單片機(jī)原理與應(yīng)用課件

單片機(jī)原理與應(yīng)用課件第1頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一

中斷系統(tǒng)中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過程中，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因，而必須中止原來程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束之后，再回來繼續(xù)執(zhí)行被中止的原程序的過程?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》第2頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第3頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷的種類

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》能引起中斷的原因是多樣的，要求CPU進(jìn)行處理的任務(wù)很多，為了更好地滿足整個(gè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，有必要對(duì)中斷進(jìn)行分類。通常，按引起中斷的原因與CPU的關(guān)系分為外部中斷和內(nèi)部中斷兩大類。第4頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷是由CPU以外的原因引起的。這類中斷通過硬件電路向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，因此將這類中斷稱為硬件中斷。外部中斷常用于外部設(shè)備和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送或人機(jī)交互等場(chǎng)合。外部中斷《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第5頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一①輸入/輸出設(shè)備及外存儲(chǔ)設(shè)備；②定時(shí)器或計(jì)數(shù)器電路；③電源故障等。外部中斷的中斷源《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第6頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷是指由CPU內(nèi)部原因引起的中斷。這類中斷發(fā)生在CPU的內(nèi)部，因此稱為內(nèi)部中斷。內(nèi)部中斷可分為陷阱中斷和軟件中斷。①陷阱中斷是指由CPU內(nèi)部事件引起的中斷，如程序執(zhí)行中的故障，或CPU內(nèi)部的硬件故障等。②軟件中斷是指由專用的軟件中斷指令或系統(tǒng)調(diào)用指令引起的中斷。其主要用于引入程序斷點(diǎn)，便于進(jìn)行程序調(diào)試和故障檢測(cè)?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》第7頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一INT1《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中斷源MCS-51單片機(jī)共有3類5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，中斷處理程序可實(shí)現(xiàn)2級(jí)嵌套，有較強(qiáng)的中斷處理能力。5個(gè)中斷源中，2個(gè)為外部中斷請(qǐng)求和，2個(gè)為片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷請(qǐng)求TF0和TF1，1個(gè)為片內(nèi)串行口中斷請(qǐng)求TI或RI。這些中斷請(qǐng)求信號(hào)鎖存在特殊功能寄存器TCON和SCON中。第8頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON①定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON，其格式如圖7.1所示。圖7.1

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制字段位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第9頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一與中斷有關(guān)的控制位其中與中斷有關(guān)的控制位有6位：IT0、IE0、IT1、IE1、TF0、TF1。IT0：外部中斷0請(qǐng)求方式控制位。IT0=0，外部中斷0為電平觸發(fā)方式，P3.2引腳上檢測(cè)到低電平有效；IT0=1，外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式，P3.2引腳上檢測(cè)到由高到低的負(fù)跳變有效。IT0由軟件置位或復(fù)位。

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第10頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一《單片機(jī)原理與應(yīng)用》IE0：外部中斷0請(qǐng)求標(biāo)志位。CPU采樣到P3.2引腳出現(xiàn)有效中斷請(qǐng)求時(shí)，IE0由硬件電路自動(dòng)置位；當(dāng)CPU響應(yīng)中斷，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，IE0由硬件電路自動(dòng)復(fù)位。第11頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一外部中斷1請(qǐng)求IT1：外部中斷1請(qǐng)求方式控制位，功能與IT0類似。IE1：外部中斷1請(qǐng)求標(biāo)志位，功能與IE0類似。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第12頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志位TF0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志位。啟動(dòng)計(jì)數(shù)后，T0從初始值開始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件電路置位TF0，向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)。CPU響應(yīng)TF0中斷時(shí)清除該標(biāo)志位，TF0也可用軟件查詢后清除。TF1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，功能與TF0類似。

《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第13頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一串行口控制寄存器SCON②串行口控制寄存器SCON，其格式如圖7.2所示。圖7.2串行口工作方式控制字段位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第14頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一與中斷有關(guān)的控制位《單片機(jī)原理與應(yīng)用》TI：串行口的發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)串行口發(fā)送完一幀8位數(shù)據(jù)后，由硬件電路置位TI。需要注意的是：CPU在響應(yīng)發(fā)送中斷請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)并不會(huì)對(duì)TI自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，因此用戶應(yīng)在中斷服務(wù)程序中對(duì)TI進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。RI：串行口的接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收完一幀8位數(shù)據(jù)后，由硬件電路置位RI。類似的，用戶應(yīng)在中斷服務(wù)程序中對(duì)RI進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。第15頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷允許控制對(duì)于每個(gè)中斷源，其開發(fā)與禁止由中斷允許控制寄存器IE的控制位決定，其格式如圖7.3所示。圖7.3

中斷允許控制字段位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8HIEEA/ET2ESET1EX1ET0EX0《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第16頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一與中斷有關(guān)的控制位有：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0。EA：中斷允許總控制位。EA＝0，關(guān)閉總控制位，禁止所有中斷；EA＝1，開放總控制位，每個(gè)中斷源根據(jù)各自的控制位的置位或復(fù)位來確定開發(fā)或禁止。ES：串行口中斷允許控制位。ES＝0，禁止串行口中斷；ES＝1，允許串行口中斷?！秵纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用》第17頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷允許控制位ET1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷允許控制位。ET1＝0，禁止T1中斷；ET1＝1，允許T1中斷。EX1：外部中斷1中斷允許控制位。EX1＝0，禁止外部中斷1；EX1＝1，允許外部中斷1。ET0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷允許控制位。ET0＝0，禁止T0中斷；ET0＝1，允許T0中斷。EX0：外部中斷0中斷允許控制位。EX0＝0，禁止外部中斷0；EX0＝1，允許外部中斷0。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第18頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)控制中斷源的響應(yīng)優(yōu)先級(jí)是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP的控制位決定的，格式如圖7.4所示。圖7.4

中斷優(yōu)先級(jí)控制字段位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8HIP///PSPT1PX1PT0PX0《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第19頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷優(yōu)先級(jí)控制位《單片機(jī)原理與應(yīng)用》PS：串行口中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PS＝0，串行口中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為低優(yōu)先級(jí)；PS＝1，串行口中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。PT1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT1＝0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為低優(yōu)先級(jí)；PT1＝1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。PX1：外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX1＝0，外部中斷1中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為低優(yōu)先級(jí)；PX1＝1，外部中斷1中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。第20頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷優(yōu)先級(jí)控制位《單片機(jī)原理與應(yīng)用》PT0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT0=0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為低優(yōu)先級(jí)；PT0=1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。PX0：外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX0=0，外部中斷0中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為低優(yōu)先級(jí)；PX0=1，外部中斷0中斷響應(yīng)優(yōu)先級(jí)設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。第21頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第22頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一單片機(jī)對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)的處理原則同一優(yōu)先級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，按自然優(yōu)先級(jí)順序確定應(yīng)響應(yīng)的中斷申請(qǐng)；不同優(yōu)先級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，先處理高優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)，后處理低優(yōu)先級(jí)的申請(qǐng)；正在處理低優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)收到高優(yōu)先級(jí)中斷申請(qǐng)，停止處理低優(yōu)先級(jí)中斷以響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)中斷申請(qǐng)；正在處理高優(yōu)先級(jí)中斷時(shí)收到低優(yōu)先級(jí)中斷申請(qǐng)，不響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)中斷申請(qǐng)。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第23頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一對(duì)于同一優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)對(duì)于同一優(yōu)先級(jí)的中斷申請(qǐng)，單片機(jī)對(duì)中斷申請(qǐng)響應(yīng)順序安排如下：中斷源同一中斷優(yōu)先級(jí)外部中斷0最高級(jí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷外部中斷1

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷串行口中斷最低級(jí)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第24頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷響應(yīng)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》單片機(jī)響應(yīng)中斷的基本條件是：有效的中斷請(qǐng)求；當(dāng)前的所有中斷請(qǐng)求中，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)最高；中斷允許控制寄存器IE中源允許開關(guān)和總允許開關(guān)均已開放。第25頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一單片機(jī)中斷響應(yīng)過程《單片機(jī)原理與應(yīng)用》單片機(jī)中斷響應(yīng)過程：?jiǎn)纹瑱C(jī)一旦響應(yīng)中斷，首先置位相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器；然后執(zhí)行一個(gè)硬件子程序調(diào)用，把斷點(diǎn)地址壓入堆棧；再把與各中斷源對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序首地址送到程序計(jì)數(shù)器PC，同時(shí)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志（TI和RI除外），從而控制程序轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序。以上過程由中斷系統(tǒng)自動(dòng)完成。第26頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷服務(wù)程序入口地址各中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址：中斷源入口地址

外部中斷00003H

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0中斷000BH

外部中斷10013H

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1中斷001BH

串行口中斷0023H《單片機(jī)原理與應(yīng)用》第27頁，共29頁，2023年，2月20日，星期一中斷服務(wù)程序入口地址《單片機(jī)原理與應(yīng)用》由于每個(gè)中斷服務(wù)程序入口地址處只有8個(gè)字節(jié)的空間，無法放下完整的中斷服務(wù)程序，通常是將中斷服務(wù)程序放在內(nèi)存的其他區(qū)域，而在入口地址處放一