單片機原理課件第5章 單片機的中斷與定時

第5章單片機的中斷與定時

[中斷篇]

5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.4中斷源擴展中斷系統(tǒng)及其應(yīng)用專心看書中又能愉快地看書了插入書簽（中斷看書，記下中斷位置）開門（執(zhí)行中斷）咚~咚~咚~（中斷請求）根據(jù)書簽找到中斷位置繼續(xù)看書去開門（響應(yīng)中斷）5.1中斷的基本概念1.什么是中斷？引入中斷的益處？

中斷（Interrupt）：當CPU正在處理某項事務(wù)時，如果內(nèi)部或外部發(fā)生了緊急事件，

CPU暫停正在處理的工作，而去迅速處理緊急事件，待處理完后再回到原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來被中止的程序。斷點中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回主程序在計算機系統(tǒng)中引入中斷機制的益處：1）實現(xiàn)分時操作。提高CPU的效率，解決CPU與外設(shè)之間速度不匹配的問題；

2）實現(xiàn)實時響應(yīng)，及時處理隨機產(chǎn)生的事件；3）及時處理故障，提高系統(tǒng)可靠性。如處理設(shè)備故障，電源突然掉電等問題。

及時處理特殊事件5.1中斷的基本概念2.什么是中斷源？如何申請中斷？

中斷源：發(fā)出中斷請求的設(shè)備和電路

中斷信號形式：電平信號或邊沿信號5.1中斷的基本概念3.中斷響應(yīng)？中斷服務(wù)程序？4.什么是中斷嵌套？什么是中斷優(yōu)先？5.什么是中斷等待？什么是中斷丟失？斷點中斷響應(yīng)中斷服務(wù)中斷返回主程序5.1中斷的基本概念5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.4中斷源擴展5.2.1MCS-51單片機中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外部中斷(2個)：外部中斷0和外部中斷1定時/計數(shù)器中斷(2個)串行口中斷(1個)通過SFR進行中斷控制兩級中斷優(yōu)先級，可以形成嵌套中斷標志位5.2MCS-51中斷系統(tǒng)CPU在每個機器周期的S5P2對/INTx引腳進行查詢，并對IEx的狀態(tài)進行刷新。一、概述

中斷源：5個

優(yōu)先級別：2級二、中斷控制寄存器（SFR）TCON：

存放中斷標志（IE0,IE1,TF0,TF1），

選擇外部中斷信號觸發(fā)類型（IT0，IT1）SCON：

存放中斷標志TI、RIIE：

中斷允許寄存器，決定CPU是否屏蔽中斷申請。IP：

中斷優(yōu)先級別寄存器，設(shè)定中斷的優(yōu)先級別。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)外部中斷觸發(fā)方式如何選擇？

觸發(fā)方式分為：電平和邊沿兩種，由ITx（IT0，IT1）控制。如何開放和禁止中斷？

由IE控制。如何設(shè)置中斷的優(yōu)先級？（同級優(yōu)先、不同級優(yōu)先）

由IP控制。如何知道存在中斷申請？有哪些中斷標志位？

CPU定時查詢中斷標志的狀態(tài)，若標志為1，表示有中斷。

中斷標志包括：IE0，IE1，TF0，TF1，TI，RI中斷標志何時會被自動清零？

一般情況下：CPU完成中斷響應(yīng)，開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序以前會清除對應(yīng)的中斷標志。

特殊情況是：CPU不會自動清除RI，TI標志，因為他們共用一個中斷矢量入口。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)TCON:TimerController5.2MCS-51中斷系統(tǒng)SCON:Serialportcontroller5.2MCS-51中斷系統(tǒng)IP:Interruptpriority5.2MCS-51中斷系統(tǒng)同級優(yōu)先級別定義：5.2MCS-51中斷系統(tǒng)IE：Interruptenable5.2MCS-51中斷系統(tǒng)1）上電復(fù)位時中斷系統(tǒng)的初始工作狀態(tài)是怎樣的？2）上電復(fù)位時/INT0、/INT1為哪種觸發(fā)方式？3）上電復(fù)位時優(yōu)先級別最高的是誰？最低的是誰？4）中斷是開放的？還是禁止的？5）如何使RX/TX的優(yōu)先級別高于其它中斷？5.2MCS-51中斷系統(tǒng)5.2MCS-51中斷系統(tǒng)三、中斷矢量入口地址

P22中斷矢量入口地址：與中斷源綁定，不可改變。矢量入口地址間隔：8字節(jié)5.2MCS-51中斷系統(tǒng)四、中斷響應(yīng)條件和時間

P.108-109CPU響應(yīng)中斷的3個基本條件是什么？在哪3種情況下CPU會拖延對中斷申請的響應(yīng)？中斷響應(yīng)的任務(wù)是什么？CPU響應(yīng)中斷需要多長時間？5.2MCS-51中斷系統(tǒng)1.中斷響應(yīng)條件

基本條件1）存在中斷申請2）CPU開放總中斷，即EA=13）對應(yīng)中斷源中斷開放

阻斷CPU迅速響應(yīng)中斷的三種情況：1）當前指令未執(zhí)行完；2）正在執(zhí)行同級或高級中斷；3）當前指令為RETI，或訪問IE、IP的指令。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)可以理解為：1）當前指令執(zhí)行完后，CPU才會響應(yīng)中斷；2）同級中斷不能打斷同級中斷；低級中斷不能打斷高級中斷；但高級中斷可以打斷低級中斷。3)當前指令是RETI，或訪問IE、IP的指令時，不僅僅當前指令要執(zhí)行完才能響應(yīng)中斷，而且還要外帶執(zhí)行一條指令。5.2MCS-51中斷系統(tǒng)中斷響應(yīng)的任務(wù)1）置位對應(yīng)的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器，

表明CPU進入中斷服務(wù)狀態(tài)，開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。2）中斷系統(tǒng)硬件生成LCALL，控制PC跳轉(zhuǎn)到中斷入口。3）清除中斷標志（除RI、TI以外，即不會清除RI和TI標志）。3.中斷響應(yīng)時間

中斷響應(yīng)時間：指CPU查詢到有效中斷標志后，PC轉(zhuǎn)移到矢量入口的時間。SeeAlso2-index80C51_FAM_HARDWARE_1P.17C3C4C5C6C7C8C9RETIC1MULLCALL查詢到中斷標志C2一般情況下中斷響應(yīng)時間為3－8cycles五、CPU對外部中斷申請信號的要求高電平和低電平的持續(xù)時間不可短于一個機器周期！

5.2MCS-51中斷系統(tǒng)5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.4中斷源擴展5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計1.中斷結(jié)構(gòu)初始化：選擇觸發(fā)方式、開放中斷

理解以下指令的作用：

MOVSP,#40H；設(shè)置堆棧指針

SETBIT0；設(shè)外部中斷0為負跳變觸發(fā)方式SETBEX0；允許外部中斷0中斷SETBEA

；

開放CPU中斷ISR：InterruptServiceRoutine，中斷服務(wù)程序2.中斷服務(wù)程序設(shè)計例：外部中斷的應(yīng)用

ctupdn.asm利用外部中斷0、1設(shè)計一個加1、減1計數(shù)器要求：按動開關(guān)K1實現(xiàn)加1計數(shù)；按動K2實現(xiàn)減1計數(shù)硬件連線：/INT0(P3.2引腳)/INT1(P3.3引腳)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計主流程：/INT0中斷服務(wù)流程：/INT1中斷服務(wù)流程：5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計注意：1.中斷矢量入口的處理方法2.中斷程序調(diào)試方法3.中斷標志的變化過程4.RETI與RET的區(qū)別討論：

1.執(zhí)行中斷服務(wù)流程需要多長時間？2.在開關(guān)撥動過程中能夠正常計數(shù)嗎？3.如何避免重復(fù)中斷？5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計1）電平觸發(fā)方式下如何避免重復(fù)中斷?有哪些方法？2）在電平觸發(fā)方式下中斷會丟失嗎?3）在邊沿觸發(fā)方式下應(yīng)注意什么問題？5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計按鍵抖動問題：5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計解決方案----電平觸發(fā)方式下避免重復(fù)中斷的方法（

參見教材胡乾斌----P145-147）方法一：

在中斷服務(wù)程序中通過P1.0端口輸出負脈沖，撤銷外部設(shè)備發(fā)出的中斷申請。5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計方法二：利用RS觸發(fā)器消除抖動（硬件消抖）5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計例題5.1：銀行玻璃門的自動開啟控制基本原理：利用按鍵模擬有人靠近玻璃門，產(chǎn)生脈沖，并向MCU發(fā)出中斷申請。由P1.0輸出低電平模擬開門操作。由P1.2輸出負脈沖清除中斷申請。5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.1中斷的基本概念5.2MCS-51的中斷系統(tǒng)5.3中斷應(yīng)用程序設(shè)計5.4中斷源擴展

中斷源的擴展方法：利用中斷與查詢相結(jié)合的方法利用（片上）定時/計數(shù)器擴展外部中斷5.4中斷源擴展

問題只有2個外部中斷源，不能滿足有多個外部中斷申請的情況。也就是說當有2個以上中斷源時，它的中斷輸入端就不夠了。擴展方法：可以采用中斷與查詢相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。？如何解決5.4中斷源擴展設(shè)計思想：多個中斷源共用一個中斷矢量入口，在ISR中，利用軟件逐個查詢。INT0INT1P1.3P1.2P1.1P1.0+5VIR1IR2IR3IR4OC門通過門電路產(chǎn)生一個中斷請求信號送給/INT1。多個中斷源輸入線連接到P1口，CPU在中斷服務(wù)程序中查詢識別5.3.2中斷擴展采用了OC門構(gòu)成的線與結(jié)構(gòu)？如何解決查詢法：有多個外部中斷請求源時，按輕重緩急程度進行排隊，最高優(yōu)先級的中斷源直接輸入到/INT0，其余的中斷源用查詢法擴展連接到/INT1。問題：MCS-51單片機只有兩個優(yōu)先級,遇到有多個外部中斷怎么辦？進入中斷處理程序后，通過I/O口來查詢識別中斷源，程序查詢的次序由中斷源的輕重緩急來決定。5.3.2中斷擴展INT0INT1P1.3P1.2P1.1P1.0+5VIR1IR2IR3IR4OC門IR0最高優(yōu)先級的中斷源直接輸入到/INT0IR1，IR2，IR3，IR4公用/INT1

5.3.2中斷擴展ORG0013HLJMPINT1......INT1: PUSHPSWPUSHACCJBP1.0,IR1JBP1.1,IR2JBP1.2,IR3JBP1.3,IR4GOBACK: POPACCPOPPSWRETIIR1:;

INT1中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACKIR2:;INT2中斷服務(wù)程序...... AJMPGOBACKIR3:;INT3中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACKIR4:;INT4中斷服務(wù)程序

......

AJMPGOBACK中斷入口地址排隊查詢執(zhí)行中斷程序中斷返回5.3.2中斷擴展1）中斷申請電平高有效，還是低有效？2）如何判斷IR1-IR4的中斷優(yōu)先級別？3）若使IR4的優(yōu)先級別高于IR1應(yīng)如何修改程序？1.中斷的基本概念中斷、中斷源、中斷優(yōu)先、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)、中斷返回本章小結(jié)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點中斷請求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回RETI主程序外部中斷(2個)：外部中斷0和外部中斷1定時/計數(shù)器中斷(2個)：定時/計數(shù)器中斷0和定時/計數(shù)器中斷1串行口中斷(1個)通過SFR進行中斷控制兩級中斷優(yōu)先級，可以形成嵌套中斷標志位2MCS-51單片機中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本章小結(jié)51單片機的中斷源、中斷優(yōu)先級別與中斷結(jié)構(gòu)相關(guān)的SFR與外部中斷相關(guān)的信息：

中斷標志位：IE0，IE1

外部中斷類型選擇位：IT0、IT1

中斷允許：EA