第5章 并行接口P0～P3和單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

第5章并行接口P0～P3和單片機(jī)的中斷系統(tǒng)單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用★單片機(jī)的并行接口P0～P3 ★

PO～P3端口的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu) ★

PO～P3端口的編程舉例 ★

用并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示和鍵盤電路 ★并行接口小結(jié)★MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

★中斷的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

★中斷的響應(yīng)過程

★中斷的的應(yīng)用編程★小結(jié)內(nèi)容提要5.1單片機(jī)的并行接口接口P0～P3MCS-51單片機(jī)有P0、P1、P2、P3四個(gè)8位雙向I/O口，每個(gè)端口可以按字節(jié)輸入或輸出，也可以按位進(jìn)行輸入或輸出，四個(gè)口共32根口線，用作位控制十分方便。P0口為三態(tài)雙向口，能帶8個(gè)TTL電路；P1、P2、P3口為準(zhǔn)雙向口，負(fù)載能力為4個(gè)TTL電路。5.1.1.1PO～P3接口功能

大多數(shù)口線都有雙重功能，具體介紹如下：

PO口—1.作為輸入/輸出口。

2.作為地址/數(shù)據(jù)總線,接外圍芯片時(shí)PO口分時(shí)輸出低8位地址與數(shù)據(jù)信號(hào)。P1口—1.作為輸入/輸出口。

2.在增強(qiáng)型(52系列)和ISP型(在系統(tǒng)編程型)中有如下功能:P1.0T2引腳,定時(shí)/計(jì)數(shù)器2外部計(jì)數(shù)脈沖輸入P1.1T2EX引腳,定時(shí)/計(jì)數(shù)器2觸發(fā)和方向控制P1.5MOSI引腳,在線系統(tǒng)編程數(shù)據(jù)輸入P1.6MISO引腳,在線系統(tǒng)編程數(shù)據(jù)輸出P1.7SCK引腳,在系統(tǒng)編程時(shí)鐘輸入

5.1.1PO～P3端口的功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)P2口—1.作為輸入/輸出口。

2.作為高8位地址總線。P3口—P3口為雙功能

1.作第一功能使用時(shí)，其功能為輸入/輸出口。

2.作第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如下表所示:

P3.7P3.6T1（定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.5T0（定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入）P3.4P3.3P3.2TXD（串行輸出線）P3.1RXD（串行輸入線）

P3.0第二功能

端口引腳

/INT0（外部中斷0輸入線）/INT1（外部中斷1輸入線）/WR

（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸入）/RD

（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸入）

四個(gè)端口的一位結(jié)構(gòu)見圖，同一個(gè)端口的各位具有相同的結(jié)構(gòu)。由圖可見，四個(gè)端口的結(jié)構(gòu)有相同之處：

依據(jù)每個(gè)端口的不同功能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)亦有不同之處，以下重點(diǎn)介紹不同之處。

都有兩個(gè)輸入緩沖器，分別受內(nèi)部讀鎖存器和讀引腳控制信號(hào)的控制。

都有鎖存器(即專用寄存器PO～P3)都是場(chǎng)效應(yīng)管輸出驅(qū)動(dòng)。

5.1.1.2端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)P0口的輸出驅(qū)動(dòng)電路由上拉場(chǎng)效應(yīng)管T1和驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)T2組成，控制電路包括一個(gè)與門，一個(gè)非門和一個(gè)模擬開關(guān)MUX。Q(a)P0口位結(jié)構(gòu)11讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制&T1T2VccP0.x引腳MUX2DQCLP0.x鎖存器1.PO口CPU發(fā)控制電平“0”封鎖與門，使T1管截止，同時(shí)使MUX開關(guān)同下面的觸點(diǎn)接通，使鎖存器的Q與T2柵極接通。CPU向端口輸出數(shù)據(jù)時(shí)，寫脈沖加在鎖存器的CL上、內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)經(jīng)反相，再經(jīng)T2管反相，PO口的引腳上出現(xiàn)正好和內(nèi)部總線同相的數(shù)據(jù)。由于輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)是漏極開路電路(因T1截止)，在作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻。輸入操作時(shí)，端口中兩個(gè)三態(tài)緩沖器用于讀操作。緩沖器2用于讀端口引腳數(shù)據(jù)。執(zhí)行端口讀指令時(shí)，讀引腳脈沖打開三態(tài)緩沖器2，于是端口引腳數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)緩沖器2到內(nèi)部總線。緩沖器1用于讀取鎖存器Q端的數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行“讀-修改-寫”指令(即讀端口信息，在片內(nèi)加以運(yùn)算修改后，再輸出到該端口的某些指令如：ANLPO，A指令)，即讀的是鎖存器Q的數(shù)據(jù)。這是為了避免錯(cuò)讀引腳的電平信號(hào)，例如用一根口線去驅(qū)動(dòng)一個(gè)晶體管基極，當(dāng)向口線寫“1”，晶體管導(dǎo)通，導(dǎo)通的PN結(jié)會(huì)把引腳的電平拉低，如讀引腳數(shù)據(jù)，則會(huì)讀為0，而實(shí)際上原口線的數(shù)據(jù)為1。因而采用讀鎖存器Q的值而避免錯(cuò)讀。究竟是讀引腳還是讀鎖存器，CPU內(nèi)部會(huì)自行判斷是發(fā)讀引腳脈沖還是讀鎖存器脈沖，讀者不必在意。應(yīng)注意:當(dāng)作輸入端口使用時(shí)，應(yīng)先對(duì)該口寫入“1”使場(chǎng)效應(yīng)管T2截止，再進(jìn)行讀入操作，以防場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，使引腳箝位到零，而引起誤讀。PO作I/O口使用:CPU及內(nèi)部控制信號(hào)為“1”，轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX打向上面的觸點(diǎn)，使反相器的輸出端和T2管柵極接通，輸出的地址或數(shù)據(jù)信號(hào)通過與門驅(qū)動(dòng)T1管，同時(shí)通過反相器驅(qū)動(dòng)T2管完成信息傳送，數(shù)據(jù)輸入時(shí)，通過緩沖器進(jìn)入內(nèi)部總線。當(dāng)PO口作地址/數(shù)據(jù)線使用

P1口作通用I/O口使用，因電路結(jié)構(gòu)上輸出驅(qū)動(dòng)部分接有上拉電阻。當(dāng)作輸入時(shí)，同P0一樣，要先對(duì)該口寫“1”。

Q2.P1口當(dāng)P2口作通用I/O口時(shí)，多路開關(guān)MUX倒向左；當(dāng)擴(kuò)展片外存貯器時(shí)，MUX開關(guān)打向右，P2口作高八位地址線輸出高八位地址信號(hào)。其MUX的的倒向是受CPU內(nèi)部控制的。

應(yīng)當(dāng)注意：當(dāng)P2口的幾位作地址線使用時(shí)，剩下的P2口線一般不能作I/O口線使用。3.P2口P2口的位結(jié)構(gòu)比P1多了一個(gè)轉(zhuǎn)換控制部分。

4.P3口P3口為雙功能I/O口，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中增加了第二輸入/輸出功能。1）當(dāng)作為普通I/O口使用時(shí)，第二輸出功能端保持“1”，打開與非門3，用法同P1口。2）當(dāng)作第二功能輸出時(shí)，鎖存器輸出為“1”打開與非門3，第二功能內(nèi)容通過與非門3和T送至引腳。3）輸入時(shí)，引腳的第二功能信號(hào)通過三態(tài)緩沖器4進(jìn)入第二輸入功能端。兩種功能的引腳輸入都應(yīng)使T截止，此時(shí)第二輸出功能端和鎖存器輸出端Q均為高電平。4）P3的各位如不設(shè)定為第二功能則自動(dòng)處于第一功能，在更多情況下，根據(jù)需要，把幾條口線設(shè)為第二功能，剩下的口線可作第一功能(I/O)使用，此時(shí)，宜采用位操作形式。1.如果單片機(jī)內(nèi)部有程序存貯器，不需要擴(kuò)展外部存貯器和I/O接口，單片機(jī)的四個(gè)口均可作I/O口使用。2.四個(gè)口在作輸入口使用時(shí)，均應(yīng)先對(duì)其寫“1”，以避免誤讀。3.P0口作I/O口使用時(shí)應(yīng)外接10K的上拉電阻，其它口則可不必。4.P2可某幾根線作地址使用時(shí)，剩下的線不能作I/O口線使用。5.P3口的某些口線作第二功能時(shí)，剩下的口線可以單獨(dú)作I/O口線使用。歸納四個(gè)并行口使用的注意事項(xiàng)如下：5.1.15.1.2編程舉例

例設(shè)計(jì)一電路，監(jiān)視某開關(guān)K，用發(fā)光二極管LED顯示開關(guān)狀態(tài)，如果開關(guān)合上，LED亮、開關(guān)打開，LED熄滅。分析：設(shè)計(jì)電路如圖如示。開關(guān)接在P1.1口線，LED接P1.0口線，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，P1.1為+5V，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為“1”，開關(guān)合上時(shí)P1.1電平為0V，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為“0”，這樣就可以用JB指令對(duì)開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

LED正偏時(shí)才能發(fā)亮，按電路接法，當(dāng)P1.0輸出“1”，LED正偏而發(fā)亮，當(dāng)P1.0輸出“0”，LED的兩端電壓為0而熄滅。下面舉例說明端口的輸入、輸出功能，其他功能的應(yīng)用實(shí)例在后面章節(jié)說明。LED--89S5189C51+5VVcc--EARST10uF

1KP1.089S51+5VP1.11K30P30PXTAL1XTAL2GND89C51K編程如下：

CLRP1.0；使發(fā)光二極管滅AGA:SETBP1.1；先對(duì)P1口寫入“1”JBP1.1，LIG；開關(guān)開，轉(zhuǎn)LIGSETBP1.0；開關(guān)合上，二極管亮SJMPAGALIG:CLRP1.0；開關(guān)開，二極管滅

SJMPAGA

在上述電路圖中二極管亮度不夠，按下面兩種電路接法，增加了驅(qū)動(dòng)能力，二極管更亮些。接成灌電流形式：+5VP1.0LEDP1.0+5VLED1例在下圖中P1.4～P1.7接四個(gè)發(fā)光二極管LED,P1.0～P1.3接四個(gè)開關(guān)，編程將開關(guān)的狀態(tài)反映到發(fā)光二極管上。111189C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V+5V1K×4330×4EAORG0000HABC:MOVP1,#0FH;高四位滅，低四位送“1”MOVA,P1;讀P1口引腳開關(guān)狀態(tài)至ASWAPA;低四位開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到高四位

ANLA,#0F0H;保留高四位

MOVP1,A;從P1口輸出

SJMPABC;循環(huán)上述程序中每次讀開關(guān)之前，輸入位都先置“1”，保證了開關(guān)狀態(tài)的正確讀入。編程如下：例用P1.0輸出1KHz和500Hz的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，作報(bào)警信號(hào)，要求1KHz信號(hào)響100ms，500Hz信號(hào)響200ms，交替進(jìn)行，P1.7接一開關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)開關(guān)合上響報(bào)警信號(hào)，當(dāng)開關(guān)斷開告警信號(hào)停止，編出程序。

分析：500Hz信號(hào)周期為2ms，信號(hào)電平為每1ms變反1次。1KHz的信號(hào)周期為1ms，信號(hào)電平每500μS變反1次，編一個(gè)延時(shí)500μS子程序，延時(shí)1ms只需調(diào)用2次。用R2控制音響時(shí)間長(zhǎng)短，A作音響頻率的交換控制的標(biāo)志。A=FF時(shí)產(chǎn)生1KHz信號(hào)，A=0時(shí)產(chǎn)生500Hz信號(hào)。P1.0波形圖1ms1ms100個(gè)T(變反200次即200ms)。。。。500μS500μS100個(gè)T(變反200次即100ms)TT

ORG0100HCLRA；A作1KHz，500Hz轉(zhuǎn)換控制BEG:JBP1.7,＄；檢測(cè)P1.7的開關(guān)狀態(tài)

MOVR2,#200；開關(guān)閉合報(bào)警，R2控制音響時(shí)間DV：CPLP1.0CJNEA,#0FFH,N1；A≠FFH，延時(shí)500μS

ACALLD500；A=FFH;延時(shí)1msP1.0變反N1：ACALLD500DJNZR2，DVCPLASJMPBEGD500:MOVR7,#250；延時(shí)500μS子程序

DJNZR7,＄

RETEND5.1.25.1.3用并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示器和鍵盤電路

鍵盤和顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸入輸出裝置。LED數(shù)碼顯示器是常用的顯示器之一，下面介紹用單片機(jī)并行口設(shè)計(jì)LED數(shù)碼顯示電路和鍵盤電路的方法。LED數(shù)碼顯示電路：1）LED原理；2）數(shù)碼管接口鍵盤電路1.LED顯示器及其原理

LED有著顯示亮度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，最常用的是七段式LED顯示器，又稱數(shù)碼管。七段LED顯示器內(nèi)部由七個(gè)條形發(fā)光二極管和一個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，根據(jù)各管的亮暗組合成字符。常見LED的管腳排列見圖4(a)。其中COM為公共點(diǎn)，根據(jù)內(nèi)部發(fā)光二極管的接線形式，可分成共陰極型圖4(b)和共陽(yáng)極型圖4(c)。LED數(shù)碼管的g～a七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不能發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，顯然共陽(yáng)極和共陰極的字形碼是不同的，其字形碼見下表。LED數(shù)碼管每段需10～20ma的驅(qū)動(dòng)電流，可用TTL或CMOS器件驅(qū)動(dòng)。字形碼的控制輸出可采用硬件譯碼方式，如采用BCD7段譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48、74LS49、CD4511(共陰極)或74LS46、74LS47、CD4513(共陽(yáng)極)也可用軟件查表方式輸出。5.1.3.1用并行口設(shè)計(jì)LED顯示電路abcdefgdp(a)(b)(c)cdedp12345678910abfgcomcomabcefabcdefgdpcomcom圖4顯示字符段符號(hào)十六進(jìn)制代碼dpgfedcba共陰共陽(yáng)0123456789ABCDEFHP0000000000000000010011111011110111111000111011111011111010001010111111111011011011011110001101111111110100001111100111100100011011011111101011113FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H76HF3HC0F9A4B0999282F880908883C6A18684FFBF

2.LED數(shù)碼管的接口數(shù)碼管的接口有靜態(tài)接口和動(dòng)態(tài)接口。靜態(tài)接口為固定顯示方式，無閃爍，其電路可采用一個(gè)并行口接一個(gè)數(shù)據(jù)管，數(shù)碼管的公共端按共陰或共陽(yáng)分別接地或Vcc。這種接法占用接口多，如果PO口和P2口要用作數(shù)據(jù)線和地址線，僅用單片機(jī)的并行口就只能接二個(gè)數(shù)碼管。也可以用串行接口的方法接多個(gè)數(shù)碼管，使之靜態(tài)顯示.

動(dòng)態(tài)接口采用各數(shù)碼管循環(huán)輪流顯示的方法，當(dāng)循環(huán)顯示頻率較高時(shí)，利用人眼的暫留特性，看不出閃爍顯示現(xiàn)象，這種顯示需要一個(gè)接口完成字形碼的輸出(字形選擇)，另一接口完成各數(shù)碼管的輪流點(diǎn)亮(數(shù)位選擇)。

例如圖5是接有五個(gè)共陰極數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示接口電路，用74LS373接成直通的方式作驅(qū)動(dòng)電路，陰極用非門74LS04反相門驅(qū)動(dòng)，字形選擇由P1口提供，位選擇由P3口控制。當(dāng)P3.0～P3.4輪流輸出1時(shí)，五個(gè)數(shù)碼管輪流顯示。P1.7接開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打向位置“0”時(shí)，顯示“12345”字樣，當(dāng)開關(guān)打向“1”時(shí)，顯示“HELLO”字樣，程序清單如下：1211111+5VVcc/EARSTP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4XTAL1XTAL2GND89C51Q0Q6/OED0D6G373ag圖5接五個(gè)共陰極數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示接口vcc

匯編語(yǔ)言編程：

ORG1000HMOVP3，#0；清顯示TEST:SETBP1.7JBP1.7，DIR1；檢測(cè)開關(guān)

MOVDPTR，#TAB1;開關(guān)置于1，‘12345’字形表頭地址

SJMPDIRDIR1:MOVDPTR，#TAB2;開關(guān)置于2，“HELLO”字形表頭DIR:MOVR0，#0；R0存字形表偏移量

MOVR1，#01；R1置數(shù)碼表位選代碼NEXT:MOVA，R0MOVCA，@A+DPTR;查字形碼表1MOVP1，A；送P1口輸出

MOVA，R1MOVP3，A；輸出位選碼

ACALLDAY；延時(shí)

INCR0；指向下一位字形

RLA；指向下一位

MOVR1，ACJNER1，#20H，NEXT；五個(gè)數(shù)碼管顯示完?SJMPTESTDAY:MOVR6，#20；

延時(shí)20ms子程序DL2:MOVR7，#7DHDL1:NOPNOPDJNZR7，DL1DJNZR6，DL2RETTAB1:DB06H,5BH,4FH,66H,6DH；“1～5”的字形碼TAB2:DB78H,79H,38H,38H,3FH；“HELLO”的字形碼

END5.1.3.1鍵盤是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的輸入設(shè)備，當(dāng)按鍵少時(shí)可接成線性(獨(dú)立)鍵盤，當(dāng)按鍵較多時(shí)，這樣的接法占用口線較多。將按鍵接成矩陣的形式，可以節(jié)省口線，例如兩個(gè)接口可按8*8的形式接64個(gè)按鍵。每個(gè)按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識(shí)別這個(gè)按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個(gè)按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端通過電阻接Vcc(列)、而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實(shí)現(xiàn)的。5.1.3.2用并行口設(shè)計(jì)鍵盤電路掃描鍵盤處理程序的任務(wù)是：1）確定有無鍵按下；2）判哪一個(gè)鍵按下；3）鍵的功能是什么；4）還要消除按鍵在閉合或斷開時(shí)的抖動(dòng)。兩個(gè)并行口中，一個(gè)輸出掃描碼，使按鍵逐行動(dòng)態(tài)接地(稱行掃描)，另一個(gè)并行口輸入按鍵狀態(tài)(稱回饋信號(hào)，鍵盤的列值)，由行掃描值和回饋信號(hào)共同形成鍵編碼而識(shí)別按鍵、通過軟件查表，查出該鍵的功能。也可由硬件編碼器完成鍵的編碼。下圖中，用8XX51的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0～P1.3作輸出線，以P1.4～P1.7作輸入線，鍵盤掃描程序的流程如圖5.7所示。Y返回鍵編碼讀P1.4～P1.7值置行掃描初值掃描位從P1口輸出P1口的高四位和低四位相或得鍵編碼掃到最后一行?NN(有鍵按下）N開始P1.0～P1.3輸出0延時(shí)去抖動(dòng)P1.4～P1.7全為1?P1.4～P1.7全為1?YYY(無鍵按下)對(duì)鍵盤的程序流程圖說明如下：當(dāng)P1.0～P1.3輸出0時(shí)，如無鍵按下，P1.4～P1.7的輸入值均為“1”，如果其中有一個(gè)不是“1”，說明有鍵按下，再使P1.0～P1.3逐個(gè)輸出零(行掃描)，檢查P1.4～P1.7的輸入值有無零，從而查出是哪行哪列的鍵按下。在判按鍵時(shí)，按鍵有抖動(dòng)，可采用延時(shí)后再重讀以跳過抖動(dòng)時(shí)段(也可用R-S觸發(fā)器閂鎖電路硬件消抖，但這樣電路復(fù)雜，在矩陣鍵盤中不采用)。程序清單如下：

ORG0000HTEST:MOVP1,#0F0H；P1.0～P1.3輸出0,P1.4～P1.7輸出1,作輸入位

MOVA,P1；讀鍵盤，檢測(cè)有無鍵按下

ANLA,#0F0H；屏蔽P1.0～P1.3，檢測(cè)P1.4～P1.是否全為1CJNEA,#0F0H,HAVE；P1.4～P1.7不全為1，有鍵按下

SJMPTEST；P1.4～P1.7全為1，無鍵按下，重檢測(cè)鍵盤HAVE:MOVA,#0FE；有鍵按下，逐行掃描鍵盤，置掃描初值NEXT:MOVB,A；掃描碼暫存于BMOVP1,A；輸出掃描碼READ:MOVA,P1；讀鍵盤

ANLA,#0F0H；屏蔽P1.0～P1.3,檢測(cè)P1.4～P1.是否全為1CJNEA,＃0F0H,YES；P1.4～P1.7不全為1，該行有鍵按下

MOVA,B；被掃行無鍵按下，準(zhǔn)備查下一行

RLA；置下一行掃描碼

CJNEA,#0EFH,NEXT；未掃到到最后一行循環(huán)

YES:ACALLDAY；延時(shí)去抖動(dòng)AREAD:MOVA,P1；再讀鍵盤

ANLA,#0F0H；屏蔽P1.0～P1.3，保留P1.4～P1.7(列碼)MOVR2,A；暫存列碼

MOVA,BANLA,#0FH；取行掃描碼

ORLA,R2；行碼、列碼合并為鍵編碼YES1:MOVB,A；鍵編碼存于BLJMPSAM38；轉(zhuǎn)鍵分析處理程序…5.1.3.25.1.35.1.4并行接口小結(jié)

1.四個(gè)并行口均可作為輸入輸出接口使用，但又有各自的特點(diǎn)。因PO口是數(shù)據(jù)線和低八位的地址線，因此不用它作輸入/輸出接口，而是用它傳輸數(shù)據(jù)和低八位的地址信息，除非在不接其他外圍芯片的情況下才作I/O接口使用，此時(shí)由于內(nèi)部漏極開路，需外接上拉電阻。四個(gè)口的使用特點(diǎn)是本章的重點(diǎn)。2.當(dāng)并行口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)對(duì)所用的口線寫“1”，使其內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管截止，防止誤讀。寫“1”以后不影響讀引腳指令，因?yàn)樽x入的信息是經(jīng)緩沖器2(見圖5)進(jìn)入CPU的，而不是讀的鎖存器。3.在應(yīng)用設(shè)計(jì)中應(yīng)理解，計(jì)算機(jī)內(nèi)由數(shù)字電路組成只存在兩種TTL電平，高電平3.5～5V和低電平0V，對(duì)應(yīng)著的數(shù)字為“1”和“0”。外設(shè)的狀態(tài)要通過電路轉(zhuǎn)換成高、低電平，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別(如開關(guān)電路)。計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)“1”即輸出3.5V～5V，輸出數(shù)據(jù)“0”即輸出0V，根據(jù)外設(shè)需要的電平要求輸出“1”或“0”數(shù)據(jù)，這就是程序控制外設(shè)的本質(zhì)。

并行接口是單片機(jī)用得最多的部分，可直接接外部設(shè)備(要注意電平的匹配)。本章以最簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室最容易實(shí)現(xiàn)的外部設(shè)備—開關(guān)和發(fā)光二極管為例說明并行口的應(yīng)用設(shè)計(jì)，其他外設(shè)的測(cè)控原理與其一樣。5.1.4在CPU和外設(shè)交換信息時(shí)，存在著快速CPU和慢速外設(shè)間的矛盾，機(jī)器內(nèi)部有時(shí)也可能出現(xiàn)突發(fā)事件，為此，計(jì)算機(jī)中通常采用中斷技術(shù)。中斷:CPU和外設(shè)并行工作，當(dāng)外設(shè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(或有某種突發(fā)事件發(fā)生)時(shí)向CPU提出請(qǐng)求，CPU暫停正在執(zhí)行的程序轉(zhuǎn)而為該外設(shè)服務(wù)(或處理緊急事件)，處理完畢再回到原斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原程序。中斷源:引起中斷的原因,中斷申請(qǐng)的來源，中斷源可以是I/O設(shè)備、故障、時(shí)鐘、調(diào)試中人為設(shè)置。中斷優(yōu)先級(jí):當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)向CPU申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU優(yōu)先響應(yīng)最需緊急處理的中斷請(qǐng)求，處理完畢再響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別較低的，這種預(yù)先安排的響應(yīng)次序。中斷的嵌套:在中斷系統(tǒng)中，高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求能中斷正在進(jìn)行的較低級(jí)的中斷源處理，本章將討論MCS51系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)。5.2MCS－51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)5.2.18XX51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8XX51有5個(gè)中斷源，3個(gè)在片內(nèi)，2個(gè)在片外，它們?cè)诔绦虼尜A器中有固定的中斷入口地址，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷時(shí)，硬件自動(dòng)形成這些地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套；符號(hào)

名稱中斷引起原因中斷服務(wù)程序入口INT0

外部中斷0P3.2引腳的低電平或下降沿信號(hào)0003HINT1

外部中斷1P3.3引腳的低電平或下降沿信號(hào)0013HT0定時(shí)器0中斷定時(shí)計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)回零溢出000BHT1定時(shí)器1中斷定時(shí)計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)回零溢出001BHTI/RI串行口中斷串行通信完成一幀數(shù)據(jù)發(fā)送或接收引起中斷0023H8XX51有5個(gè)中斷源，其符號(hào)、名稱、產(chǎn)生條件及中斷服務(wù)程序的入口地址如下表。5.2.2.1中斷源5.2.2.15.2.2.2中斷控制的有關(guān)寄存器(1)中斷的允許和禁止——中斷控制寄存器IE

IE寄存器的各位對(duì)應(yīng)相應(yīng)的中斷源，如果允許該中斷源中斷則該位置1，禁止中斷則該位置0；IE可以位尋址。INT0允/禁T0允/禁INT1允/禁T1允/禁串行口允/禁不用不用中斷總控允/禁

EX0ET0EX1ETIES--EAEA：中斷總控開關(guān)，是CPU是否響應(yīng)中斷的前提。

EA=1，CPU開中斷;EA=0，CPU關(guān)中斷。ES：串行口中斷允許位，

ES=1，允許串行口中斷；ES=0，禁止串行口中斷。ET1：定時(shí)器T1中斷允許位，

ET1=1，允許T1計(jì)數(shù)溢出中斷；ET1=0，禁止T1中斷。ET0：定時(shí)器T0中斷允許位,ET0=1，允許T1計(jì)數(shù)溢出中斷；ET0=0，禁止T0中斷。EX1：外部中斷INT1允許位，

EX1=1，允許INT1中斷；EX1=0，禁止INT1中斷。EX0：外部中斷INT0允許位，

EX0=1，允許INT0中斷；EX0=0，禁止INT0中斷。說明：

IT0和IT1為外中斷INT0

和INT1中斷觸發(fā)方式選擇，若選下降沿觸發(fā)則相應(yīng)位置1；若選低電平觸發(fā)，IT相應(yīng)位置0。某中斷源有中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置1，無中斷請(qǐng)求，該中斷標(biāo)志置0TR0

和TR1

為定時(shí)器T0和T1工作啟動(dòng)和停止控制。INT0方式下沿/低電平INT0請(qǐng)求有/無INT1方式下沿/低電平INT1請(qǐng)求有/無T0工作啟/停T0請(qǐng)求有/無T1工作啟/停T1請(qǐng)求有/無IT0IE0IT1IE1TR0TF0TR1TF1(2)中斷請(qǐng)求標(biāo)志及外部中斷方式選擇寄存器TCON(3)中斷優(yōu)先級(jí)管理寄存器IP

------------PSPT1PX1PT0PX0無用位無用位無用位串行口高/低T1高/低INT1高/低T0高/低INT0高/低T0INT0INT1T1串行口當(dāng)某幾個(gè)中斷源在IP寄存器相應(yīng)位同為1或同為零時(shí)，由內(nèi)部查詢確定優(yōu)先級(jí)，查詢的順序是：CPU優(yōu)先響應(yīng)先查詢的中斷請(qǐng)求五個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)別由IP寄存器管理，相應(yīng)位置1，則該中斷源優(yōu)先級(jí)別高，置0的優(yōu)先級(jí)別低。MCS_51系列單片機(jī)的中斷結(jié)構(gòu)如圖所示。

5.2.15.2.2.2

5.2.2中斷響應(yīng)過程

一、中斷處理過程中斷處理過程分為四個(gè)階段：中斷請(qǐng)求，中斷響應(yīng)，中斷處理、中斷返回。MCS－51系列單片機(jī)的中斷過程流程如圖所示。中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)過程由硬件自動(dòng)完成。中斷服務(wù)程序應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行編寫。程序中要注意保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷返回是通過執(zhí)行一條RETI中斷返回指令，使堆棧中被壓入的斷點(diǎn)地址送PC，從而返回主程序的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行主程序。另外RETI還有恢復(fù)優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器的作用，因此不能以RET指令代替“RETI”指令。NNYYYN執(zhí)行指令中斷標(biāo)志1?(中斷請(qǐng)求?)指令最后一個(gè)T周期?EA=1?允許位=1?CPU判別優(yōu)先權(quán),響應(yīng)優(yōu)先權(quán)高的中斷斷點(diǎn)的PC進(jìn)棧,中斷服務(wù)入口地址送PC撤除中斷標(biāo)志中斷服務(wù)中斷返回,斷點(diǎn)出棧送PC

中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回若某個(gè)中斷源通過編程設(shè)置，處于被打開的狀態(tài)，并滿足中斷響應(yīng)的條件，然而下面三種情況單片機(jī)不響應(yīng)此中斷：①當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令沒執(zhí)行完；②當(dāng)前響應(yīng)了同級(jí)或高級(jí)中斷；③正在操作IE、IP中斷控制寄存器或執(zhí)行RETI指令。在正常的情況下，從中斷請(qǐng)求信號(hào)有效開始，到中斷得到響應(yīng)，通常需要3個(gè)機(jī)器周期到8個(gè)機(jī)器周期。對(duì)電平觸發(fā)的外部中斷，CPU在響應(yīng)中斷時(shí)也不會(huì)自動(dòng)清除中斷標(biāo)志，因此，在CPU響應(yīng)中斷后應(yīng)立即撤除INT1或INT0的低電平信號(hào)。對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0、T1的溢出中斷，CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF0和TF1。對(duì)邊沿觸發(fā)的外部中斷INT1和INT0，CPU響應(yīng)中斷后硬件自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0和IE1。對(duì)于串行口中斷，CPU響應(yīng)中斷后，沒有用硬件清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI、RI，即這些中斷標(biāo)志不會(huì)自動(dòng)清除，必須用軟件清除，這是在編串行通信中斷服務(wù)中應(yīng)該注意的。二、中斷請(qǐng)求的撤除CPU響應(yīng)中斷后，應(yīng)撤除該中斷請(qǐng)求標(biāo)志，否則會(huì)再次中斷。5.2.25.2.3中斷的程序設(shè)計(jì)

用戶對(duì)中斷的控制和管理，實(shí)際是對(duì)4個(gè)與中斷有關(guān)的寄存器IE、TCON、IP、SCON進(jìn)行控制或管理。這幾個(gè)寄存器在單片機(jī)復(fù)位時(shí)是清零的，因此必須根據(jù)需要對(duì)這幾個(gè)寄存器的有關(guān)位進(jìn)行預(yù)置。在中斷程序的編制中應(yīng)注意：開中斷總控開關(guān)EA，置位中斷源的中斷允許位。對(duì)外部中斷INT0、INT1應(yīng)選擇中斷觸發(fā)方式。編寫中斷服務(wù)程序，并注意用保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回時(shí)，丟失原寄存器、累加器中的信息。多個(gè)中斷源中斷，應(yīng)設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)，預(yù)置IP。若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時(shí)禁止更高優(yōu)先級(jí)中斷，可以采用軟件關(guān)CPU中斷．或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前再開放中斷。匯編語(yǔ)言的中斷服務(wù)程序按規(guī)定的中斷矢量地址存入，由于五個(gè)中斷矢量地址0003H、000BH、0013H、001BH、0023H之間相距很近，往往裝不下一個(gè)中斷服務(wù)程序，通常將中斷服務(wù)程序安排在程序存貯器的其他地址空間，而在矢量地址的單元中安排一條轉(zhuǎn)移指令。一、匯編語(yǔ)言中斷程序的設(shè)計(jì)例在圖6.3中P1.4～P1.7接有四個(gè)發(fā)光二極管，P1.0～P1.3接有四個(gè)開關(guān)，消抖電路用于產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，當(dāng)消抖電路的開關(guān)來回拔動(dòng)一次將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，通過INT0向CPU申請(qǐng)中斷，要求：初時(shí)發(fā)光二極管全黑，每中斷一次，P1.0～P1.3所接的開關(guān)狀態(tài)反映到發(fā)光二極管上，且要求開關(guān)斷開的對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮，編程如下：×、×

ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPWBIORG0030HMAIN:MOVP1，#0FH

SETBIT0

SETBEX0SETBEASJMP$WBI：MOVP1，#0FHMOVA，P1SWAPAMOVP1，ARETIEND此例的執(zhí)行現(xiàn)象是，每重置一次四個(gè)開關(guān)的開、合狀態(tài)，四個(gè)發(fā)光二極管維持原來的亮、滅狀態(tài)，僅當(dāng)來回拔動(dòng)消抖電路開關(guān)后，產(chǎn)生了中斷，發(fā)光二極管才反映新置的開關(guān)狀態(tài)。

例89C51的P1口接一個(gè)共陰極的數(shù)碼管，利用消抖開關(guān)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)，每來回拔動(dòng)一次開關(guān)，產(chǎn)生一次中斷，用數(shù)碼管顯示中斷的次數(shù)(最多不超過15次)。ORG0000HAJMPMAINORG0013HAJMPINT1ORG0030HMAIN：SETBIT1SETBEX1SETBEAMOVR0，#0MOVA，#3FHAL1：MOVP1，AAL2：CJNER0，#0FH，AL1MOVR7，#0FFH

DJNZR7，＄

MOVP1，#0；關(guān)顯示

CLREA；關(guān)中斷

SJMP＄；結(jié)束INT1：INCR0；中斷次數(shù)加1