0013HT1溢出中斷001BH串口中斷0023H

T2溢出中斷002BH中斷請(qǐng)求源（“五源中斷”）二、中斷控制單片機(jī)設(shè)有四個(gè)特殊功能寄存器：定時(shí)控制寄存器TCON串行控制寄存器SCON中斷屏蔽寄存器IE中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IPMCS-51中斷控制系統(tǒng)TCONIT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1TR0/TR1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器運(yùn)行控制位。IT0/IT1：外部中斷0/1請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位。1為脈沖觸發(fā)，下降沿有效。0為電平觸發(fā)，低電平有效。TCON的字節(jié)地址為88H，位地址為88H~8FH。IE0/IE1：外中斷/請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)CPU采樣到（/INT）端出現(xiàn)有效中斷請(qǐng)求時(shí)，IE0（IE1）位由硬件置“1”。當(dāng)中斷響應(yīng)，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，由硬件把IE0（或IE1）清零。1.定時(shí)控制寄存器TCONTF0/TF1：定時(shí)/計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位。用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制。2.串行中斷控制寄存器SCON串行控制寄存器SCON的字節(jié)地址為98HTI:

串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在中斷響應(yīng)，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，接口硬件不能自動(dòng)將TI或RI清零，需用戶(hù)用軟件清零，來(lái)撤消中斷。中斷撤消必須在下一個(gè)中斷到來(lái)之前完成。

RI：串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)接收完一幀串行數(shù)據(jù)后，由硬件置“1”；在中斷響應(yīng)，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，需用軟件清“0”。串行中斷請(qǐng)求由TI和RI的邏輯或得到。

SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCON在中斷源與CPU之間有二級(jí)中斷允許控制邏輯電路，類(lèi)似開(kāi)關(guān)，其中第一級(jí)為一個(gè)總開(kāi)關(guān)，第二級(jí)為六個(gè)分開(kāi)關(guān)，由IE控制。3、中斷屏蔽寄存器IEIEEX0ET0EX1ET1ESET2—EA若為“1”，開(kāi)關(guān)接通，允許例如EA＝1；若為“0”，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，不允許例如IE.7＝0；EA——總控制位“—”——未定義位ES——串口控制位ET1——T1中斷控制位EX1——/INT1控制位ET0——T0中斷控制位EX0——/INT0控制位ET2——T2中斷控制位4、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IPCPU同一時(shí)間只能響應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求。若同時(shí)來(lái)了兩個(gè)或兩個(gè)以上中斷請(qǐng)求，就必須有先有后。?。。?/p>

為此將6個(gè)中斷源分成0,1兩個(gè)個(gè)級(jí)別，0低、1為高優(yōu)先級(jí)IPPX0PT0PX1PT1

PSPT2——PT2——定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2的中斷優(yōu)先級(jí)別PS——串口的中斷優(yōu)先級(jí)別PT1——定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1的中斷優(yōu)先級(jí)別PX1——外部中斷1的中斷優(yōu)先級(jí)別PT0——定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的中斷優(yōu)先級(jí)別PX0——外部中斷0的中斷優(yōu)先級(jí)別“1”，1優(yōu)先級(jí)“0”，0優(yōu)先級(jí)，最低優(yōu)先級(jí)控制可以通過(guò)修改中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。IP的字節(jié)地址為0B8H同一級(jí)中的5個(gè)中斷源的優(yōu)先順序是：/INT0中斷

T0溢出中斷

/INT1中斷

T1溢出中斷串口中斷

T2溢出中斷高低出廠(chǎng)前已由廠(chǎng)家固化順序——事先約定中斷優(yōu)先原則：（概括為四句話(huà)）1、低級(jí)不打斷高級(jí)2、高級(jí)不睬低級(jí)3、同級(jí)不能打斷4、同級(jí)、同時(shí)中斷，事先約定。

中斷匯編程序初始化SETBIT0SETBEX0SETBEA

SETBPT0中斷C程序初始化 EX0=1; IT0=1;EA=1; PX0=1;三、MCS-51中斷的響應(yīng)過(guò)程CPU每個(gè)機(jī)器周期都需要順序檢查每個(gè)中斷源，當(dāng)檢測(cè)到有中斷請(qǐng)求時(shí)，能否響應(yīng)，還要看下述情況是否存在：

（1）CPU正處理相同級(jí)別或更高級(jí)別的中斷；（2）正在執(zhí)行指令，還未到最后一個(gè)機(jī)器周期；（3）正在執(zhí)行的指令是RETI或訪(fǎng)問(wèn)IP、IPH、IE指令，則執(zhí)行完上述指令后，再執(zhí)行一條指令后，才會(huì)響應(yīng)新中斷。

日常生活中的中斷與單片機(jī)中斷的比較

某同學(xué) 單片機(jī)過(guò)程說(shuō)明正在看書(shū)

執(zhí)行主程序有人找出去

中斷信號(hào)

中斷請(qǐng)求暫?？磿?shū)

暫停執(zhí)行主程序中斷響應(yīng)書(shū)中作記號(hào)

當(dāng)前PC入棧

保護(hù)斷點(diǎn)出去做事

執(zhí)行中斷程序

中斷服務(wù)回來(lái)繼續(xù)看

返回主程序

中斷返回1、中斷請(qǐng)求

中斷請(qǐng)求就是中斷源向CPU申請(qǐng)中斷的過(guò)程，即建立中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IE0、IE1、TF0、TF1、TI/RI的過(guò)程外部中斷請(qǐng)求：經(jīng)由引腳P3.2、P3.3向CPU申請(qǐng)中斷的過(guò)程。外部中斷請(qǐng)求有兩種方式：低電平觸發(fā)和下降沿觸發(fā)。通過(guò)設(shè)置觸發(fā)方式控制位IT0、IT1進(jìn)行選擇。IT0=0，表示為低電平觸發(fā)方式；IT0=1，表示為下降沿觸發(fā)方式。IT1的情況類(lèi)似。內(nèi)部中斷請(qǐng)求：當(dāng)T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。T1的情況類(lèi)似。當(dāng)串行口發(fā)送結(jié)束時(shí)，使TI=1；當(dāng)串行口接收結(jié)束時(shí)，使RI=1。CPU響應(yīng)中斷后，由軟件將TI/RI位清0。2、中斷響應(yīng)

CPU對(duì)中斷請(qǐng)求進(jìn)行判斷，形成中斷矢量，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的過(guò)程叫中斷響應(yīng)。1）CPU響應(yīng)中斷的基本條件有中斷源提出中斷請(qǐng)求；中斷總允許位EA＝1，即CPU中斷開(kāi)放；申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為1，即中斷源開(kāi)放；CPU沒(méi)有響應(yīng)同級(jí)或更高優(yōu)先級(jí)的中斷；當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)束；如果正在執(zhí)行的指令是RETI或是訪(fǎng)問(wèn)IE、IP指令，則多等待一條指令。2）中斷響應(yīng)過(guò)程

單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間，順序采樣每個(gè)中斷源，建立中斷請(qǐng)求標(biāo)志。在下一個(gè)機(jī)器周期按優(yōu)先級(jí)查詢(xún)中斷標(biāo)志，如查詢(xún)到有中斷標(biāo)志為1，則按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷響應(yīng)。硬件將程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前內(nèi)容壓入堆棧保護(hù)，然后將對(duì)應(yīng)的中斷矢量裝入程序計(jì)數(shù)器PC，使程序轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷入口。這相當(dāng)于執(zhí)行一條長(zhǎng)調(diào)用指令。中斷源 入口地址外中斷 0003H定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷 000BH外中斷 0013H定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷 001BH串行口中斷 0023H定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2溢出中斷 002BH3、中斷處理（中斷服務(wù)）CPU響應(yīng)中斷后，根據(jù)不同的中斷源，形成不同的中斷矢量，執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)應(yīng)用程序。CPU執(zhí)行中斷服務(wù)應(yīng)用程序的過(guò)程，就是中斷處理過(guò)程。中斷處理一般包括保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、中斷服務(wù)、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)三部分。關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷中斷服務(wù)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)中斷中斷返回?cái)帱c(diǎn)地址由堆棧彈出保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)之后開(kāi)中斷，是為了允許響應(yīng)更高級(jí)別的中斷。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程中不允許中斷，以免現(xiàn)場(chǎng)遭到破壞。關(guān)中斷4、中斷返回1）中斷返回的過(guò)程在中斷服務(wù)程序的最后，遇到C語(yǔ)言中斷服務(wù)程序的“｝”：將相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器清零；恢復(fù)斷點(diǎn)地址，即從堆棧中彈出棧頂?shù)膬蓚€(gè)字節(jié)到PC，從而返回到斷點(diǎn)處；2）中斷請(qǐng)求的撤銷(xiāo)在中斷返回（執(zhí)行RETI）前，必須撤除中斷請(qǐng)求，即將中斷標(biāo)志位清除，否則當(dāng)CPU返回到主程序后會(huì)錯(cuò)誤地再一次引起中斷響應(yīng)。

(1)T0/T1和邊沿觸發(fā)的INT0/INT1：自動(dòng)撤銷(xiāo)(2)電平觸發(fā)的INT0/INT1：CPU無(wú)法直接控制，需要在引腳處加硬件撤銷(xiāo)中斷請(qǐng)求。(3)串行口中斷：CPU響應(yīng)中斷后不能用硬件清除中斷標(biāo)志位，必須由用戶(hù)在中斷服務(wù)程序中用指令來(lái)清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志。3）中斷響應(yīng)時(shí)間MCS-51單片機(jī)響應(yīng)中斷的最短時(shí)間為3個(gè)機(jī)器周期，最長(zhǎng)為8個(gè)機(jī)器周期。事件1事件2子程序2子程序1中斷嵌套的概念：

主程序中斷中斷例：每次按鍵都會(huì)觸發(fā)INT0中斷，中斷發(fā)生時(shí)將LED狀態(tài)取反，產(chǎn)生LED狀態(tài)由按鍵控制的效果。

voidEX_INT0()interrupt0using1{ LED=~LED;//控制LED亮滅}voidmain(){ LED=1; EA=1; EX0=1; IT0=1; while(1);}#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitLED=P0^0;

例：試編程，外部中斷0采用下降沿觸發(fā)，當(dāng)外部中斷0到來(lái)時(shí)，P1的8個(gè)端口為00H;外部中斷1采用低電平沿觸發(fā)，當(dāng)外部中斷1到來(lái)時(shí)，P1的8個(gè)端口為0FFH；分析外部中斷0會(huì)否打斷外部中斷1？

練習(xí)：試編程，目前單片機(jī)的P1在數(shù)55H和0AAH之間進(jìn)行跳變，外部中斷0采用下降沿觸發(fā)，當(dāng)外部中斷0到來(lái)時(shí)，P1的8個(gè)端口均在0和1之間進(jìn)行跳變，跳變10秒后退出中斷。四、外部中斷源擴(kuò)展MCS-51單片機(jī)只提供了兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求輸入端，在實(shí)際應(yīng)用中，如果需要使用多于兩個(gè)的外部中斷源，就必須進(jìn)行外部中斷源的擴(kuò)展。常用的幾種外部中斷源擴(kuò)展方法是：利用單片機(jī)中的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1來(lái)擴(kuò)展；外接硬件電路并配合查詢(xún)程序擴(kuò)展；外接中斷控制芯片（如8259）進(jìn)行擴(kuò)展。實(shí)踐利用單片機(jī)中斷，擴(kuò)展成8路搶答器的按鍵。實(shí)踐：全自動(dòng)洗衣機(jī)“啟動(dòng)/暫?！笨刂芇toteus仿真

全自動(dòng)洗衣機(jī)工作過(guò)程中，當(dāng)遇到意外事件發(fā)生，如衣物纏繞，或需要干預(yù)洗衣進(jìn)程時(shí)，如需要添加消毒液，就需要暫停當(dāng)前洗衣進(jìn)程，處理這些事件。假設(shè)全自動(dòng)洗衣機(jī)有8個(gè)流程，用8個(gè)指示燈表示；用8個(gè)按鍵進(jìn)行選擇控制。當(dāng)某個(gè)流程工作時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)按下按鍵K時(shí)，中斷正在進(jìn)行的流程，對(duì)應(yīng)的流程指示燈閃爍，洗衣機(jī)進(jìn)入等待狀態(tài)；再次按下K時(shí)，指示燈停止閃爍，變成點(diǎn)亮狀態(tài)，表示洗衣機(jī)恢復(fù)原來(lái)被中斷的洗衣流程。#include<reg51.h> //包含頭文件voiddelayMs(unsignedinti) //定義延時(shí)程序{unsignedintj; //定義延時(shí)變量

while(i--)｛ //延時(shí)外循環(huán)