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1、实验十二、中断优先级控制及中断保护实验一、实验目的1、掌握单片机中断机制2、熟悉中断的应用和编程二、实验设备1、 仿真器2、 单片机最小系统3、 发光二极管阵列显示模块4、 独立式键盘模块三、实验要求连接单片机最小系统和发光二极管阵列的电路并编写程序，学习单片机中断机制，及中断优先级和中断保护的方法：使用独立式按键A连接INT0（P3.2）,按键B连接INT1（P3.3），在平时状态下，发光二极管行以200ms的时间间隔，依次点亮。A键按下时INT0中断处理程序点亮P0.0对应的发光管2秒钟，其他发光管熄灭；B键按下时P0.1对应发光管点亮2秒，其他发光管熄灭。四、实验原理通常一个微处理器读取
2、外围设备(如键盘等)的输入信息的方法有轮询(Polling)及中断(Interrupt)两种。轮询的方法是CPU依照某种既定法则，依序询问每一外围设备IO是否需要服务，此种方法CPU需花费一些时间来做询问服务，当IO设备增加时，询问服务时间也相对增加，因此势必浪费许多CPU时间，降低整体运行的效率。使用中断是一个较好的解决方法。使用中断使系统对外部设备的请求响应更加灵敏，并且不需要占用CPU的时间进行轮询。但是，当使用中断，特别是有多个中断嵌套时要特别注意内存单元内容的保护。41 80C51中断结构当中断发生后，程序将跳至对应中断入口地址去执行中断子程序，或称中断服务例程(Interrupt
3、Service Routine)，这些特殊的地址称为中断向量，例如当80C51外部中断INTl发生时，会暂停主程序的执行，跳至地址0013H去执行中断服务例程，直到RETI指令后，才返回主程序继续执行。MCS-51系列的程序内存中有7个矢量地址，叙述如下：（1）00H复位当第9脚RESET为高电平，CPU会跳至地址00H处开始执行程序，亦即程序一定要从地址00H开始写起。（2）03H(外部中断0)当INT0引脚由高电位变至低电位时，CPU会接受外部中断0，并跳至地址03H处去执行中断子程序。（3）0BH(计时/计数器0中断)当CPU接受计时计数器0中断置位而产生中断要求时，会跳至地址0BH处去
4、执行中断子程序。（4）13H(外部中断1)当INTl引脚由高电位变至低电位时，CPU会接受外部中断1，并跳至地址13H处去执行中断子程序。（5）1BH(计时计数器1中断)当CPU接受计时计数器1中断置位而产生中断要求时，会跳至地址1BH刻去执行中断子程序。（6）23H(串行中断1)当串行端口传送数据或接收数据完毕时，CPU会接受串行中断，并跳至地址23H处去执行中断子程序。（7）2BH(计时计数器2中断)当CPU接受计时计数器2产生中断要求时，会跳至地址2BH处去执行中断子程序。此中断仅8052系列才有。2中断使能位8051针对中断提供两层使能，第一层为EA全局使能控制，第二层为分别控制EX0
5、，ET0、EXl、ETl、ES、ET2。当8051在初始状态时，寄存器的各个中断使能位都预设为“0”，即所有中断都禁止，故欲允许中断时，应先使能相对应的中断。当中断产生后，此中断状态会记录于定时器计数器控制寄存器(TimerCounterControlRigister，TCON)的中断请求标志(InterruptRequest flag)中，当标志被设立，表示中断已发生。由图20-1可知，当外部中断或定时器0、定时器1中断发生时，CPU都可以判别是哪种中断。因此当这四个中断发生时，中断服务例程被执行后，CPU会主动清除中断请求标志，对于其他的中断，由于CPU无法判别，因此中断请求标志需由程序指
6、令来清除。另外，在TCON中尚有两个位称为中断型式控制位(Wype control bit)，经由这两个位的设定，可以边择外部中断为负边缘触发或低电平触发。欲设定中断使能与否，必须规划位于特殊功能寄存器中的中断使能寄存器IE(Interrupt Enable Register)，其位于地址A8H，是一个可位寻址的寄存器。3中断保护由于各个中断执行的起始地址间仅有8个Bytes，因此欲在此空间内完成中断服务例程是有困难的。通常中断服务例程是置于主程序后面，而在中断向量地址只书写跳跃指令，跳至相对应中断服务例程去执行。当执行新的中断服务例程时，注意不可以破坏旧有的数据和状态，因此在编写时还要保存各
7、个寄存器的数据。通常会被更改的数据(如ACC、PSW等)，可以利用堆栈在执行中断服务例程之前就将其PUSH起来，待执行结束后再将相关寄存器POP即可。另外，因为8051可任意选择四个寄存器库中的一组寄存器，所以利用选择不同寄存器库的方式亦可达到数据保存的目的。4中断优先级8051对于各种中断优先权采用双层结构，首先对于优先权可由中断优先权寄存器(Interrupt Priority IP)设定该中断为高优先权或低优先权，高优先权可以中断低优先权，但是当优先权相同时(都为高优先权或低优先权)，则由内部的轮询顺序决定哪一个中断被接受，轮询次序如图12-1所示。IT0选择低准位或负沿触发IT1选择低
8、准位或负沿触发IE0IE1高优先级低优先级 高 低-INT0TE0-INT1TF1R1T1TF2EXF2+EX0ET0EX1ET1ESPT2EAPSPT1PX1PT0PX0ET2 图12-1 MCU内部中断机制IP寄存器：PSPT1PX1PT0PX0(MSB) (LSB)PX0,PX1:外部中断0，1的中断优先级控制；1-高优先级，0-低优先级。PT0,PT1:定时器/计数器0，1的中断优先级控制；PS:串行口中断优先级控制。IP中对应位全为零时，CPU按照片内硬件优先级来顺序响应中断：中断源外部中断0 高定时器/计数器0外部中断1定时器/计数器1串行口中断 低五、实验步骤本实验将练习使用IN
9、T0，INT1的中断，利用按键来触发外部中断的发生。并通过两个中断先后到达的方法，来学习中断优先级的意义与控制。1、电路说明在图19-2中，主程序执行时，单片机端口P0所接的LED由P07至P00一次一颗循环点亮。当外部中断0产生后，执行该中断子程序，此时P0.0对应的二极管亮，其他二极管熄灭。2秒钟后，返回主程序继续中断前的工作。INT1中断子程序则为点亮P0.1对应的二极管，其他二极管熄灭。注意，由于每次在按键按下或放开可能会有抖动现象，因而必须进行必要的保护，以免产生二次以上的相同中断信号。在程序主循环进行时，当1键按下，相应发光管点亮后，立即再按下2键，看反应如何；在程序主循环进行时，
10、按下2键，相应发光管点亮后，立即按下1键，观察反应。电路连线如图12-2：80C51GND-INT0-INT1P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.75V图12-2 实验电路参考2程序设计先按SWl执行INT0中断子程序，在此中断子程序未结束前再按SW2，或是先按SW2执行INT1中断子程序，在此中断子程序未结束前再按SWl，或两者同时按，观察lED亮暗的情形即可观察中断优先权执行的情形。 程序范例 ；*INT0 EQU P3.2INT1 EQU P3.3ORG 00H AJMP MAIN ；跳至主程序。ORG 03H ；外部中断0中断向量地址。AJMP INT0_SU
11、BORG 13H ；外部中断1中断向量地址。AJMP INT1_SUBORG 0030HMAIN： ；主程序MOV IE，#1000010lB ；使能INT0，INTl。MOV TCON，#00000101B ；设INT0、INTl负边缘触发。MOV SP，#60H ;将堆栈移至60H。START：MOV A，#0FEHROTATE：RR AMOV P0，A ;由端口0循环输出。ACALL DELAY200MS ；延时AJMP ROTATE ；循环INT0_SUB： ; 1NT0中断处理程序。CLR EA ；关中断LCALL DELAY10MS ;消抖延时10msJNB INT0, HAVKE
12、Y0 ;确定有键SETB EARETIHAVKEY0：PUSH PSW ；保存寄存器数据。PUSH ASETB RS0 ；选择寄存器库1CLR RSl ；选择寄存器库1SETB EACLR P0.0ACALL DELAY2S ；延时2秒POP A ；取出保存寄存器数据。POP PSWRETIINT1_SUB： ；1NT1中断子程序。CLR EA ；关中断LCALL DELAY10MS ;消抖延时10msJNB INT1, HAVKEY1 ;确定有键SETB EARETIHAVKEY1：PUSH PSWPUSH ASETB RS1 ；选择寄存器库2CLR RS0 ；选择寄存器库2CLR P0.1ACALL DELAY2S ；延时2秒POP APOP PSWRETIEND编写并运行程序，观察是否符合理论分析的结果。六、实验报告1 画出电路原理图，并简要分析工作原理；2 提供程序清单，适当给出注释；3 分析51单片机的中断运行的机制，它具有那些中断，对应的中断矢量地址是什么？中断使能位是什么？4 各中断源的硬件优先级的顺序是怎样的？哪个寄存器能够控制单片机中断源的优先级？怎样控制？
