机械系统微机控制.ppt

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1、机械系统微机控制,王志刚机械系机电教研室Email：2023年10月2日1时42分,7 中断系统,7.1 中断的概念7.2 中断技术的优点7.3 中断系统的功能7.4 中断源类型7.5 MCS-51的中断系统7.6 中断处理过程7.7 MCS-51外部中断源的扩展7.8 中断系统的应用,机械系统微机控制,7.1 中断的概念,所谓中断：是指CPU正在处理某件事情的时候，外部发生了某一事件，请求CPU迅速去处理。CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事件，处理完毕后，再回来继续执行被中止了的工作，这个过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的请求源称为中断源；原来正在运行的程序称

2、为主程序；主程序被断开的位置称为断点。,机械系统微机控制,7.2 中断技术的优点,分时操作 能解决快速CPU和慢速外设之间的矛盾，可使CPU、外设同时工作。实现实时处理 外界变化量可以根据要求，随时向CPU发出中断请求，要求CPU及时处理，CPU就可以马上响应，加以处理。故障处理 计算机运行过程中，出现无法预料的故障时，能自行处理，而不必停机。,机械系统微机控制,7.3 中断系统的功能,1、实现中断及返回,2、实现优先权排队,3、实现中断嵌套,RETI,图7-2 中断流程图,图7-3 中断嵌套流程图,机械系统微机控制,7.4 中断源类型,7.4.1 外部中断类 有两个中断源：外部中断0和外部中

3、断1，相应的中断请求信号输入端是INT0和INT1，有两种触发方式：电平触发方式和脉冲触发方式。7.4.2 定时中断类 有两个中断源：定时/计数器0溢出中断和定时/计数器1溢出中断。7.4.3 串行中断类 串行口中断请求标志：每当串行口接收或发送一组串行数据完毕时，由硬件使TI或RI置位，即产生一个串行口中断请求。,机械系统微机控制,7.5 MCS-51的中断系统,7.5.1 中断请求标志,7.5.3 中断优先级控制寄存器IP,7.5.2 中断允许控制寄存器IE,机械系统微机控制,图7-3 MCS-51单片机的中断系统,机械系统微机控制,5个中断请求源：（1）INT0：外部中断0请求，由P3.

4、2脚输入。由IT0决定是低电平有效还是负跳变有效。一旦有效，则向CPU申请中断，且建立IE0标志。（2）INT1：外部中断1请求，由P3.3脚输入。由IT1决定是低电平有效还是负跳变有效。一旦有效，则向CPU申请中断，且建立IE1标志。（3）TF0：定时器T0溢出中断请求。当T0产生溢出，TF0置位，请求中断处理。（4）TF1：定时器T1溢出中断请求。当T1产生溢出，TF1置位，请求中断处理。（5）RI或TI：串行中断请求。当接收或发送完一组数据后就置位RI或TI，请求中断。,机械系统微机控制,7.5.1 中断请求标志,1、定时器控制寄存器TCON的中断标志(88H),IE0（IE1）：外中断

5、请求标志。IT0（IT1）：外中断请求信号方式控制位。当IT0（IT1）=1时：脉冲触发方式（边沿触发方式），负跳变有效。当IT0（IT1）=0时：电平触发方式，低电平有效。TF0（TF1）：定时计数溢出标志位。当定时/计数器产生溢出时，由硬件置1；当转向中断服务时，由硬件自动清零。,机械系统微机控制,2、串行口控制寄存器SCON的中断标志,RI：串行口接收中断请求标志位。当单片机接收到一串行数据后，由硬件置1；当CPU转向中断服务程序后，该位必须由软件清零。TI：串行口发送中断请求标志位。当单片机发送完一串行数据后，由硬件置1；当CPU转向中断服务程序后，该位必须由软件清零。,机械系统微机控

6、制,7.5.2 中断允许控制寄存器IE,EA：中断允许总控制位。EA=0，表示CPU禁止所有中断；EA=1时，表示CPU开放中断。EX0（EX1）：外部中断允许控制位。EX0（EX1）=0，禁止外中断；EX0（EX1）=1，允许外中断。ET0（ET1）：定时/计数器的中断允许控制位。ET0（ET1）=0，禁止定时/计数器中断；ET0（ET1）=1，允许定时/计数器中断。ES：串行中断允许控制位。ES=0，禁止串行中断；ES=1，允许串行中断。,机械系统微机控制,7.5.3 中断优先级控制寄存器IP,PX0：外部中断0优先级设定位；PX0：定时器T0中断优先级设定位；PX1：外部中断1优先级设定

7、位；PT1：定时器T1中断优先级设定位；PS：串行中断优先级设定位。当某一控制位被置0，则该中断源被定义为低优先级；若被置1，则该中断源被定义为高优先级。中断优先级控制寄存器IP的各个控制位，都可以通过编程来置位或清零。,机械系统微机控制,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，但高优先级可打断低优先级的中断服务，实现中断嵌套。（2）一个中断一旦得到响应，与它同级的中断请求不能中断它。（3）同级的多个中断请求同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求先被响应。查询次序为：外部中断0定时/计数器中断0外部中断1定时/计数器中断1串行中断。,机械系统微机控制,7.

8、6 中断处理过程,7.6.1 中断响应7.6.2 中断处理7.6.3 中断返回7.6.4 中断请求的撤除7.6.5 中断响应时间,机械系统微机控制,7.6.1 中断响应,1、CPU的中断响应条件（1）首先要有中断源发出中断申请；（2）中断总允许位EA=1,即CPU允许所有中断源申请中断；（3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即此中断源可以向CPU申请中断。注：当出现下面一种情况时，中断会被阻断：（1）CPU正在执行一个同级或高一级的中断服务程序；（2）当前的机器周期不是正在执行的指令的最后一个周期，即正在执行的指令还未完成前，任何中断请求都得不到响应；,机械系统微机控制,（3）正在执行的指令

9、是返回指令或者对专用寄存器IE、IP进行读/写的指令，此时在执行RETI或者读写IE或IP之后，不会马上响应中断请求，至少在执行一条其他指令之后才会响应。2、中断响应过程 中断源 入口地址 外部中断0 0003H 定时器T0中断 000BH 外部中断1 0013H 定时器T1中断 001BH 串行口中断 0023H,机械系统微机控制,中断处理,中断处理：中断服务程序从入口地址开始执行，直至遇到指令“RETI”为止，称中断处理。编写中断服务程序需注意以下几点：（1）各入口地址间隔8个字节，需在入口地址单元处存放一条无条件转移指令。（2）若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断源中断，要先关闭C

10、PU中断，或禁止更高中断源的中断，而在中断返回前再开中断。（3）在保护现场和恢复现场时，为了不使现场数据受到破坏，在保护现场和恢复现场时，CPU不响应新的中断请求。,机械系统微机控制,中断返回,机械系统微机控制,中断请求的撤除,定时器溢出中断，CPU在响应中断后，用硬件清除中断请求标志IF0或IF1。边沿触发的外部中断，CPU在响应中断后，用硬件清除中断请求标志IE0或IE1。串行口中断，CPU在响应中断后，没有硬件清除TI、RI，用户必须用软件来清除。电平触发的外部中断，CPU在响应中断后，由硬件自动清除中断申请标志IE0或IE1，但不能彻底撤除中断请求。,机械系统微机控制,中断响应时间,中

11、断响应时间：是从查询中断请求标志位开始转向中断入口地址所需的机器周期数。外中断响应时间：大于3个机器周期，小于8个机器周期。,机械系统微机控制,7.7 MCS-51外部中断源的扩展,1、利用定时器做外中断源法（1）置定时/计数器为工作模式2，且为计数方式，即8位的自动装载方式。（2）定时/计数器的高8位和低8位都预置为0FFH。（3）将定时/计数器的计数输入端（P3.3、P3.4）作为扩展的外部中断请求输入。（4）在相应的中断服务程序入口开始存放为外中断服务的中断服务程序。,机械系统微机控制,【例7-1】将定时器T0设定为方式2代替一个扩充外中断源，TH0和TH1初值为FFH，允许T0中断，C

12、PU开放中断，写出借用定时/计数器0溢出中断为外部中断的初始化程序。解：MOV TMOD，06H；置T0为工作模式2、计数方式 MOV TLO，0FFH；置低8位初始值 MOV THO，0FFH；置高8位初始值 SETB EA；开中断 SETB ET0；定时器0允许中断 SETB TR0；启动计数器,机械系统微机控制,2、用查询方式扩展中断源,图7-6 多外部中断源的硬件连接,机械系统微机控制,【例7-2】用图7-6的连接对E11E14中断查询，写出有关的中断服务程序。,图7-7 软件查询中断源流程图,机械系统微机控制,查询流程图如图7-7。查询次序为E11E14。在查到一个高级中断申请后，就

13、转去为这个中断申请服务，服务结束后，就返回继续查询较低级的中断申请，直到查不到其他中断申请时返回，并再等待INT1上出现新的中断申请信号。ORG 0013H LJMP ITROU ITROU：PUSH PSW PUSH ACC ANL P1，0FH JNB P1.0，N1 ACALL BR0 N1：JNB P1.1，N2 ACALL BR1 N2：JNB P1.2，N3,机械系统微机控制,ACALL BR2 N3：JNB P1.3，N4 ACALL BR3 N4：POP ACC POP PSW RETIBR0：；E11中断服务子程序 RET BR1：；E12中断服务子程序 RET BR2：；E

14、13中断服务子程序 RET BR3：；E14中断服务子程序 RET,机械系统微机控制,7.8 中断系统的应用,中断系统中需要人为控制的部分：（1）CPU的开中断和关中断；（2）各中断源中断请求的允许和禁止；（3）各中断源优先级别的设定；（4）外部中断请求的触发方式。中断服务程序的一般格式为：CLR EA CLR EA PUSH ACC POP PSW PUSH PSW POP ACC SETB EA SETB EA RETI,机械系统微机控制,【例7-3】利用定时器T0定时，在P1.0端输出一方波，方波周期为20ms，已知晶振频率为12MHz。主程序如下：ORG 0000H LJMP 2000

15、H T0的中断服务程序 ORG 000BH AJMP 70H ORG 70H MOV TL0，0F0H；重赋初值 MOV TH0，0D8H,机械系统微机控制,CPL P1.0；输出取反 RETI ORG 2000H MOV TMOD，01H；设置T0为模式1 MOV TL0，0F0H；赋初值 MOV TH0，0D8H MOV IE，82H；CPU开中断，T0开中断 SETB TR0；启动T0 HERE：SJMP HERE；循环等待定时到,机械系统微机控制,【例7-4】用定时器T1定时，在P1.0端输出一方波，周期为2min，已知晶振频率为12MHz。解：（方法1）采用中断方法。设定时器T1采用

16、模式1定时10ms，用69H单元做毫秒计数单元，用79H单元做秒计数单元，用4FH位做1分计时到标志。T1中断服务程序入口地址为001BH。主程序如下：ORG 0000H LJMP 2000H T1的中断服务程序 ORG 001BH,机械系统微机控制,AJMP 100H ORG 100H MOV TH1，0D8H；重赋初值 MOV TL1，0F0H DJNZ 69H，TT1；判1s定时到否？MOV 69H，100H DJNZ 79H，TT1 M0V 79H，60H；判1min定时到否？SETB 4FH TT1：RETI；中断返回 ORG 2000H MOV TMOD，10H；设置T1为定时模式

17、1,机械系统微机控制,MOV TH1，0D8H；赋初值 MOV TL1，0F0H MOV IE，88H；CPU开中断，T1开中断 SETB TR1；启动T1工作 MOV 69H，100；赋毫秒计数初值 MOV 79H，60；赋秒计数初值 CLR 4FH；清标志位 TT：JNB 4FH，TT；等1min时间到 CLR 4FH；清标志位 CPL P1.0；输出反相 AJMP TT；反复循环 END,机械系统微机控制,（方法2）采用软、硬相结合的方法。电路连接如图7-8，使P1.2与T0（P3.4）相连，P1.0仍然用做输出波形，定时器T1做10ms定时，定时器T0设为模式1计数，定时器T1控制P1

18、.2输出方波，T0(P3.4)做计数输入端。T0的计数初值X应为 X=65536-6000=59536=E890H 主程序如下：ORG 2000H MOV TMOD，15H；设置T1为模式1定时，T0为模式1计数 MOV TH1，0D8H；赋T1定时10ms初值 MOV TL1，0F0H,机械系统微机控制,MOV TH0，0E8H；赋T0计数6000初值 MOV TL0，90H MOV IE，8AH；CPU开中断，T0、T1开中断 SETB TR1 SETB TR0 LI：SJMP LI；等10ms到T1的中断服务 程序T1的中断服务程序（由001BH转来）ORG 100H MOV TH1，0

19、D8H；重赋定时初值,机械系统微机控制,MOV TL1，0F0H CPL P1.2 RETIT0的中断服务程序（由000BH转来）ORG 200H MOV TH0，0E8H；重赋计数初值 MOV TL0，90H CPL P1.0 RETI,机械系统微机控制,【例7-5】已知某8051单片机采用6MHz晶振，现要求P1.0输出一个5KHz的方波，同时对外部输入的脉冲信号进行计数，每当计满200时，使内部数据存储单元60H内容增1，当增到100时停止计数，并使P1.2输出高电平，定时器T1做串行口的波特率发生器。解：定时器T0为工作模式3，TH0作为8位定时器用，TL0作为8位计数器用，利用T0（

20、P3.4）引脚作为外部脉冲计数输入，用TL0计数，把TL0置初值38H（256-200=38H）；用TH0作为8位定时器，由P1.0输出5KHz方波，即每隔100s使P1.0的电平变化一次，定时初值为CEH（256-100/2=206）。（定时100 s）主程序如下：,机械系统微机控制,MOV TL0，38H；赋计数初值 MOV TH0，0CEH；赋定时初值 MOV TL1，BAND；根据波特率要求设 定常数BAND MOV TH1，BAND MOV TMOD，27H；T1为模式2定时，T0为模式3计数 MOV TCON，50H；启动T0、T1工作 MOV IE，9AH；开放CPU中断，开放

21、串口、T0、T1中断 MOV 60H，00；60H单元清零 HERE：SJMP HERE；循环等待TL0计数溢出中断服务程序（由000BH转来）MOV TLO，38H；重赋初值,机械系统微机控制,INC 60H MOV A，60H CJNE A，100，LP SETB P1.2 CLR ET0 CLR TR0 LP：RETITH0溢出中断服务程序（由001BH转来）MOV TH0，0CEH；重赋初值 CPL P1.0；P1.0输出取反 RETI,机械系统微机控制,【例7-7】已知甲乙两台8051单片机所使用的晶振均为11.0592MHz。现要求两机之间进行串行通信，甲机发送，乙机接收。传输波特

22、率定为9600。甲机以78H、77H中的内容为发送数据的起始地址，以76H、75H中的内容为发送数据的末地址。甲机首先发送数据的起始地址和末地址，然后再开始发送数据。乙机以接收到的第12字节作为存放接收数据的起始地址，第34字节作为存放接收数据的末地址，第5字节为起始数据。解：设定时器1按模式1工作，串行口也按模式 1工作。程序如下：甲机发送：ORG 2000H,机械系统微机控制,TAN：MOV TMOD，10H；定时器1设置为模式1 MOV TL1，0FDH；定时器1赋初值 MOV TH1，0FFH SETB EA；CPU开中断 SETB ET1；定时器1开中断 CLR ES；串行口关中断

23、SETB PT1；定时器1置高中断优先级 CLR PS；串行口置低中断优先级 SETB TR1；启动定时器1工作 CLR TI；清发送中断标志 MOV SCON，40H；串行口置工作模式1 MOV SBUF，78H；输出高位地址 JNB TI，；等待地址发送 CLR TI；TI清“零”,机械系统微机控制,MOV SBUF，77H；输出低位地址 JNB TI，；等待地址发送 CLR TI；TI清“零”MOV SBUF，76H；输出末位地址高位字节 JNB TI，；等待地址发送 CLR TI；TI清“零”MOV SBUF，75H；输出末位地址低位字节 SETB ES；串行口开中断 SJMP；等待发

24、送 定时器1中断服务程序（由001BH转来）TIN：CLR TR1；关定时器1 MOV TL1，0FDH；T1重置初值 MOV TH1，0FFH,机械系统微机控制,SETB TR1；启动T1工作 RETI；中断返回 串行口中断服务程序（由0023H转来）ESS：PUSH DPL；把DPTR压入堆栈保护 PUSH DPH PUSH ACC；把A压入堆栈保护 MOV DPH，78H；发送数据地址DPTR MOV DPL，77H MOVX A，DPTR；发送数据A CLR TI；TI清“零”MOV SBUF，A；输出数据 MOV A，DPH,机械系统微机控制,CJNE A，76H，EN1；数据未送完

25、转至EN1 MOV A，DPL CJNE A，75H，EN1 CLR ES；串行口关中断 CLR ET1；定时器1关中断 CLR TR1；关定时器1ESC：POP ACC；恢复现场 POP DPH POP DPL RETIEN1：INC 77H；低位地址加1 MOV A，77H JNZ EN2；低位地址非零转移,机械系统微机控制,INC 78H；高位地址加1EN2：SJMP ESC；无条件转移乙机接收：ORG 2000HREV：MOV TMOD，10H；定时器1设置为模式1 MOV TL1，0FDH；定时器1赋初值 MOV TH1，0FFH SETB EA；CPU开中断 SETB ET1；定时

26、器1开中断 SETB ES；串行口开中断 SETB PT1；定时器1置最高中断优先级 CLR PS；串行口置低中断优先级,机械系统微机控制,SETB TR1；启动定时器1工作 MOV SCON，50H；串行口置工作模式1接收 CLR B.0；设置接收地址标志 MOV 70H，78H；设置起始地址 SJMP；等待接收 定时器1中断服务程序（由001BH转来）REV1：CLR TR1；关定时器1 MOV TL1，0FDH；定时器1重置初值 MOV TH1，0FFH SETB TR1；启动定时器1工作 RETI,机械系统微机控制,串行口中断服务程序（由0023H转来）ESS：PUSH DPL；DPT

27、R压栈保护 PUSH DPH PUSH ACC；A压栈保护 MOV A，R0；R0压栈保护 PUSH ACC JB B.0，DA0；非地址转移 MOV R0，70H MOV A，SBUF；接收地址信息 MOV R0，A DEC 70H；修改接收地址 CLR RI；RI清“零”MOV A，74H,机械系统微机控制,CJNE A，70H，DA2；地址未接收完转移 SETB B.0；设置接收数据标志DA2：POP ACC；将A弹出堆栈送R0 MOV R0，A POP ACC POP DPH；恢复现场 POP DPL RETIDA0：MOV DPH，78H；接收的起始地址送DPTR MOV DPL，7

28、7H MOV A，SBUF；接收数据信息 MOVX DPTR，A CLR RI；RI清“零”INC 77H；地址低位加1,机械系统微机控制,MOV A，77H；地址低位非零转移 JNZ DA3 INC 78H；地址高位加1DA3：MOV A，76H CJNE A，78H，DA2；数据未接收完转至DA2 MOV A，75H CJNE A，77H，DA2 CLR ES；串行口关中断 CLR ET1；定时器1关中断 CLR TR1；关定时器1 SETB PSW.5；设置传送结束标志 AJMP DA2 END,机械系统微机控制,【例7-8】多机通信软件设计。1）软件协议（1）系统中允许有255台从机，

29、其地址分别为00HFEH。（2）地址FFH是对所有从机都起作用的一条控制命令，命令各从机恢复SM=1状态。（3）主机和从机的联络过程为：主机首先发送地址，被寻址从机向主机回送本机地址，主机在判断地址相符后给被寻址的从机发送控制命令，被寻址的从机根据其命令向主机回送自己的状态，若主机判断状态正常，主机即开始发送或接收数据，发送或接收的第一个字节为数据块长度。若从机状态不正常，主机重联络。,机械系统微机控制,（4）设主机发送的控制命令代码为：00H：要求从机接收数据块；01H：要求从机发送数据块；其他：非法命令。（5）从机状态字格式为：其中 若ERR=1，从机接收到非法命令；若TRDY=1，从机发

30、送准备就绪；若RRDY=1，从机接收准备就绪。,机械系统微机控制,2）主机查询、从机中断方式的多机通信软件设计（1）主机串行通信子程序。入口参数；（R0）主机发送的数据块首地址；（R1）主机接收的数据块首地址；（R2）被寻址的从机地址；（R3）主机发出的命令；（R4）数据块长度。流程图见图7-9。,机械系统微机控制,图7-9 多机通信主机查询方式程序流程图,机械系统微机控制,程序清单如下：MSIO：MOV TMOD，20H；初始化T1为定 时功能，模式2 MOV TL1，0F3H；送入初值 MOV TH1，0F3H SETB TR1；启动定时器T1 MOV PCON，80H；设置SMOD=1

31、MOV SCON，0D8H；设置串行口模式 3，允许接收，TB8=1MSIO1：MOV SBUF，R2；发送从机地址 JNB TI，；等待发送结束 CLR TI；发送完，清TI，为下 一次发送做准备,机械系统微机控制,WAIT1：JBC RI，MSIO2；等待从机应答 SJMP WAIT1 MSIO2：MOV A，SBUF；取出从机应答地址 XRL A，R2；核对地址 JZ MSIO4；地址相符，则转MSIO4MSIO3：SETB TB8；地址不符，重新联络 MOV SBUF，0FFH；给从机发复位命 令（TB8=1）JNB TI，；等待发送结束 CLR TI；清TI SJMP MSIO1；转

32、重发地址MSIO4：CLR TB8；地址符合，TB8=0，准备 发送数据/命令,机械系统微机控制,MOV SBUF，R3；给从机发送命令 JNB TI，CLR TIWAIT2：JBC RI，MSIO5；等待接收从机应答 SJMP WAIT2MSIO5：MOV A，SBUF；取出应答信息 JNB ACC.7，MSIO6；核对命令接收是否 出错，正确则转 SJMP MSIO3；从机接收命令出 错，转重新联络MSIO6：CJNE R3，00H，MSIO7；若要求从机 发送，则转MSIO7,机械系统微机控制,JNB ACC.0，MSIO3；要求从机接收，从 机未准备好，重新联络 STX：MOV SBU

33、F，R4；从机准备好，向从 机发送数据块长度WAIT3：JBC TI，STX1；发送结束，则转 SJMP WAIT3；未发送完，等待 STX1：MOV SBUF，R0；向从机发送数据 JNB TI，CLR TI INC R0；修改地址，指向下 一个地址单元 DJNZ R4，STX1；数据未发送完，继 续发送,机械系统微机控制,RET；数据发送完毕，返回主程序 MSIO7：JNB ACC.1，MSIO3；若从机发送未准备 好，转重新联络 SRT：JNB RI，；等待接收从机发来 的数据块长度 CLR RI；清TI位，为下一次 接收做准备 MOV A，SBUF；取出收到的数据 MOV R4，A；数据块长度送计数器R4 MOV R1，A；数据块长度存入数 据存储区 INC R1；修改地址,机械系统微机控制,SRX1：JNB RI，；等待接收从机发来 的数据 CLR RI MOV R1，SBUF；接收的数据存入数 据存储区 INC R1；修改地址，指向下 一个地址单元 DJNZ R4，SRX1；数据未接收完，继 续接收 RET；数据接收完毕，返 回主程序,机械系统微机控制,The End,本节结束,