1、项目四 电子钟设计,任务2 认识单片机的中断,学习内容,1.了解中断的概念、结构与工作原理,2.了解中断的分类。,3.理解中断控制寄存器的设置方法。,5.掌握中断的使用方法。,4.理解中断响应以及中断优先级。,6.2 中断系统,某人看书 执行主程序 中断过程 电话铃响 中断信号INTx=0 中断请求 暂停看书 暂停执行主程序 中断响应 书中作记号 当前PC值入栈 保护断点 电话谈话 执行中断程序 中断服务 继续看书 返回主程序 中断返回,一、中断概念,引起CPU中断的根源，称为中断源。中断源如向CPU提出中断请求，若被响应，CPU就暂时中断原来的事件A，转去处理事件B。对事件B处理完毕后，再回
2、到原来被中断的地方（即断点），称为中断返回。实现上述中断功能的部件称为中断系统（中断机构）。,事件B,二、中断源,二、中断源,三、MCS-51中断系统的逻辑结构,2、中断允许控制： 总允许开关：EA； 源允许开关：ES、ET1、EX1、ET0、EX0。,3、2级中断优先级控制： 优先级选择开关：PS、PT1、PX1、PT0、PX0。,IT0（IT1）：外部中断0（或1）触发方式控制位。IT0（或IT1）=0：外部中断为电平触发方式；IT0（或IT1）=1：外部中断为边沿触发方式。,IE0（IE1）：外部中断0（或1）的中断请求标志位。,在电平触发方式时：CPU在每个机器周期的S5P2采样P3.
3、2（或P3.3）：若P3.2（或P3.3）引脚为高电平：IE0（IE1）清0；若P3.2（或P3.3）引脚为低电平：IE0（IE1）置1，向CPU请求中断。CPU响应后能够由硬件自动将IE0（或IE1）清零。 在边沿触发方式时：若第一个机器周期采样到P3.2（或P3.3）引脚为高电平，第二个机器周期采样到P3.2（或P3.3）引脚为低电平时，由IT0（或IT1）置1，向CPU请求中断。,1外部中断INT0和INT1,外部引脚P3.2和P3.3输入,有两种触发方式：电平触发及跳（边沿）触发。由特殊功能寄存器TCON来管理。,四、中断的控制与实现,2定时/计数器T0和T1中断,当定时/计数器T0（
4、或T1）溢出时，由硬件置TF0（或TF1）为“1”，向CPU发送中断请求，当CPU响应中断后，将由硬件自动清除TF0（或TF1）。,3串行口中断,MCS-51的串行口中断源对应两个中断标志位：串行口发送中断标志位TI和串行口接收中断标志位RI。无论哪个标志位置“1”，都请求串行口中断，到底是发送中断TI还是接收中断RI，只有在中断服务程序中通过指令查询来判断。串行口中断响应后，不能由硬件自动清“0”，必须由软件对TI或RI清“0”。,四、中断的控制与实现,2. 外部中断触发方式选择位：IT0、IT1=1：负边沿触发中断请求；=0：低电平触发中断请求。,1. 中断标志位： TF1、TF0、IE1
5、、IE0、RI 、TI登记各中断源请求信号：=1，有中断请求；=0，无中断请求。CPU响应中断后，该中断标志自动清零。TI、RI标志必须软件清零。,3.中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0=1开中断；=0关中断。,六、优先级控制,五、中断允许控制,通过中断优先级寄存器IP改变中断源的优先级顺序可以实现两个方面的功能：改变系统中断源的优先权顺序和实现二级中断嵌套。,对于中断优先权和中断嵌套，MCS-51单片机有以下三条规定。 （1）正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断，一直到该中断服务程序结束，返回了主程序且执行了主程序中的一条指令后，CPU才响应新的
6、中断请求。 （2）正在进行的低优先级中断服务程序能被高优先级中断请求所中断，实现两级中断嵌套。,（3）CPU同时接收到几个中断请求时，首先响应优先级最高的中断请求。,小结：,中断优先级控制原则和控制逻辑,中断优先级是为中断嵌套服务的。如图，MCS51具有2级优先级。1、优先级控制原则： （1）低优先级中断不能打断高优先级的中断服务；但高优先级中断请求信号可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。 （2）如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断服务将被禁止。即同级中断不能嵌套。 （3）如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被响应。查询次序为：INT0T0INT1T
7、1RI/TI。2、控制逻辑： （1）利用中断优先级控制寄存器； （2）2个不可寻址的优先级状态触发器：状态“0”或“1”。,五、中断响应,1、中断响应的条件,(1)无同级或高级中断正在处理； (2)现行指令执行到最后一个机器周期且已结束； (3)若现行指令为RETI或访问IE、IP的指令时，执行完该指令且紧随其后的另一条指令也已执行完毕。,中断响应阻断：(1)CPU正处在为一个同级或高级的中断服务中。即当有同级或高级中断服务。(2)查询中断请求的机器周期不是当前指令的最后一个机器周期。即当CPU未执行完一条指令。(3)当前执行返回指令RET/RETI或访问IE、IP的指令后，不能立即响应中断，
8、还应再执行一条指令，然后才能响应中断。程序单步执行就是利用此原理，借助单片机的外部中断功能来实现的。,2、中断响应过程,1、中断采样仅对外中断（INT0、INT1）请求信号； 2、中断查询：单片机在每个机器周期的S5P2采样，按优先级顺序对中断请求标志位进行查询，即先查询高级中断后再查询低级中断，同级中断按“INT0T0INT1T1RI/TI”的顺序查询。在S6找到中断源，如果查询到有标志位为“1”，则表明有中断请求发生，接着就从相邻的下一个机器周期的S1状态开始进行中断响应。由于中断请求是随机发生的，CPU无法预先得知，因此在程序执行过程中，中断查询要在指令执行的每个机器周期中不停地重复进行
9、。 3、中断响应：当查询到有效的中断请求时，就进行中断响应。其主要内容是由硬件自动生成一条长调用指令LCALL。其格式为：LCALL addr16，addr16即是由系统设定的5个中断程序的入口地址。,各中断源中断服务 程序的入口地址。如右表：,3、中断响应时间每个机器周期的最后一个状态(S6)采样中断标志位，若有中断请求，将在下一个机器周期的第一个状态(S1)按优先级顺序进行中断查询。中断响应时间：正常中断响应时间为38个机器周期，如果有同级或高级中断服务，将延长中断响应时间。,3T： 中断请求标志查询：1T产生、执行LCALL： 2T,8T： 执行RET/RETI（访问IP/IE）：2T主
10、程序中MUL/DIV指令： 4T执行LCALL指令： 2T,中断响应时间： 某中断的响应时序如图：,若M1周期的S5P2前某中断生效，在S5P2期间其中断请求被锁存到相应的标志位中去；M2恰逢指令的最后一个机器周期，且该指令不是RETI或访问IE、IP的指令。于是，M3和M4便可以执行硬件LCALL指令，M5周期将进入了中断服务程序。80C51的中断响应时间（从标志置1到进入相应的中断服务），至少要3个完整的机器周期。,4、中断请求的撤消,中断响应后，TCON或SCON中的中断请求标志应及时清除。否则就意味着中断请求仍然存在。 定时中断硬件自动撤除定时：中断响应后，硬件自动把标志位(TF0/T
11、F1)清0，因此定时中断的中断请求是硬件自动撤除的。不需要用户干预。 脉冲方式外部中断请求的撤消：硬件自动撤除外部中断的撤消包括两项内容： （1）中断标志位的置“0”：中断响应后由硬件电路自动完成； （2）外中断请求信号的撤消：随脉冲信号过后消失随即自动撤消。,电平方式外部中断请求的撤消：自动与强制撤除通过硬件自动地使标志位(IE0或IE1)清0。电平请求方式光靠清除中断标志，并不能彻底解决中断请求的撤除问题。需在中断响应后把中断请求输入端从低电平强制改为高电平。D触发器的直接置位端SD（得到负脉冲）： ORL P1，#01H ； P1输出高电平 ANL P1，#0FEH ；P1 输出低电平
12、软硬件相结合完成：硬件自动清标志位(IE0或IE1清0)；软件撤消中断请求信号(由低电平改为高电平)。,串行中断请求的撤除：由软件方法完成串行中断的标志位是TI和RI，但对这两个中断标志不进行自动清0。因为在中断响应后还需测试这两个标志位的状态，以判定是接收操作还是发送操作，然后才能清除。所以串行中断请求的撤除也应使用软件方法，在中断服务程序中进行。需由用户完成。,1、5个中断源及其对应入口地址：外中断2个：INT0、INT1定时中断2个：T0、T1串行中断1个：RI/TI 2、中断优先原则：分2个优先级；同级： INT0T0INT1T1RI/TI。 3、中断响应过程： 4、中断系统内部结构： 5、中断请求的撤消：3类中断请求撤消的异同点。 6、中断源的扩展。 7、定时器/记数器的工作原理、4种工作方式。 8、定时器/记数器与中断的综合应用。,小 结,布置作业,1.定时器/计数器的应用,
