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1、第七章 中断系统,主要内容：7.1中断概述7.2中断源和中断控制寄存器7.3 中断处理过程,1.什么叫中断 CPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行原来中止的程序,叫做中断。,7.1中断概述,一、什么叫中断？,2.中断与调用子程序，不同的是：子程序嵌套是在程序中事先按排好的；中断嵌套是随机发生的。子程序嵌套无次序限制，中断嵌套只允许高优先级“中断”低优先级。,二、为什么要设置中断？提高CPU工作效率 具有实时处理功能 具有故障处理功能 实现分时操作,中断功能强弱是计算机性能优劣的重要标志,中断源 中断申请开放中断保护现场中断服务恢复现场
2、中断返回,三、中断涉及的几个环节,CPU 在每个机器周期的S5P2期间，会自动查询各个中断申请标志位，若查到某标志位被置位,将启动中断机制。,四、CPU识别中断申请的依据：,一、中断源,中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。80C51单片机的中断源共有5个，其中2个为外部中断源，3个为内部中断源：,INT0:外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。INT1:外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。T0:定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。T1:定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。串行中断:包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。,中断请求：定时和外
3、中断控制寄存器TCON;串行控制寄存器SCON;中断允许控制寄存器IE;中断优先级控制寄存器IP。,二、中断控制寄存器,80C51单片机中涉及中断控制的有3个方面4个特殊功能寄存器：,INT0、INT1、T0、T1中断请求标志放在TCON中串行中断请求标志放在SCON中。,1.中断请求控制寄存器,（1）TCON的结构、位名称、位地址和功能如下：,TCON位功能:TF1 T1溢出中断请求标志 T1计数溢出后，TF1=1 TF0 T0溢出中断请求标志 T0计数溢出后，TF0=1TF0/TF1：定时器溢出中断申请标志位：=0：定时器未溢出；=1：定时器溢出申请中断,进中断后自动清零。,IE1 外中断
4、中断请求标志 当P3.3引脚信号有效时，IE1=1 IE0 外中断中断请求标志 当P3.2引脚信号有效时，IE0=1IE0/IE1：外部中断申请标志位：=0：没有外部中断申请；=1：有外部中断申请。,IT1 外中断触发方式控制位 IT1=1，边沿触发方式；IT1=0，电平触发方式。IT0 外中断触发方式控制位 其意义和功能与IT1相似。,IT0/IT1：外部中断请求的触发方式选择位：=0：在INT0/INT1端申请中断的信号低电平有效;=1：在INT0/INT1端申请中断的信号负跳变有效.,CPU,主程序,INT0,INT1,T0,T1,串口,IE0,TF0,IE1,TF1,中断源,中断标志位
5、,（2）串行控制寄存器SCON,TI 串行口发送中断请求标志 RI 串行口接收中断请求标志,80C51对中断源的开放或关闭由中断允许控制寄存器IE控制。,2.中断允许控制寄存器IE,IE的结构、位名称和位地址如下：,EA CPU中断允许控制位(总开关）EA=1，CPU开中；EA=0，CPU关中，且屏蔽所有5个中断源。EX0 外中断INT0中断允许控制位 EX0=1，INT0开中；EX0=0，INT0关中。EX1 外中断INT1中断允许控制位 EX1=1，INT1开中；EX1=0，INT1关中。ET0 定时/计数器T0中断允许控制位 ET0=1，T0开中；ET0=0，T0关中。ET1-定时/计数
6、器T1中断允许控制位 ET1=1，T1开中；ET1=0，T1关中。ES 串行口中断(包括串发、串收)允许控制位 ES=1，串行口开中；ES=0，串行口关中,说明:80C51对中断实行两级控制，总控制位是EA，每一中断源还有各自的控制位。首先要EA=1，其次还要自身的控制位置“1”。,3.中断优先级控制寄存器IP 80C51有5个中断源，划分为2个中断优先级：高优先级和低优先级。(1)IP的结构、位名称和位地址如下：,PX0：INT0中断优先级控制位。PX0=1，为高优先级；PX0=0，为低优先级；PX1：INT1中断优先级控制位。控制方法同上。PT0：T0中断优先级控制位。控制方法同上。PT1
7、：T1中断优先级控制位。控制方法同上。PS：串行口中断优先级控制位。控制方法同上。,(2)中断优先级的控制原则：1.低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务，反之可以；2.一个中断一但响应，与它同级的中断请求不能中断它。3.如果同级的多个中断请求同时出现，则按CPU的查询次序。CPU的查询次序：外部中断0定时/计数器0外部中断1定时/计数器1串行中断,(3)中断嵌套,当CPU正在执行某个中断服务程序时，如果发生更高一级的中断源请求中断，CPU可以“中断”正在执行的低优先级中断,转而响应更高一级的中断，这就是中断嵌套。中断嵌套只能高优先级“中断”低优先级，低优先级不能“中断”高优先级，同一优先
8、级也不能相互“中断”。,中断处理过程大致可分为四步：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回一、中断响应的条件 CPU查询（检测）到某中断标志为“1”，在满足中断响应条件下，响应中断。,1.中断响应条件：首先要有中断源发出中断申请 中断总开关打开EA=1 请求中断已经也打开,2.中断受阻的可能：CPU正在执行同级或更高级的中断；当前的机器周期不是正在执行的指令的最后一个机器周期；正在执行的指令是RETI或者是访向IE、IP的指令,则执行完该指令后，必须再另外执行一条指令后才能响应。,3.中断响应操作 CPU响应中断后,进行下列操作：保护断点地址；将相应中断的入口地址送入PC；撤除该中断源的中断请
9、求标志；关闭同级中断 80C51五个中断入口地址：INT0：0003H；T0：000BH；INT1：0013H；T1：001BH；串行口：0023H,4.中断请求的撤除 CPU响应中断后，必须清除中断请求“1”标志。否则中断响应返回后，将再次进入该中断，引起死循环出错。,对定时/计数器T0、T1中断，外中断边沿触发方式，CPU响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志。对外中断电平触发方式，需要采取软硬结合的方法消除后果。对串行口中断，用户应在串行中断服务程序中用软件清除TI或RI,例：硬件电路如图所示。当外部设备有中断请求时，中断请求信号经反相，加到锁存器CP端，作为CP脉冲。由于D端接
10、地为0，Q端输出低点平，触发 INT0生中断。当CPU响应中断后，应在该中断服务程序中按排两条指令：CLR P10：SETB P10,从而撤消引起重复中断的INT0低电平信号。因此一般来说，对外中断INT0、INTl，应尽量采用边沿触发方式，以简化硬件电路和软件程序。,5.中断响应等待时间 若排除CPU正在响应同级或更高级的中断情况，中断响应等待时间为:38个机器周期,二、执行中断服务程序 中断服务程序应包含以下几部分：保护现场 执行中断服务程序主体，完成相应操作 恢复现场三、中断返回 在中断服务程序最后，必须安排一条中断返回指令RETI，当CPU执行RETI指令后，自动完成下列操作：恢复断点
11、地址。,一、中断主程序初始化 1.设置堆栈指针SP 2.定义中断优先级 3.定义外中断触发方式 4.开放中断 5.安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容。二、中断服务子程序,中断服务子程序内容要求：1.在中断服务入口地址设置一条跳转指令，转移到中断服务程序的实际入口处。,由于80C51相邻两个中断入口地址间只有8B的空间，8B只能容纳一个有38条指令的极短程序，一般情况中断服务程序均大大超出8B长度。因此，必须跳转到其他合适的地址空间。跳转指令可用SJMP、AJMP或LJMP指令，SJMP、AJMP均受跳转范围影响，建议用LJMP指令，则可将真正的中断服务程序不受限制地安排在64KB
12、任何地方。,2.根据需要保护现场。保护现场不是中断服务程序的必需部分。通常是保护Acc、PSW和DPTR等特殊功能寄存器中的内容。若中断服务程序中不涉及Acc、PSW,DPTR，则不需保护，也不需恢复。例如：累加器A是最常用的特殊功能寄存器，主程序中不可能不用到A。而发生中断又是随机的，可能正好发生在对A进行操作、A中的数据还有用时进入中断，而在中断服务程序中又涉及到A，改变了A中的内容，则在进入中断服务程序对A操作前应对原A中数据进行保护，以便中断返回后恢复A中原来数据 需要指出的是，保护现场数据越少越好，数据保护越多，堆栈负担越重，堆栈深度设置应越深。,3.中断源请求中断服务要求的操作。4
13、.恢复现场。与保护现场相对应，注意先进后出、后进先出操作原则。5.中断返回，最后一条指令必须是RETI。,【例7-1】利用定时器T0定时，在P1.0端输出一方波，方波周期为20ms，已知晶振为12MHZ。,主程序：ORG 0000H LJMP 2000HT0的中断服务程序 ORG 000BH AJMP 70H,ORG 70HMOV TL0,#0F0HMOV TH0,#0D8HCPL P1.0RETI ORG 2000HMOV TMOD,#01HMOV TL0,#0F0HMOV TH0,#0D8HMOV IE,#82HSETB TR0HERE:SJMP HERE,【例6-2】出租车计价器计程方法
14、是车轮每运转一圈产生一个负脉冲，从外中断INT0（P3.2）引脚输入，行驶里程为轮胎周长运转圈数，设轮胎周长为2m，试实时计算出租车行驶里程（单位米），数据存32H、31H、30H。,解：编程如下：ORG 0000H;复位地址 LJMP STAT;转初始化 ORG 0003H;中断入口地址 LJMP INT;转中断服务程序,ORG 0100H;初始化程序首地址STAT:MOV SP,#60H;置堆栈指针 SETB IT0;置边沿触发方式 MOV IP,#01H;置高优先级 MOV IE,#81H;开中 MOV 30H,#0;里程计数器清0 MOV 31H,#0;MOV 32H,#0;LJMP
15、MAIN;转主程序,并等待中断 ORG 0200H;中断服务子程序首地址INT:PUSH Acc;保护现场 PUSH PSW;MOV A,30H;读低8位计数器 ADD A,#2;低8位计数器加2m MOV 30H,A;回存 CLR A;ADDC A,31H;中8位计数器加进位 MOV 31H,A;回存 CLR A;ADDC A,32H;高8位计数器加进位 MOV 32H,A;回存 PUSH PSW;恢复现场 PUSH Acc;RETI;中断返回,MAIN主程序可以处理循环显示等任务。,【例6-3】现有5个外中断源EX1、EX20、EX21、EX22和EX23，高电平时表示请求中断，要求执行相
16、应中断服务程序，试编制程序。,解：ORG0000H;复位地址LJMPMAIN;转主程序ORG0003H;中断入口地址LJMPPINT0;转中断服务程序ORG0013H;中断入口地址LJMPPINT1;转中断服务程序,ORG0100H;主程序首地址MAIN:MOVSP,#60H;置堆栈指针 ORLTCON,#05H;置INT0、INT1为边沿触发方式 SETBPX0;置为高优先级 MOVIE,#0FFH;全部开中;主程序内容 ORG 1000H;中断服务程序首地址 PINT0:PUSHAcc;中断,保护现场 LCALL WORK1;调用EX1服务子程序 POPAcc;恢复现场 RETI;中断返回
17、 ORG 2000H;中断服务程序首地址PINT1:CLR EA;CPU禁中 PUSH Acc;中断保护现场 PUSH DPH;PUSH DPL;SETB EA;CPU开中,JB P1.0,LWK20;P1.0=1,EX20请求中断 JB P1.1,LWK21;P1.1=1,EX21请求中断 JB P1.2,LWK22;P1.2=1,EX22请求中断 LCALL WORK23;P1.3=1,调用EX23服务子LRET:CLR EA;CPU禁中 POP DPL;恢复现场 POP DPH;POP Acc;SETB EA;CPU开中 RETI;中断返回LWK20:LCALL WORK20;P1.0=
18、1,调用EX20服务子程序 SJMP LRET;转中断返回LWK21:LCALL WORK21;P1.1=1,调用EX21服务子程序 SJMP LRET;转中断返回LWK22:LCALL WORK22;P1.2=1,调用EX22服务子程序 SJMP LRET;转中断返回,【例7-4】通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的内容左环移一位。已知:(B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。,此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H;中断矢量 LJMP INTMAIN：SETB EA;开总中断允许“开关”SETB EX1;开分中断允许“开关”CLR PX1;0 优先级（也可不要此句）SETB IT1;边沿触发 MOV B,#01H;给 B 寄存器赋初值HERE：SJMP HERE;原地等待中断申请,INT：MOV A，B;自B寄存器中取数 RL A;左环移一次 MOV B，A;存回B,备下次取用 MOV P1，A;输出到P1口 RETI;中断返回,中断服 务程序,
