1、 copyright http:/ 2006第第3章章 mcs51系列單片機的中斷系系列單片機的中斷系統及定時計數器統及定時計數器1.中斷的基本概念2.mcs-51的中斷系統3.中斷源和中斷標志4.中斷的允許和優先權5.中斷的處理過程6.外部中斷源的擴展7.中斷的應用中斷系統中斷系統 copyright http:/ 2006中斷的基本概念日常生活中斷的例子單片機中的中斷概念中斷技術的優點 什么是中斷，我們從生活中的例子引入。什么是中斷，我們從生活中的例子引入。 看書的例子：你正在看書，突然電話鈴響了，看書的例子：你正在看書，突然電話鈴響了，.。 中斷就是正常的工作被外部事件打斷了。中斷就是正

2、常的工作被外部事件打斷了。 copyright http:/ 2006日常生活中的中斷仔細研究一下生活中的中斷，對于我們學習計算機中仔細研究一下生活中的中斷，對于我們學習計算機中的中斷也很有好處。的中斷也很有好處。 1、什么可以引起中斷？生活中有很多事件可以引起中、什么可以引起中斷？生活中有很多事件可以引起中斷：有人按了門鈴，電話鈴響了，你的鬧鐘鈴響了，斷：有人按了門鈴，電話鈴響了，你的鬧鐘鈴響了，你燒的水開了你燒的水開了,你內急了你內急了.等等諸如此類的事件，我等等諸如此類的事件，我們把可以引起中斷的事件稱之為中斷源。計算機中們把可以引起中斷的事件稱之為中斷源。計算機中也有一些可以引起中斷的

3、事件，像也有一些可以引起中斷的事件，像mcu51單片機就單片機就有有5個中斷源。個中斷源。 copyright http:/ 2006 2、中斷的嵌套與優先級處理：、中斷的嵌套與優先級處理： 設想一下，我們正在看書，電話鈴突然響了，同時設想一下，我們正在看書，電話鈴突然響了，同時又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正在等又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正在等一個很重要的電話，你一般不會去理會門鈴的，而一個很重要的電話，你一般不會去理會門鈴的，而反之，你正在等一個很重要的客人，則可能就不會反之，你正在等一個很重要的客人，則可能就不會去理會電話了。如果不是這兩者（即不等電話，也去理會電話了

4、。如果不是這兩者（即不等電話，也不等人上門）你可能會按你通常的習慣去處理。總不等人上門）你可能會按你通常的習慣去處理?？傊@里存在一個優先級問題。之這里存在一個優先級問題。優先級問題不僅僅發優先級問題不僅僅發生在兩個或以上的中斷同時產生的情況，也發生在生在兩個或以上的中斷同時產生的情況，也發生在一個中斷已經產生，又有一個中斷產生的情況。一個中斷已經產生，又有一個中斷產生的情況。如如你正在接電話，有人按門鈴的情況，或你正在開門你正在接電話，有人按門鈴的情況，或你正在開門與人交談，又有電話鈴了的情況?？紤]一下我們會與人交談，又有電話鈴了的情況?？紤]一下我們會怎么辦吧。怎么辦吧。 copyright

5、 http:/ 2006 3、中斷的響應過程：、中斷的響應過程：（看書的例子）當有事件產生，進入中斷之前我們必（看書的例子）當有事件產生，進入中斷之前我們必須先記住現在看書的第幾頁了，或拿一個書簽放在須先記住現在看書的第幾頁了，或拿一個書簽放在當前頁的位置，然后去處理不同的事情（因為處理當前頁的位置，然后去處理不同的事情（因為處理完了，我們還要來繼續看書）。完了，我們還要來繼續看書）。 （接電話的例子）電話鈴響了我們要到放電話的地方（接電話的例子）電話鈴響了我們要到放電話的地方去，門鈴響了，我們要到門那邊去，也就是說，不去，門鈴響了，我們要到門那邊去，也就是說，不同的中斷，我們要在不同的地點處

6、理，而這個地點同的中斷，我們要在不同的地點處理，而這個地點通常還是固定的，這也和計算機中的中斷類似，如通常還是固定的，這也和計算機中的中斷類似，如51mcu 的的5個中斷源都有各自的中斷入口地址，當個中斷源都有各自的中斷入口地址，當某個中斷源產生中斷時，某個中斷源產生中斷時，cpu響應中斷便到相應的響應中斷便到相應的中斷入口地址執行程序。中斷入口地址執行程序。 copyright http:/ 2006 計算機中的中斷計算機中的中斷 計算機執行正常程序時，系統出現某些急需處理的異計算機執行正常程序時，系統出現某些急需處理的異常情況和特殊請求，常情況和特殊請求，cpu暫時中止現在正在執行的暫時中

7、止現在正在執行的的指令，轉去對隨機發生的更緊迫事件處理；處理的指令，轉去對隨機發生的更緊迫事件處理；處理完后，完后，cpu會自動返回原來的程序繼續執行。會自動返回原來的程序繼續執行。 就如：你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書就如：你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，回來繼續看你的書。這就是生活中的回來繼續看你的書。這就是生活中的“中斷中斷”的現的現象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。計算機中的中斷 copyright http:/ 2006計算機

8、中的中斷 中斷中斷是指由于某種隨機事件的發生，計算機暫停現行程序的運行，轉去執行另一程序，以處理發生的事件，處理完畢后又自動返回原來的程序繼續運行。將能引起中斷的事件稱為中斷源中斷源。cpucpu現行運行的程序稱為主程序主程序。處理隨機事件的程序稱為中斷服務中斷服務子程序子程序。 copyright http:/ 2006 中斷技術的優點中斷技術的優點分時操作分時操作 cpu可以同多個外設“同時”工作實時處理實時處理 cpu及時處理隨機事件故障處理故障處理 電源掉電、存儲出錯、運算溢出 copyright http:/ 2006mcs-51中斷系統中斷源中斷源中斷標志中斷標志中斷允許中斷允許中

9、斷優先級中斷優先級mcs-51中斷系統結構中斷系統結構中斷寄存器中斷寄存器 copyright http:/ 2006 mcs-51的中斷系統的中斷系統中斷源中斷源8051單片機有5個個中斷請求源：單片機單片機int0或 外部輸入中斷源int0(p3.2)int1或 外部輸入中斷源int1(p3.3)t0 片內定時器t0的溢出t1 片內定時器t1的溢出串行口 片內串行口發送或接收中斷源 copyright http:/ 2006 mcs-51的中斷系統的中斷系統中斷標志中斷標志cpu主程序int0int1t0t1串口ie0tf0ie1tf1tiri中斷源中斷源中斷標志位中斷標志位 每一個中斷源

10、都有相應的中斷標志位； 某一個中斷源申請中斷，相應中斷標志位置1。 copyright http:/ 2006 mcs-51的中斷系統的中斷系統中斷允許中斷允許cpu主程序int0int1t0t1串口ie0tf0ie1tf1tiri中斷源中斷源中斷標志位中斷標志位 ea總中斷允許位，總中斷允許位，ea=1開放所有中斷，開放所有中斷，ea=0，禁止，禁止所有中斷；所有中斷； 某一個中斷源還有相應的中斷允許位，某一個中斷源還有相應的中斷允許位，1允許相應中斷源的允許相應中斷源的中斷，中斷，0禁止相應中斷源的中斷。禁止相應中斷源的中斷。中斷允許中斷允許eset0ex0ex1et1ea copyrig

11、ht http:/ 2006 ie0tconsconint0 it0=0 it0=1int1 it1=0 it1=1tf0 ie1tf1t0t1tiritxdrxdeset0ex0ex1et1ea自然優先級自然優先級矢量地址高級中斷請高級中斷請求求自然優先級自然優先級矢量地址低級中斷請低級中斷請求求px0pt0px1pt1psieip mcs-51 mcs-51的中斷系統結構圖的中斷系統結構圖中斷標志位中斷源允許總允許中斷優先級 copyright http:/ 2006 tf1 tf0 ie1 it1 ie0 it0tcont1溢出中斷標志溢出中斷標志(tcon.7): t1啟動計數后，計滿

12、溢出由硬件置位tf1=1，向cpu請求中斷，此標志一直保持到cpu響應中斷后，才由硬件自動清0。也可用軟件查詢該標志，并由軟件清0。76543210tcontcon寄存器寄存器t0t0和和t1t1控制寄存器控制寄存器 copyright http:/ 2006 tf1 tf0 ie1 it1 ie0 it0tcon 88h外部中斷外部中斷int1中斷標志中斷標志位位(tcon.3) : ie11，外部中斷1向cpu申請中斷 外部中斷外部中斷int1觸發方觸發方式控制位式控制位(tcon.2)： it1=0，電平觸發方式 it1=1, 下降沿觸發方式76543210tcon寄存器t0和t1控制寄

13、存器注意：該寄存器可以位尋址。 copyright http:/ 2006tf1：定時器1的溢出中斷標志。t1被啟動計數后，從初值做加1計數，計滿溢出后由硬件置位tf1，同時向cpu發出中斷。tf0：定時器0溢出中斷標志。其操作功能同tf1。ie1：外部中斷1標志。ie1 = 1，外部中斷1向cpu申請中斷。it1：外中斷1觸發方式控制位。當it1 = 0時，外部中斷1控制為電平觸發方式。當it1 = 1時，外部中斷1控制為電平觸發方式。ie0：外部中斷0中斷標志。其操作功能與ie1相同。it0：外中斷0觸發方式控制位。其操作功能與it1相同。 copyright http:/ 2006 ti

14、 (scon.1)串行發送中斷標志。 ri (scon.0)串行接收中斷標志。 ti riscon寄存器串行口控制寄存器scon 98h76543210注意：該寄存器可以位尋址。 copyright http:/ 2006ti：串行發送中斷標志 cpu將數據寫入發送緩沖器sbuf時，就啟動發送，每發送完一個串行幀，硬件將使ti置位。注意：cpu響應中斷時并不清除ti，必須由軟件清除。ri：串行接收中斷標志 在串行口允許接收時，每接收完一個串行幀，硬件將使ri置位。注意：cpu在響應中斷時不會清除ri，必須由軟件清除 copyright http:/ 2006 ie a8h ea eset1ex

15、1 et0ex0例：允許定時器t0中斷： setb ea setb et0 或 mov ie，#82h76543210注意：該寄存器可以位尋址。ie寄存器中斷允許寄存器 copyright http:/ 2006 ea：總中斷允許控制位。ea = 1，開放所有中斷，各中斷源的允許和禁止可通過相應的中斷允許位單獨加以控制；ea = 0，禁止所有中斷。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：定時器1中斷允許位。et1 = 1，允許定時器1中斷；et1 = 0，禁止定時器1中斷。ex1：外部中斷1中斷允許位。ex1 = 1，允許外部中斷1中斷；ex

16、1 = 0，禁止外部中斷1中斷。et0：定時器0中斷允許位。et0 = 1，允許定時器0中斷；et0 = 0，禁止定時器0中斷。ex0: 外部中斷0中斷允許位。ex0 = 1，允許外部中斷0中斷；ex0 = 0，禁止外部中斷0中斷。 copyright http:/ 2006 51單片機有兩個中斷優先級單片機有兩個中斷優先級高級和低級高級和低級 專用寄存器專用寄存器ip為中斷優先級寄存器，用戶可用軟件設定為中斷優先級寄存器，用戶可用軟件設定 相應位為相應位為1，對應的中斷源被設置為，對應的中斷源被設置為高優先級高優先級，相應位為，相應位為0，對應，對應的中斷源被設置為低優先級的中斷源被設置為低

17、優先級 系統復位時，均為低優先級系統復位時，均為低優先級 該寄存器可以位尋址該寄存器可以位尋址 pspt1px1pt0px0ip寄存器中斷優先級寄存器 ip b8h 76543210 copyright http:/ 2006ps：串行口中斷優先控制位 ps = 1，設定串行口為高優先級中斷；ps = 0，設定串行口為低優先級中斷。pt1：定時器t1中斷優先控制位 pt1 = 1，設定定時器t1中斷為高優先級中斷；pt1 = 0，設定定時器t1中斷為低優先級中斷。px1：外部中斷1中斷優先控制位 px1 = 1，設定外部中斷1為高優先級中斷；px1 = 0，設定外部中斷1為低優先級中斷。 pt

18、0：定時器t0中斷優先控制位 pt0 = 1，設定定時器t0中斷為高優先級中斷；pt0 = 0，設定定時器t0中斷為低優先級中斷。px0：外部中斷0中斷優先控制位 px0 = 1，設定外部中斷0為高優先級中斷；px0 = 0，設定外部中斷0為低優先級中斷。 當系統復位后，所有中斷源均設定為低優先級中斷。 copyright http:/ 2006中斷的處理過程 中斷處理過程分為三個階段：中斷響應、中斷處理和中斷返回。v 中斷響應v 中斷處理(又稱中斷服務)v 中斷返回v 中斷請求的撤除中斷請求的撤除 中斷響應中斷返回 copyright http:/ 2006中斷響應：在滿足cpu的中斷響應條

19、件之后，cpu對中斷源中斷請求予以處理。中斷響應過程： 保護斷點地址；中斷響應 把程序轉向中斷服務程序的入口地址(通常稱矢量地址)。特別注意：這些工作是硬件自動完成的！ 斷點地址中斷服務子程序的入口地址外部中斷外部中斷0 0入口地址入口地址0003ajmp zd0zd0中斷響應 copyright http:/ 2006中斷服務子程序入口地址又稱為中斷矢量或中斷向量。中斷響應單片機中5個中斷源的矢量地址是固定固定的，不能改動。斷點地址中斷服務子程序的入口地址中斷響應 copyright http:/ 2006程序存儲器程序存儲器romrom0000h：復位后，程序的入口地址(pc=0000h)

20、0023h：串行口中斷入口0003h：外部中斷0入口000bh：定時器0溢出中斷入口0013h：外部中斷1入口001bh：定時器1溢出中斷入口002ah使用時，通常在這些入口地址處存放一條跳轉指令，使程序跳轉到用戶安排的中斷服務程序起始地址上去！ copyright http:/ 2006程序存儲器程序存儲器romrom0000h：復位后，程序的 入口地址(pc=0000h)0023h：串行口中斷入口0003h：外部中斷0入口000bh：定時器0溢出中斷入口0013h：外部中斷1入口001bh：定時器1溢出中斷入口002ah包含t0中斷服務子程序的程序結構： org 0000horg 0000

21、h ajmp main org 000bhorg 000bh ajmp ntt0 org 0100horg 0100hmain: . . . intt0:. . reti endajmp mainajmp intt0 copyright http:/ 2006中斷處理中斷處理中斷服務程序從中斷子程序入入口地址口地址開始執行，直到返回指令reti為止，這個過程稱為中斷處理(或中斷服務)。中斷服務子程序一般包括兩部分內容，一是保護和恢復現場，二是處理中斷源的請求。中斷響應入口地址入口地址reti copyright http:/ 2006中斷處理中斷處理intt0: push acc push d

22、ph push dpl push psw 中斷源服務 pop psw pop dpl pop dph pop acc reti保護現場恢復現場 copyright http:/ 2006 中斷返回是指中斷服務完后，計算機返回到原來暫停的位置(即斷點)，繼續執行原來的程序。 中斷返回由專門的中斷返回指令reti來實現。中斷響應中斷返回中斷返回 copyright http:/ 2006 reti指令功能：把斷點地斷點地址取出，送回到程序計數器址取出，送回到程序計數器pc中去。另外，它還通知中斷系統已完成中斷處理，將清除優先級狀態觸發器。 特別注意：不能用ret指令代替reti指令！中斷響應中斷返

23、回中斷返回 copyright http:/ 2006中斷源發中斷請求中斷源發中斷請求中斷響應條件中斷響應條件 是否滿足？是否滿足？中斷是否受阻？中斷是否受阻？ 把把pc斷點地址壓入堆棧斷點地址壓入堆棧 相應中斷源的中斷入口地址相應中斷源的中斷入口地址送入送入pc，轉向中斷服務程序，轉向中斷服務程序nyyn 由硬件自動完成中斷處理過程示意圖 copyright http:/ 2006 關中斷關中斷保護現場保護現場中斷服務中斷服務 開中斷開中斷 關中斷關中斷恢復現場恢復現場 開中斷開中斷中斷返回中斷返回斷點地址由堆棧彈入斷點地址由堆棧彈入pc保護現場和恢復現場的過程中不允許中斷，以免現場遭到破壞

24、。保護和恢復現場之后的開中斷是為了允許有更高級中斷打斷此中斷服務程序。 中斷服務程序硬件自動完成 copyright http:/ 2006 cpu響應某中斷請求后，在中斷返回前，應該撤除該中斷請求，否則會引起另一次中斷。 定時器0或1溢出：cpu在響應中斷后，硬件清除了有關的中斷請求標志tfo或tf1，即中斷請求是自動撤除的中斷請求是自動撤除的。 邊沿激活的外部中斷：cpu在響應中斷后，也是用硬件自動用硬件自動清除清除有關的中斷請求標志ie0或ie1。 串行口中斷：cpu響應中斷后，沒有用硬件清除t1、r1，故這些中斷不能自動撤除，而要靠軟件來清除相應的標志要靠軟件來清除相應的標志。中斷請求

25、的撤除中斷請求的撤除 copyright http:/ 2006電平觸發外部中斷撤除方法較復雜。 因為在電平觸發方式中，cpu響應中斷時不會自動清除ie1或ie0標志，所以在響應中斷后應立即撤除int0或int1引腳上的低電平。 在硬件上，cpu對int0和int1引腳的信號不能控制，所以這個問題要通過硬件，再配合軟件來解決。電平激活的外部中斷源中斷標志的撤除電平激活的外部中斷源中斷標志的撤除 copyright http:/ 2006單片機僅有兩個外部中斷輸入端.可用兩種方法擴展: 1. 定時器t0,t1。（工作在計數方式下） 2. 中斷和查詢結合。外部中斷源的擴展 copyright ht

26、tp:/ 2006 1用定時器作外部中斷源 例例5.5 將定時器t0擴展為外部中斷源。解解：將定時器t0設定為方式2（自動恢復計數初值），th0和tf0的初值均設置為ffh，允許t0中斷，cpu開放中斷，源程序如下：movtmod，#06h movth0，#0ffhmovtl0，#0ffhsetbtr0setbet0setbea t0引腳每輸入一個負跳變，tf0都會置1，向cpu請求中斷 t0腳相當于邊沿觸發的外部中斷源輸入線。腳相當于邊沿觸發的外部中斷源輸入線。 copyright http:/ 20062中斷和查詢相結合 mcs-511p3.3p1.0p1.1p1.2p1.3exint0e

27、xint1exint2exint3圖： 一個外中斷擴展成多個外中斷的原理圖 copyright http:/ 2006中斷服務程序如下：中斷服務程序如下： org0003h；外部中斷0入口 ajmp int0；轉向中斷服務程序入口 int0： push psw ；保護現場 push acc jb p1.0，ext0 ；中斷源查詢并轉相應中斷服務程序 jb p1.1，ext1 jb p1.2，ext2 jb p1.3，ext3 exit： pop acc ；恢復現場 pop psw reti copyright http:/ 2006ext0： ; exint0中斷服務程序 ajmpexitex

28、t1： ; exint1中斷服務程序 ajmpexitext2： ；exint2中斷服務程序ajmpexitext3： ；exint3中斷服務程序 ajmp exit 同樣，外部中斷同樣，外部中斷1也可作相應的擴展。也可作相應的擴展。 copyright http:/ 2006中斷的處理即為用戶根據自己的需要編寫的中斷服務程序，在編寫時應該注意：中斷現場保護和恢復 中斷的現場保護主要是在中斷時刻單片機的存儲單元中的數據和狀態的存儲。中斷的恢復是恢復單片機在被中斷前存儲單元中的數據和狀態。開中斷和關中斷 對于一個不允許在執行中斷服務程序時被打擾的重要中斷，可以在進入中斷時關閉中斷系統，在執行完后

29、，再開放中斷系統。中斷的處理中斷的處理 copyright http:/ 2006 中斷返回是在中斷服務程序的最后一句指令“reti”執行時進行的。它的主要功能是：中斷響應時壓入堆棧的程序計數器“pc”的值從堆棧中取出，重新賦予“pc”，使程序重新執行被中斷前的程序。中斷返回中斷返回 copyright http:/ 2006mcs-51單片機具有兩個外中斷源：單片機具有兩個外中斷源：int0：外中斷：外中斷0v 中斷入口地址：0003hv 中斷允許控制位：ex0v 中斷請求標志：ie0v 中斷觸發方式選擇位：it0v 優先級設置位：px0int1：外中斷：外中斷1v 中斷入口地址：0013h

30、v 中斷允許控制位：ex1v 中斷請求標志：ie1v 中斷觸發方式選擇位：it1v 優先級設置位：px1初始化時設置初始化時設置初始化時設置初始化時設置mcs-51單片機的外中斷單片機的外中斷 copyright http:/ 2006外中斷的初始化內容外中斷的初始化內容設定中斷的優先級設定中斷的優先級（在大部分情況下，可以（在大部分情況下，可以使用默認方式）使用默認方式）設定中斷的觸發方式設定中斷的觸發方式開中斷允許開中斷允許開總中斷允許開總中斷允許外中斷的初始化外中斷的初始化 copyright http:/ 2006方法方法1clr px0 ；設定外中斷；設定外中斷0為低優先級為低優先級

31、 setb it0 ；設定外中斷；設定外中斷0為邊沿觸發方式為邊沿觸發方式setb ex0 ；開放外中斷；開放外中斷0允許允許setb ea ；開；開cpu中斷允許中斷允許方法方法2mov ip， #00h ；設定外中斷；設定外中斷0為低優先級為低優先級 mov tcon，#01h ；設定外中斷；設定外中斷0為邊沿觸發為邊沿觸發方式方式mov ie， #81h ；開外中斷；開外中斷0和和cpu中斷允中斷允許許外中斷的初始化外中斷的初始化 copyright http:/ 2006在如圖所示的電路中，用p1口輸出控制的8只發光二極管，實現8位二進制計數器，對int0上出現的脈沖進行計數。12a3

32、4b56c98d1110e1312f12a34b5.1k5.1k123a74f00456b74f00s+5vgnd+5vint0pi.0pi.1pi.2pi.3pi.4pi.5pi.6pi.7脈沖產生電路脈沖產生電路顯示電路顯示電路外中斷應用舉例外中斷應用舉例1 copyright http:/ 2006在該電路中，有兩個與非門構成硬件去抖動電路，開關s每動作一次，在單片機的int0引腳上就會收到一個脈沖信號。如果把外中斷0設定為脈沖觸發方式，則每當s動作一次，則外中斷觸發一次在外中斷的中斷服務程序中計數，并把計數的結果從p1口輸出。題意分析題意分析 copyright http:/ 2006

33、 org 0000h ajmp main ；轉主程序；轉主程序 org 0003h ；外中斷入口地址；外中斷入口地址 ajmp ser ；中斷服務程序；中斷服務程序 main:setb it0 ；設定外中斷；設定外中斷0為邊沿觸發為邊沿觸發 setb ex0 ；開外中斷；開外中斷0允許允許 setb ea ；開；開cpu中斷允許中斷允許 clr a ；計數單元清；計數單元清0 mov p1,a ；清顯示；清顯示 here:sjmp $ ；等待中斷；等待中斷 ser:inc a ；計數單元加；計數單元加1 mov p1,a ；顯示；顯示 reti ；中斷返回；中斷返回 end 中斷程序的主中斷程序的主程序和中斷服程序和中斷服務程序的