第5章-MCS-51单片机中断系统.pptx
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1、第5章 MCS-51单片机中断系统第第5章章 MCS-51单片机中断系统单片机中断系统目目 录录5、1 中断概述中断概述 5、2 中断系统结构及控制中断系统结构及控制5、3 中断响应过程及处理过中断响应过程及处理过程程5、4 中断应用举例中断应用举例 本章主要讨论本章主要讨论MCS-51单片机中断系统。单片机中断系统。内容主要有内容主要有:MCS-51单片机中断系统结单片机中断系统结构、中断控制、中断优先级、中断处理过程构、中断控制、中断优先级、中断处理过程,以及中断得应用。以及中断得应用。通过本章得学习通过本章得学习,应该理解中断系统结应该理解中断系统结构、中断响应得条件与中断处理过程构、中
2、断响应得条件与中断处理过程;掌握中断控制、中断优先级掌握中断控制、中断优先级,灵活得应灵活得应用中断解决实际问题。用中断解决实际问题。第第5章章 MCS-51单片机得中断系统单片机得中断系统5、1 中断概述中断概述主要内容主要内容5、1、1 微机得输入微机得输入/输出几种控制方输出几种控制方式式5、1、2 中断得相关概念中断得相关概念 5、1、1 微机得输入微机得输入/输出几种控制方式输出几种控制方式单片机系统中单片机系统中,CPU与外部设备之间不与外部设备之间不断进行信息得传输。通常断进行信息得传输。通常CPU与外设之间与外设之间得信息传送方式有以下几种得信息传送方式有以下几种:程序控制方式
3、程序控制方式中断方式中断方式直接存储器存取直接存储器存取(DMA)方式方式5、1、1 微机得输入微机得输入/输出方式输出方式 1、程序控制方式程序控制方式可以分为以下两种方式。可以分为以下两种方式。(1)无条件传送方式无条件传送方式 外设始终处于就绪状态外设始终处于就绪状态,CPU不必查询外不必查询外设得状态设得状态,直接进行信息传输直接进行信息传输,称为无条件传送称为无条件传送方式。方式。此种信息传送方式只适用于简单得外设。此种信息传送方式只适用于简单得外设。如开关与数码段显示器等。如开关与数码段显示器等。5、1、1 微机得输入微机得输入/输出方式输出方式 (2)条件传送方式条件传送方式 C
4、PU通过执行程序不断读取并测试外部通过执行程序不断读取并测试外部设备状态设备状态,如果输入设备处于准备好状态或输如果输入设备处于准备好状态或输出设备为空闲状态时出设备为空闲状态时,则则CPU执行传送信息操执行传送信息操作。作。由于条件传送方式需要由于条件传送方式需要CPU不断地查询不断地查询外部设备得状态外部设备得状态,然后才进行信息传送然后才进行信息传送,所以所以也称为也称为“查询式传送查询式传送”。5、1、1 微机得输入微机得输入/输出方式输出方式2、中断方式中断方式 外部设备与外部设备与CPU之间以中断信号作为之间以中断信号作为数据交换得控制信号。数据交换得控制信号。当外部设备需要与当外
5、部设备需要与CPU进行数据交换进行数据交换时时,由接口部件向由接口部件向CPU发出一个请求信号发出一个请求信号,CPU响应这一中断请求后响应这一中断请求后,在中断服务程序在中断服务程序中完成一个字节或多个字节得信息交换。中完成一个字节或多个字节得信息交换。中断方式具有并行工作、实时传输、中断方式具有并行工作、实时传输、充分利用充分利用CPU效率等特点。效率等特点。5、1、1 微机得输入微机得输入/输出方式输出方式 中断传送仍由中断传送仍由CPU通过程序来传送通过程序来传送,每次每次都要执行指令进行断点、现场得保护与恢复。都要执行指令进行断点、现场得保护与恢复。对于高速对于高速I/O,就显得速度
6、太慢了。就显得速度太慢了。3、DMA方式方式(直接存储器存取直接存储器存取)DMA控制方式主要用于存储器与外设之控制方式主要用于存储器与外设之间直接传送、块传输。间直接传送、块传输。DMA请求总线请求总线:当某一外部设备需要输当某一外部设备需要输入入/输出一批数据时输出一批数据时,向向DMA控制器发出请求控制器发出请求,DMA控制器接收到这一请求后控制器接收到这一请求后,向向CPU发出发出总线请求信号。总线请求信号。大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静5、1、1 微机得输入微机得输入/输出方式输出方式 DMA控制数据传输控制数据传输:CPU响应响应DMA得请得请求求,把总线使用权
7、交给把总线使用权交给DMA控制器控制器,DMA将外将外设数据读入、并直接写入存储器设数据读入、并直接写入存储器,或将数据从或将数据从存储器读出并直接送给外设。传送过程不需存储器读出并直接送给外设。传送过程不需要要CPU参与。参与。DMA释放总线释放总线:当一批数据传送后当一批数据传送后,DMA控制器再向控制器再向CPU发出发出“结束总线请求结束总线请求”,CPU响应请求响应请求,收回总线使用权。收回总线使用权。DMA方式速度高、效率高方式速度高、效率高,可以与可以与CPU并行工作。并行工作。1、中断得概念、中断得概念CPU在正常运行得时候在正常运行得时候,外部或者内部发生了请求外部或者内部发生
8、了请求CPU迅速去处理得事件迅速去处理得事件,CPU暂时中断当前得程序暂时中断当前得程序,去处理所发生得事件去处理所发生得事件,处理完处理完事件后事件后,再返回到原来被中断再返回到原来被中断得程序继续运行。此过程称得程序继续运行。此过程称为中断。为中断。5、1、2 中断得相关概念中断得相关概念 2、中断源、中断源 引起引起CPU中断得设备与事件就就是中断中断得设备与事件就就是中断源。源。3、中断请求、中断请求 中断源向中断源向CPU发出得请求处理信号发出得请求处理信号,即中即中断请求或中断申请。断请求或中断申请。4、中断响应、中断响应 CPU暂时中止正在处理得事情暂时中止正在处理得事情,转去处
9、理转去处理突发事件得过程突发事件得过程,称为称为中断响应中断响应。5、1、2 中断得相关概念中断得相关概念 5、其她概念、其她概念中断系统中断系统:实现中断功能得部件称为实现中断功能得部件称为,又又称中断机构。称中断机构。中断服务程序中断服务程序:CPU响应中断后响应中断后,处理中处理中断事件得程序。断事件得程序。断点断点:CPU响应中断请求响应中断请求,转去执行中断转去执行中断服务程序时得服务程序时得PC值值,即为断点地址。即为断点地址。中断返回中断返回:CPU执行完中断服务程序后回执行完中断服务程序后回到断点得过程。到断点得过程。5、1、2 中断得相关概念中断得相关概念 6、中断得功能、中
10、断得功能 中断就是计算机得一项重要技术中断就是计算机得一项重要技术,计算机计算机引入中断后引入中断后,大大提高了它得工作效率与处大大提高了它得工作效率与处理问题得灵活性理问题得灵活性,主要功能有以下几个方面。主要功能有以下几个方面。使使CPU与外设同步工作与外设同步工作实现实时处理实现实时处理故障及时处理故障及时处理5、1、2 中断得相关概念中断得相关概念 5、2 中断系统得结构及控制中断系统得结构及控制主要内容主要内容5、2、1 MCS-51得中断结得中断结构构5、2、2 MCS-51得中断源得中断源5、2、1 MCS-51单片机得中断结构单片机得中断结构 中断系统构成中断系统构成:增强单片
11、机主要由增强单片机主要由5个特殊个特殊功能寄存器、相关硬件电路等组成。有功能寄存器、相关硬件电路等组成。有6个中个中断源断源,两个中断优先级。两个中断优先级。特殊功能寄存器主要用于特殊功能寄存器主要用于:控制中断得开放控制中断得开放与关闭、保存中断信息、设置中断得优先级与关闭、保存中断信息、设置中断得优先级别。别。硬件查询电路主要用于硬件查询电路主要用于:判定判定6个中断源得个中断源得优先级别。优先级别。MCS-51增强型单片机得中断结构如图增强型单片机得中断结构如图5-2所示。所示。图图5-2 增强型单片机得中断系统结构增强型单片机得中断系统结构5、2、2 MCS-51得中断源得中断源 MC
12、S-51中断系统主要就是对中断系统主要就是对6个中断个中断源进行管理源进行管理,依次为依次为:外部中断外部中断0(P3、2)外部中断外部中断1(P3、3)定时器定时器/计数器计数器0溢出中断溢出中断定时器定时器/计数器计数器1溢出中断溢出中断定时器定时器/计数器计数器2溢出中断溢出中断串行口中断串行口中断 CPU主要就是通过标志寄存器、控制主要就是通过标志寄存器、控制寄存器、优先级寄存器对中断源进行管寄存器、优先级寄存器对中断源进行管理。理。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源(1)与中断标志相关得与中断标志相关得SFR主要有主要有:定时器定时器/计数器计数器T0、T1控制寄控
13、制寄存器存器TCON串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON定时器定时器/计数器计数器2控制寄存器控制寄存器T2CON(第第6章介绍章介绍)(2)中断控制寄存器中断控制寄存器:TCON、IE(3)中断优先级寄存器中断优先级寄存器:IP5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源1、串行口控制寄存器、串行口控制寄存器SCON 字节地址字节地址98H。可以位寻址可以位寻址,格式如下格式如下:TI(SCON、1):串行口发送中断标志。串行口发送中断标志。串行口发送完一帧串行口发送完一帧,由硬件置位。响应中断由硬件置位。响应中断后后,必须用软件清必须用软件清 0。RI(SCON、0):串行口接
14、收中断标志。串行口接收中断标志。SCON(98H)D7D6D5D4D3D2D1D0TIRI图图5-4 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源 串行口接收完一帧串行口接收完一帧,由硬件置位。响应中断由硬件置位。响应中断后后,必须用软件清必须用软件清0。例如例如:CLR TI;5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源2、T0、T1 得控制寄存器得控制寄存器TCON TCON格式如下格式如下:TCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IT1IE0IT0图图5-3 定定时时器得控制寄存器器得控制寄
15、存器 TCON可位寻址。复位后可位寻址。复位后TCON=00H。TF1(TCON、7):T1溢出标志位溢出标志位当当T1计满溢出时计满溢出时,由内部硬件置位由内部硬件置位;中断响应后自动清中断响应后自动清 0。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源TF0:T0溢出标志位溢出标志位 功能同功能同TF1。IT1:外中断外中断1触发方式设置位触发方式设置位IT1=0,外中断外中断1为低电平触发为低电平触发 CPU在每一个机器周期得在每一个机器周期得S5P2期间对期间对P3、3引脚采样引脚采样,若若P3、3为低电平为低电平,则使则使IE1置置1,否否则则IE1清清0。5、2、2 MCS-
16、51单片机得中断源单片机得中断源 IT1=1,外中断外中断1为下降沿触发为下降沿触发 采样采样:CPU在每一个机器周期得在每一个机器周期得S5P2期间期间对对P3、3引脚采样引脚采样,若上一个机器周期检测为若上一个机器周期检测为高电平高电平,紧挨着得下一个机器周期为低电平紧挨着得下一个机器周期为低电平,则则使使IE1置置1。IT0:外中断外中断0触发方式控制位。触发方式控制位。功能同功能同IT1。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源IE1:外中断外中断1中断请求标志位中断请求标志位外部中断外部中断1引脚有请求信号置引脚有请求信号置1;IE1得清得清0方式问题方式问题:与外中断得
17、触发方式与外中断得触发方式有关有关(1)低电平触发低电平触发,则则P3、3引脚为高电平自动引脚为高电平自动对对IE1清清0;(2)下降沿触发下降沿触发,则则CPU响应中断由硬件自响应中断由硬件自动对动对IE1清清0。IE0:外部中断外部中断0中断请求标志位中断请求标志位功能同功能同IE1。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源3、中断允许寄存器、中断允许寄存器IE可以位寻址可以位寻址,其格式如图其格式如图5-5所示所示:IE(A8H)D7D6D5D4D3D2D1D0EAET2ESET1 EX1 ET0 EX0图图5-5 中断允中断允许许寄存器寄存器 5、2、2 MCS-51单片机
18、得中断源单片机得中断源EA(IE、7):中断允许总控位中断允许总控位。EA=0,屏蔽所有得中断请求屏蔽所有得中断请求;EA=1,开放中断总控制位。开放中断总控制位。ET2(IE、5):定时器定时器/计数器计数器2得中断允许位得中断允许位ET2=0,禁止禁止T2中断中断;ET2=1,允许允许T2中断。中断。ES(IE、4):串行口中断允许位串行口中断允许位。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源 ES=0,禁止串行口中断禁止串行口中断;ES=1,允许串行口中断。允许串行口中断。ET1(IE、3):定时器定时器/计数器计数器1中断允许中断允许 ET1=0,禁止禁止T1中断中断;ET1
19、=1,允许允许T1中断。中断。EX1(IE、2):外部中断外部中断1中断允许位中断允许位EX1=0,禁止外部中断禁止外部中断1中断中断;EX1=1,允许外部中断允许外部中断1中断。中断。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源ET0(IE、1):定时器定时器/计数器计数器0中断允许位中断允许位ET0=0,禁止禁止T0中断中断;ET0=1,允许允许T0中断。中断。EX0(IE、0):外部中断外部中断0得中断允许位得中断允许位EX0=0,禁止外部中断禁止外部中断0中断中断;EX0=1,允许外部中断允许外部中断0中断。中断。例例5-1 假设允许假设允许INT0、INT1、T0、T1中断中
20、断,试设置试设置IE得值。得值。解解:(1)用用C语言字节操作语言字节操作:IE=0 x8f;5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源(2)用用C语言位操作指令语言位操作指令EX0=1;/允许外部中断允许外部中断0中断中断ET0=1;/允许定时允许定时/计数器计数器0中断中断EX1=1;/允许外部中断允许外部中断1中断中断ET1=1;/允许定时允许定时/计数器计数器1中断中断EA=1/开总中断控制开总中断控制 汇编语言汇编语言(1)用字节操作指令用字节操作指令:MOV IE,#8FH(2)用位操作指令用位操作指令:5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源SETB EX0
21、;允许外部中断允许外部中断0中断中断SETB ET0;允许定时允许定时/计数器计数器0中断中断SETB EX1;允许外部中断允许外部中断1中断中断SETB ET1;允许定时允许定时/计数器计数器1中断中断SETB EA;开总中断控制位开总中断控制位4、中断优先级控制寄存器、中断优先级控制寄存器IP MCS-51单片机有单片机有6个中断源个中断源,每个中断每个中断源有两级优先级控制源有两级优先级控制:高优先级与低优先级高优先级与低优先级,以便以便CPU对所有得中断实现两级中断嵌套。对所有得中断实现两级中断嵌套。对对 IP设置可让中断源处于不同得优先级。设置可让中断源处于不同得优先级。5、2、2
22、MCS-51单片机得中断源单片机得中断源IP复位后为复位后为00H。其格式如下图所示。其格式如下图所示。IP(B8H)D7D6D5D4D3D2D1D0PT2PSPT1 PX1 PT0 PX0图图5-6 中断中断优优先先级级控制寄存器控制寄存器 PT2(IP、5):T2中断优先级控制位中断优先级控制位PT2=0,设置为低优先级设置为低优先级;PT2=1,设置为高优先级。设置为高优先级。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源PS(IP、4):串行口中断优先级控制位串行口中断优先级控制位PS=0,设置为低优先级设置为低优先级;PS=1,设置为高优先级。设置为高优先级。PT1(IP、3)
23、:T1得中断优先级控制位得中断优先级控制位功能同功能同PT2。PX1(IP、2):外中断外中断1中断优先级控制位中断优先级控制位PX1=0,设置为低优先级设置为低优先级;PX1=1,设置为高优先级。设置为高优先级。5、2、2 MCS-51单片机得中断源单片机得中断源PT0(IP、1):T0中断优先级控制位中断优先级控制位功能同功能同PT1。PX0(IP、0):外中断外中断0中断优先级控制位中断优先级控制位功能同功能同PX1。89C52单片机得中断优先级采用了自然单片机得中断优先级采用了自然优先级与人工设置高、低优先级得策略。中优先级与人工设置高、低优先级得策略。中断处于同一级别时断处于同一级别
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