单片机：第七章 51单片机中断系统

此中断返回的地址也是随机的。为了保证返回到LOOP处，可以采用修改中断 返回点的方法，程序如下：
ORG 0000H
；主程序入口
LJMP MAIN
ORG 0003H
；INT0入口
LJMP INT0_R
ORG 0030H
MAIN: MOV A，#01H
；初始状态
SETB EA
；开全局中断
SETB EX0
；开INT0中断
SETB IT0
；设下降沿触发
LOOP： MOV P1，A
；输出
HERE； SJMP LOOP
，内部由指令产生。
2)中断判优：如果有两个或两个以上中断源同时发出中断请 求，要根据中断优先权，找出最高级别的中断源，首先响 应其中断请求，处理完后再响应较低一级的中断源。
3)中断响应：CPU接到中断请求信号后，在满足条件的情况下 ，CPU进入中断响应周期，自动完成： a）断点保护。把断点地址自动压入堆栈。 b）形成中断入口地址。CPU响应中断后，根据判优逻辑提 供的中断源标识，获得中断服务程序的入口地址，转向 对应的中断服务程序。
32H
空
31H
空
30H …………
SP
………… 中断返回时的堆栈
7.3 51的中断处理过程
（4）中断标志的清除
1）定时器溢出中断源的中断请求标志是自动撤除的 ，用户不用编写程序清除它们。
2）串口中断请求的撤除： 用户应在中断服务程序的适当位置处通过如下指令将 中断标志撤除。 CLR TI ；撤除发送中断 CLR RI ；撤除接收中断 若采用字节型指令，则也可采用如下指令： ANL SCON，#0FCH；撤除发送和接收中断
7.1 中断的基本概念
4)中断处理：中断处理也叫中断服务，是由中断服务程序完 成的。中断服务程序是用户编写的,一般应由以下几部分 按顺序组成：
a）保护现场：对于主程序中需要保护的一些寄存器和变 量，但在CPU进入中断服务程序时硬件无法自动保护， 需要用户编程用入栈指令把这些内容压入堆栈，以便返 回后CPU能正确运行原程序。值得注意的是，断点地址 是由硬件自动保护的，不用在用户在中断服务程序中编 程进行保护。
0003H
（3）中断响应是 否被延迟？
（4）保护断点
第j+1条指令 …………
（5）PC=0003H 进入中断服
务程序
中断返回指令
（6）清除IE中0=断0 标 志位
（7）执行中断服 务程序
（8）PC=1000H 中断返回
32H 10H
SP+2
31H 00H
SP+1
30H …………
SP
………… 进入中断时的堆栈
主程序 第1条指令 第2条指令 第3条指令 ………… 1000H 第i条指令 第i+1条指令 …………
INT0引脚 中断请求
进入INT0中断 SP=32H
PC=0003H
回到主程序 SP=30H PC=1000H
（1）中I断E0请=1求
INT0中断 服务程序
（2）满足中断响 应条件？
第1条指令 ………… 第j条指令
7.1 中断的基本概念
• （8）中断处理示意图
主程序 第1条指令 第2条指令 第3条指令 ………… 第n条指令 第n+1条指令 …………
进入中断 中断返回
中断服务程序 第k条指令 第k+1条指令 …………
中断返回指令
7.1 中断的基本概念
• （9）中断优先级和中断嵌套
通常，CPU可以接收若干个中断源发出的中断请求。但 在同一时刻，CPU只能响应这些中断请求中的其中一个。 为了避免CPU同时响应多个中断请求带来的混乱，每一个 中断源赋予一个特定的中断优先级。一旦有多个中断请求 信号，CPU先响应中断优先级高的中断请求，然后再逐次 响应优先级次一级的中断。中断优先级也反映了各个中断 源的重要程度，同时也是分析中断嵌套的基础。使用优先 级的情况是：
ORG 0000H
；主程序入口地址
LJMP MAIN
ORG 0003H
；中断程序入口地址
LJMP INT0_R
ORG 0030H
MAIN：……
；主程序
（3）编程举例
【例7-2】 如图所示，在INT0引脚（P3.2）上接 一个按键开关，要求每按一次，P1口连接的8个发 光二极管点亮位置下移一位，初态P1.0亮。
1）CPU正在处理同级的或高一级的中断； 2）现行的机器周期不是当前所执行指令的最后一个机器周 期；（不能让当前指令执行到一半） 3）当前正在执行的指令是返回（RETI）指令或是对IE或IP寄 存器进行读/写的指令。（正在操作堆栈）
7.3 51的中断处理过程
（3）中断的响应和处理过程：
初始化时SP=30H，CPU即将执行主程序1000H处的指令 ，这时在单片机的/INT0引脚上出现一个中断请求，则CPU 响应和处理该中断过程如下：
7.1 中断的基本概念
• （10）中断嵌套示意图
主程序 第1条指令
IR2请求
第2条指令 第3条指令
进入IR2中断
………… 第i条指令
IR2中断返回
第i+1条指令
…………
IR2中断服务 程序
IR1请求
第1条指令 ………… 第j条指令
进入IR1中断
IR1中断服务 程序
第1条指令
第j+1条指令
…………
…………
3）定时器/计数器T0溢出中断：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：片内串行口完成一帧发送或接收产 生的中断，中断请求标志为TI或RI。
7.2 51单片机的中断系统
• （2）与中断相关的寄存器：
7.2 51单片机的中断系统
• （3）51的中断结构：
7.3 51的中断处理过程
（1）得到中断响应的条件：
1）IE寄存器中的中断总允许位EA=1。（大门开） 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”。（有请求） 3）该中断源中断允许位=1，即该中断没有被屏蔽。（小门 开） 4）无同级或更高级中断正在被服务。
（2）在允许响应的情况下，下列情况可能被延迟 ：
（2）中断系统是实现和处理中断功能的软、硬件的集合。 整个中断过程由计算机的中断系统配合用户设计的中断服 务程序来实现。所有计算机必须有中断系统。
（3）中断源是产生申请中断信号的单元和事件，也即导致 CPU产生中断的来源。
7.1 中断的基本概念
（4）可屏蔽中断和不可屏蔽中断： • 不可屏蔽中断，程序员不能控制它，一旦产生了不可屏蔽
7.4 中断程序设计
（1）中断初始化
中断系统初始化步骤如下： 1） 开相应中断源的中断； 2） 设定所用中断源的中断优先级； 3） 若为外部中断，则应规定低电平还是负边沿的中断触发
方式。
（2）主程序的安排
由于单片机复位后PC=0000H，而在0003H-
0023H为中断入口地址，为了避免单片机主程序覆 盖中断入口地址的程序，往往在0000H处放一条跳 转指令，跳转到真正存放主程序的地方：
• 外部中断----一个中断信号（通常是高/低电平或者电平跳 变的上升/下降沿）送到CPU的外部中断请求引脚。这些中 断源是通过CPU的引脚进行中断请求的，称为外部中断源。
7.1 中断的基本概念
（7）中断处理过程
• 中断处理过程，也叫中断过程，一般包含以下五个步骤： 1）中断请求：由中断源发出中断请求信号，外部由硬件产生
3）外部中断请求的撤除： 外部中断源的中断请求请求是自动撤除的，用户不用 编写程序清除它们。
7.3 51的中断处理过程
（5）外部中断引脚信号的清除
在下降沿触发方式下，外部中断标志IE0或IE1是
依靠CPU两次检测或引脚上触发电平状态而确定的，即如 果第一次检测到或引脚是高电平，第二次检测到或引脚是 低电平，CUP就将外部中断标志IE0或IE1置1。因此通常情 况下用户不用关心外部中断引脚，因为不会出现下降沿这 种干扰信号（出现下降沿是用户所需要的）。
第七章
51单片机中断系统
本章内容
• 7.1 中断的基本概念（重点） • 7.2 51单片机的中断系统 （重点） • 7.3 MCS-51中断处理过程 （重点） • 7.4 中断的程序设计 （重点）
7.1 中断的基本概念
（1）中断（Interrupt）是一个过程：当CPU内部或外部出现某 种事件（中断源）需要处理时，中止正在执行的程序（断 点），转去执行请求中断的那个事件的处理程序（中断服 务程序），执行完后，再返回被暂时中止执行的程序（中 断返回），从断点处继续执行。。
在低电平触发方式下，外部中断标志IE0或IE1是依
靠CPU检测或上低电平而置位的。尽管CPU响应中断时相应 中断标志IE0或IE1能自动复位成“0”状态，但若外部中 断源不能及时撤引脚上低电平（不是用户所需要的），就 会再次使已经变成“0”的中断标志IE0或IE1置1，这是绝 对不能允许的。因此，电平触发型外部请求的撤除必须使 或上低电平随着其中断被CPU响应而变成高电平。
按下键输入低电平，没按下为高电平。设置边沿触发，下降沿有效 。按键按下产生一个下降沿触发中断，在中断服务程序中对点亮位置
左移。初始状态时P1口高电平亮灯，设P1的初值为00000001B=01H。 程序如下：
ORG 0000H
；主程序入口
LJMP MAIN
ORG 0003H
；INT0入口
LJMP INT0_R
MAIN:
ORG MOV SETB SETB SETB
0030H A，#01H EX0 IT0
；初始状态 ；开全局中断 ；开INT0中断 ；设下降沿触发
LOOP： MOV P1，A HERE： SJMP LOOP
；输出
INT0_R: RL A RETI
；中断服务程序 ；中断返回
上面的程序，主程序将在LOOP和HERE两句循环执行，等待按键产生中断后 进入中断服务程序0003H处，然后跳转到INT0_R处执行真正的中断服务程序 。在产生中断的一瞬间，具体是在LOOP或者HERE处产生中断，是随机的，因
– 1）某一时刻同时有两（多）个中断源申请中断。在这种情况下， CPU首先响应中断优先级最高的那个中断，而将其它的中断挂起。 待优先级最高的中断服务程序执行完成返回后，再顺序响应优先 级较低的中断。
– 2）当MCU已经响应了某个中断正在执行为其服务的中断程序时， 此时又产生一个其它的中断申请，这种情况也称作中断嵌套。
IR1中断返回 第k条指令
中断返回指令
第k+1条指令 …………
中断返回指令
7.1 中断的基本概念
• （11）注意 一些CPU内部（如51系列CPU）集成了中断管
理系统。其硬件能够自动实现中断优先级判断以 及进行中断嵌套的处理，也即单片机芯片内部的 硬件电路能够识别中断的优先级，并根据优先级 的高低自动完成对高优先级中断的优先响应，从 而实现中断的嵌套处理。
然而，对8086而言，CUP内部没有中断优先级判 断电路和中断嵌套处理电路，因此必须外接中断 管理芯片才能完成中断的处理，如8259芯片等。
7.2 51单片机的中断系统
• （1）单片机的五个中断源是：
1）外部中断请求0，由引脚/INT0输入，中断请求标 志为IE0。
2）外部中断请求1，由引脚/INT1输入，中断请求标 志为IE1。
b）中断服务程序：执行输入/输出或事件处理程序，由用 户编写。
7.1 中断的基本概念
5)中断返回：程序自动返回到断点地址，继续执行 被中断的主程序。中断服务程序的最后必须是中 断返回指令RETI。 由CPU自动完成以下功能：
1）将相应的优先级触发器清0； 2）从堆栈中弹出断点地址给PC； 3）回到中断处继续执行。
• 内部中断-----是CPU内部集成的许多功能模块，如定时器 、串行通讯口、模/数转换器等，它们在正常工作时往往无 需CPU参与，而当他们处于某种状态或达到某个规定值需要 程序控制时，会通过发出中断请求信号通知CPU。典型例子 有定时器溢出中断，如8位的定时器在正常计数过程中无需 CPU的干预，一旦计数到达0xff产生溢出时便产生一个中断 申请信号，通知CPU进行必要的处理。内部中断源在中断条 件成立时，一般通过片内硬件会自动产生中断请求信号， 无须用户介入，使用方便。内部中断是CPU管理片内资源的 一种高效的途径。
中断，系统肯定会立即响应；而 • 对于可屏蔽中断，程序员可以通过指令来控制CPU对它们
的响应。
（5）硬件中断和软件中断： • 硬件中断的请求时间，程序员无法控制，它们基本上是随
机产生的； • 而对于软件中断，汇编语言程序员可通过指令来有目的安
排它们产生时间和位置。
7.1 中断的基本概念
（6）内部中断和外部中断：