1、 5.1 中断技术概述当中断请求源发出中断请求时，如果中断请求被允许，单片机暂时中止正在执行的主程序，转到中断服务处理程序处理中断服务请求。中断服务处理程序处理完中断服务请求后，再回到原来被中止的程序之处(断点)，继续执行被中断的主程序。产生中断的请求源称为中断请求源。中断源向CPU提出处理请求，称为中断请求(或中断申请)。CPU处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。采用中断技术消除了单片机在查询方式中的等待现象，大大地提高了单片机的工作效率和实时性。, 5.2 AT89S5151中断系统的结构 有5个中断请求源，两个中断优先级，可两级嵌套，结构如下：, 5.2.1 中断请求源(5个) 1
2、、/INT0 外部中断请求0，由引脚INT0*输入，中断请求标志为IE0。 2、/INT1 外部中断请求1，由引脚INT1*输入，中断请求标志为IE1。 3、定时器/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志为TF0。 4、定时器/计数器T1溢出中断请求，中断请求标志为TF1。 5、串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI。, 5.2.2 中断请求标志寄存器5个中断请求标志分别由TCON和SCON的相应位锁存。 一、TCON定时器/计数器的控制寄存器，字节地址为88H。 包含：（1）T0和T1的溢出中断请求标志位TF1和TF0（2）外部中断请求标志位IE1与IE0。格式如下所示：其余与中断有关的标志
3、位功能： IT0/1选择外部中断请求0/1为跳沿触发方式还是电平触发 方式：IT0=0为电平触发方式。 IT0=1为跳沿触发方式。可由软件置“1”或清“0”。,二、SCON为串行口控制寄存器，字节地址为98H。 串行口的发送中断和接收中断的中断请求标志TI和RI，如下：各标志位的功能：（1）TI发送中断请求标志位。串口每发送完一帧串行数据后，硬件自动置“1”TI。必须在中断服务程序中用软件对TI标志清“0”。（2）RI接收中断请求标志位。串口接收完一个数据帧，硬件自动置“1”RI标志。必须在中断服务程序中用软件对RI标志清“0”。,5.4 中断控制 5.4.1 中断允许寄存器IE CPU对中断
4、源的开放或屏蔽，由片内的中断允许寄存器IE控制。字节地址为A8H，可位寻址。格式如下：IE对中断的开放和关闭为两级控制 总的开关中断控制位EA（IE.7位）:EA=0，所有中断请求被屏蔽。EA=1，CPU开放中断，但五个中断源的中断请求是否允许，还要由IE中的5个中断请求允许控制位决定。,IE中各位的功能如下： （1）EA：中断允许总控制位0：CPU屏蔽所有的中断请求(CPU关中断)；1：CPU开放所有中断(CPU开中断)。 （2）ES：串行口中断允许位0：禁止串行口中断；1：允许串行口中断。 （3）ET1：定时器/计数器T1的溢出中断允许位0：禁止T1溢出中断；1：允许T1溢出中断。 （4）
5、EX1：外部中断1中断允许位0：禁止外部中断1中断；1：允许外部中断1中断。 （5）ET0：定时器/计数器T0的溢出中断允许位0：禁止T0溢出中断；1：允许T0溢出中断。,（6）EX0：外部中断0中断允许位。0：禁止外部中断0中断；1：允许外部中断0中断。 MCS-51复位后，IE清0，所有中断请求被禁止。 若使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位的被置“1” ，还必须使EA位=1。 改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即：SETB bit；CLR bit。 例 若允许片内2个定时器/计数器中断，禁止其它中断源的中断请求。编写设置IE的相应程序段 （1）用位操作指令来编写如下程序段：CL
6、R ES ；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断1中断CLR EX0 ；禁止外部中断0中断,SETB ET0 ；允许定时器/计数器T0中断SETB ET1 ；允许定时器/计数器T1中断SETB EA ；CPU开中断 （2）用字节操作指令来编写：MOV IE，#8AH 或者用：MOV 0A8H，#8AH ；A8H为IE寄存器字节地址, 5.4.2 中断优先级寄存器IP 两个中断优先级，可实现两级中断嵌套。可归纳为下面两条基本规则： （1）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。 （2）同级中断不会被它的同级中断源所中断。,若CPU正在执行高优先级的中断，则不能被任何中断源所中断。 中断优
7、先级寄存器IP，其字节地址为B8H。IP各个位的含义： （1）PS串行口中断优先级控制位1：高优先级中断；0：低优先级中断。 （2）PT1定时器T1中断优先级控制位1：高优先级中断；0：低优先级中断。,（3）PX1外部中断1中断优先级控制位1：高优先级中断；0：低优先级中断。 （4）PT0定时器T0中断优先级控制位1：高优先级中断；0：低优先级中断。 （5）PX0外部中断0中断优先级控制位1：高优先级中断；0：低优先级中断。 由软件可改变各中断源的中断优先级。 MCS-51的中断系统有两个不可寻址的“优先级激活触发器”: 一个用来指示某高优先级的中断正在执行，所有后来的中断均被阻止。 另一个用
8、来指示某低优先级的中断正在执行，所有同级中断都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。,在同时收到几个同一优先级的中断请求时，优先响应哪一个中断，取决于内部的查询顺序。查询顺序如下：中断源 中断级别外部中断0 最高T0溢出中断外部中断1T1溢出中断串行口中断 最低 例 设置IP寄存器的初始值，使2个外中断请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。 （1）用位操作指令SETB PX0 ；2个外中断为高优先级SETB PX1 CLR PS ；串口为低优先级中断CLR PT0 ；2个定时器/计数器低优先级中断CLR PT1,（2）用字节操作指令MOV IP，#05H或：MOV 0B8H，#05H ；B8H
9、为IP寄存器的字节地址, 5.5 响应中断请求的条件 一个中断请求被响应，需满足以下必要条件： （1）IE寄存器中的中断总允许位EA=1。 （2）该中断源发出中断请求，即该中断源对应的中 断请求标志为“1”。 （3）该中断源的中断允许位=1，即该中断没有被屏蔽。 （4）无同级或更高级中断正在被服务。 中断响应的主要过程： 首先由硬件自动生成一条长调用指令:LCALL addr16 接着就由CPU执行该指令,将PC的内容压入堆栈以保护断点，再将中断入口地址装入PC。各中断源服务程序的入口地址是固定的，如下所示：,中断源 入口地址 外部中断0 0003H定时器/计数器T0 000BH外部中断1 0
10、013H定时器/计数器T1 001BH串行口中断 0023H 中断响应是有条件的，遇到下列三种情况之一时，中断响应被封锁： （1）CPU正在处理同级的或更高优先级的中断。（2）所查询的机器周期不是所当前正在执行指令的最后一个机器周期。只有在当前指令执行完毕后，才能进行中断响应。 （3）正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。需要再去执行完一条指令，才能响应新的中断请求。, 5.6 外部中断的响应时间 外部中断的最短的响应时间为3个机器周期: （1）中断请求标志位查询占1个机器周期。 （2）子程序调用指令LCALL转到相应的中断服务程序入口，需2个机器周期。 外部中断响应的最长的响应时
11、间为8个机器周期： （1）发生在CPU进行中断标志查询时，刚好是开始执行RETI或是访问IE或IP的指令，则需把当前指令执行完再继续执行一条指令后，才能响应中断，最长需2个机器周期。 （2）接着再执行一条指令，按最长指令（乘法指令MUL和除法指令DIV）来算，也只有4个机器周期。 （3）加上硬件子程序调用指令LCALL的执行，需要2个机器周期。 如果已在处理同级或更高级中断，响应时间无法计算。 在一个单一中断的系统里，MCS-51单片机对外部中断请求的响应的时间总是在38个机器周期之间。, 5.7 外部中断的触发方式选择 两种触发方式：电平触发方式和跳沿触发方式。 5.7.1 电平触发方式 C
12、PU在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平。在中断服务程序返回之前，外部中断请求输入必须无效（即变为高电平），否则CPU返回主程序后会再次响应中断。 适于外中断以低电平输入且中断服务程序能清除外部中断请求（即外部中断输入电平又变为高电平）的情况。 5.7.2 跳沿触发方式 连续两次采样，一个机器周期采样到外部中断输入为高，下一个机器周期采样为低，则置“1”中断请求标志，直到CPU响应此中断时，该标志才清0。这样不会丢失中断，但输入的负脉冲宽度至少保持1个机器周期。, 5.8 中断请求的撤消 1定时器/计数器中断请求的撤消 中断请求被响应后。硬件会自动清TF0或TF1。 2外部中断请求的撤消
13、 （1）跳沿方式外部中断请求的撤消是自动撤消的。 （2）电平方式外部中断请求的撤消: 除了标志位清“0”之外，还需在中断响应后把中断请求信号引脚从低电平强制改变为高电平，如图5-8所示。,只要P1.0端输出一个负脉冲就可以使D触发器置“1”，从而撤消了低电平的中断请求信号。所需的负脉冲可增加如下两条指令得到：ORL P1，#01H ；P1.0为“1”ANL P1，#0FEH ；P1.0为“0” 电平方式的外部中断请求信号的完全撤消，是通过软硬件相结合的方法来实现的。 3串行口中断请求的撤消 响应串行口的中断后，CPU无法知道是接收中断还是发送中断，还需测试这两个中断标志位的状态，以判定是接收操
14、作还是发送操作，然后才能清除。所以串行口中断请求的撤消只能用软件清除CLR TI ；清TI标志位CLR RI ；清RI标志位,5.9 中断服务程序的设计 一、中断服务程序设计的任务 基本任务：（1）设置中断允许控制寄存器IE。（2）设置中断优先级寄存器IP。（3）对外中断源，是采用电平触发还是跳沿触发。（4）编写中断服务程序，处理中断请求。 前2条一般放在主程序的初始化程序段中。 例 假设允许外部中断0中断，并设定它为高级中断，其它中断源为低级中断，采用跳沿触发方式。在主程序中编写如下程序段：SETB EA ；CPU开中断SETB ET0 ；允许外中断0产生中断SETB PX0 ；外中断0为高
15、级中断SETB IT0 ；外中断0为跳沿触发方式,二、采用中断时的主程序结构 常用的主程序结构如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 中断入口地址LJMP INTORG XXXXH MAIN：主 程 序INT：中断服务程序 三、中断服务程序的流程,例 根据图5-9的中断服务程序流程，编出中断服务程序。假设，现场保护只需将PSW和A的内容压入堆栈中保护。 典型的中断服务程序如下：INT： CLR EA ；CPU关中断PUSH PSW ；现场保护PUSH ACC ； SETB EA ；CPU开中断中断处理程序段CLR EA ；CPU关中断POP ACC ；现场恢复POP PSW SETB
16、 EA ；CPU开中断RETI ；中断返回，恢复断点,几点说明： （1）现场保护仅涉及到PSW和A的内容，如还有其它需保护的内容，只需要在相应的位置再加几条PUSH和POP指令即可。 （2） “中断处理程序段”，应根据任务的具体要求，来编写。 （3）如果本中断服务程序不允许被其它的中断所中断。可将“中断处理程序段”前后的“SETB EA”和“CLR EA”两条指令去掉。 （4）中断服务程序的最后一条指令必须是返回指令RETI。,5.10 多外部中断源系统设计 5.10.1 定时器/计数器作为外部中断源的使用方法 定时器/计数器选为计数器工作模式，T0 （或T1）引脚上发生负跳变时，T0（或T1
17、）计数器加1，利用该特性，可以把T0（或T1）引脚作为外部中断请求输入引脚，计数器初值设为FFH，TF0（或TF1）作为外部中断请求标志。ORG 0000HAJMP IINI ；跳到初始化程序IINI: MOV TMOD，#06H；设置T0的工作方式MOV TL0，#0FFH；设置计数器初值MOV TH0，#0FFHSETB TR0 ；启动T0，开始计数SETB ET0 ；允许T0中断SETB EA ；CPU开中断,当连接在P3.4（T0引脚）的电平发生负跳变时，TL0加1，产生溢出，置“1”TF0，向CPU发出中断请求，同时TH0的内容0FFH送TL0，即TL0恢复初值0FFH。 5.10.
18、2 中断和查询结合的方法 最高级别中断请求源IR0接INT0*输入端，其余的外部中断请求源IR1IR4用“线或”的办法连到MCS-51的另一个外中断源输入端，同时还连到P1口。 5个外部中断源的排队顺序依此为：IR0IR4。,ORG 0013H ； INT1的中断入口LJMP INT1 ； NT1: PUSH PSW ；保护现场PUSH ACCJB P1.0,IR1 ；P1.0高，IR1有请求JB P1.1,IR2 ；P1.1高，IR2有请求JB P1.2,IR3 ；P1.2高，IR3有请求JB P1.3,IR4 ；P1.3高，IR4有请求 INTIR:POP ACC ；恢复现场POP PSWRETI ；中断返回,IR1: IR1的中断处理程序AJMP INTIR ； IR2: IR2的中断处理程序AJMP INTIR ； IR3: IR3的中断处理程序AJMP INTIR ； IR4: IR4的中断处理程序AJMP INTIR ；,
