单片机原理与应用第五章

T0的中 断请求 标志
与中断 无关第 6 章介 绍
INT1的 中断请 求标志
INT1的
中断触 发信号 选择
INT0的 中断请 求标志
INT0的 中断触 发信号 选择
=1，有中断请求 =0，无中断请求
=1，脉冲触发 =0，电平触发
51单片机复位后，TCON初值为0，即默认为无上述4个 中断请求、电平触发外部中断方式。
3、中断服务函数 C51中断函数的声明格式： void 函数名 (void) interrupt n [using m] interrupt n，表示是关于中断源n的中断服务函数； using m，表示该中断函数将使用第m组工作寄存器。 缺省为当前工作寄存器组。
【注意】
1、中断服务函数既没有返回值，也没有调用参数； 2、中断服务函数只能由系统调用，不能被其他函数调用。
中断是指在突发事件到来时先中止当前正在进行的工作， 转而去处理突发事件。待处理完成后，再返回到原先被中 止的工作处，继续进行随后的工作。
第5章 单片机的中断系统
中断的一般概念 中断响应过程：由中断管理系统处理突发事件的过程； 中断源：中断管理系统能够处理的突发事件;
中断请求：中断源向CPU提出的处理请求;
常规办法
中断办法
第5章 单片机的中断系统
运行效果
第5章 单片机的中断系统
问题： 1、主函数中没有调用中断函数，为何能自动执行？ 2、主函数中的变量赋值语句的作用？
3、这种程序结构的意义？
答案： 1、当P3.2端口有脉冲下降沿出现时系统 自动调用该中断函数； 2、实现中断功能的管理命令； 3、可实现多任务实时操作功能。
主函数 P2←黑屏显示码 获取键值key Y key = -1? N P2←键值显示码
问题：查询扫描法需占用大量CPU机时，如何兼顾按键检 测功能与其它程序功能？ 中断扫描法——有键闭合时才扫描键盘，但不是判断有无 按键闭合，而是获取闭合按键键号。
第5章 单片机的中断系统
硬件更改： ①增加一个4输入与门器件U3→行线分接输入端，输出端 接P3.2（INT0)；②键盘连线改接在P1口。
中断请求标志的工作原理 1、外部中断源（ INT 0 和 INT1 ）
P3.2
P3.3
逻辑开关IT0和IT1选择外部中断源的触发信号： ITx=0→电平触发（低电平经非门→IEx→置1） ITx=1→脉冲触发（负脉冲经施密特触发器→IEx→置1)
第5章 单片机的中断系统
2、内部中断源（T0和T1）
IT0
中断号
0 1
IT1
2 3 4
第5章 单片机的中断系统
中断管理寄存器汇总
TCON 88H
SCON
98H
IE
A8H
IP
B8H
第5章 单片机的中断系统
中断系统汇总
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念
5.2 中断控制系统
5.3 中断处理过程 5.4 中断编程及应用
第5章 单片机的中断系统
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念
5.2 中断控制系统
5.3 中断处理过程 5.4 中断编程及应用
5.4.1 中断的编程和应用举例 5.4.2 扩展外部中断源
第5章 单片机的中断系统
重新认识实例1的程序
中断允许设置也可采用字节变量实现，即IE=0x81;
第5章 单片机的中断系统
实例2 将第4章实例3改用中断方式实现
第5章 单片机的中断系统
3、IE寄存器 中断允许寄存器（Interrupt Enable Register），字节地址 为A8H，可位寻址。
总中断允 许标志
=1，允许中断 =0，禁止中断
TX/R X的中 断允许 标志
T1的中 断允许 标志
INT1的 中断允 许标志
T0的中 断允许 标志
INT0的 中断允 许标志
2、实时处理：当计算机用于实时控制时，请求CPU提供服 务是随机发生的。有了中断系统，CPU就可以立即响应并 加以处理。
3、故障处理：当计算机运行中出现如电源断电、存储器校 验出错、运算溢出等错误时，CPU可及时转去执行故障处 理程序，而不会死机。
第5章 单片机的中断系统
实例1 单片机开关状态检测 要求：若有按键压下→D1 状态反转。
中断函数：针对中断源和中断请求提供的服务函数; 中断嵌套：在中断服务过程中执行
更高级别的中断服务。
第5章 单片机的中断系统
中断过程与调用一般函数过程的相似性: 两者都需要保护断点，都可实现多级嵌套等。 中断过程与调用一般函数过程的差异性: 1、前者是程序设计者事先安排的 （断点是明确的），而后者却是系 统根据工作环境随机决定的（断点 则是随机的）。
中断处理包括中断请求、中断响应、中断服务等环节。 1、中断响应
CPU响应中断的基本条件为：
（1）有中断源发出中断请求； （2）中断总允许位EA=1，即CPU开中断；
（3）申请中断的中断源的中断允许位为1。
第5章 单片机的中断系统
CPU响应中断后的操作过程： 1. 中断优先级查询，阻止后来的同级或低级中断请求。 2. 保护断点，即把程序计数器PC的内容压入堆栈保存。 3. 清除中断请求标志位。 4. 调用中断函数并开始运行。 5. 返回断点继续运行。 除中断函数运行是软件方式外，其余中断处理过程都是由 单片机硬件自动完成的。
2、主函数与调用函数之间具有主 从关系，而主函数与中断函数之间 则是平行关系；
3、一般函数调用是纯粹软件处理 过程，而中断函数调用却是需要软、 硬件配合才能完成的过程。
第5章 单片机的中断系统
中断实现的功能： 1、分时操作：CPU可以使多个外设同时工作，并分时为各 外设提供服务，从而大大提高了CPU的利用率和输入/输出 的速度。
第5章 单片机的中断系统
中断嵌套实例的仿真运行
第5章 单片机的中断系统
中断标志汇总
中断源名称
INT0 T0 INT1 T1 TI/RI
中断请求标志
IE0 TF0 IE1 TF1 TI/RI
中断允许标志
EX0 ET0 EX1 ET1 ES
中断优先标志
PX0 PT标志
问题：当CPU运行于LED循环环节时，将因不能及时检测 按键状态，而使按键操作不灵敏。
第5章 单片机的中断系统
硬件改动：增加一只4输入与门电路，使按键闭合电平作为 外部中断信号。 软件改动
第5章 单片机的中断系统
参 考 程 序
第5章 单片机的中断系统
运行效果——按键动作灵敏度明显增强
* 中断响应时间 在实时控制系统中，为了满足控制速度要 求，常要弄清 CPU 响应中断所需的时间。中断响 应时间是指从查询中断请求标志位到转向中断服 务程序入口地址所需的机器周期数，一般是 3-8 个机器周期。
第5章 单片机的中断系统
2、SCON寄存器
串口控制寄存器(Serial control register)，字节地址为 98H，可位寻址。
=1，有中断请求 =0，无中断请求
TX的 中断请 求标志
RX的 中断请 求标志
TI和RI虽然是2个中断请求标志位，但在SCON之后经或门 电路合成为1个信息，统一接受中断管理。
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统 5.2.1 中断系统的结构 5.2.2 中断控制 5.3 中断处理过程 5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
1、中断源（哪些信号可以引起单片机中断？） 中断源数量和种类越多，MCU处理突发事件的能力就越强。 80C51单片机共有5种中断源。
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统 5.3 中断处理过程 5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统
5.3 中断处理过程
5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
日常生活的中断现象举例
某人正在看报
去接电话
跑向厨房 电话铃响了 水开了 关煤气、灌开水 继续接电话 继续看报
单片机复位后，IE的初值为0，即默认为整体禁止中断。
第5章 单片机的中断系统
4、IP 寄存器
中断优先级寄存器（Interrupt Priority Registers），字节地址 为B8H，可位寻址。
=1，高优先级 =0，低优先级
TX/R X的中 断优先 级标志
T1的中 断优先 级标志
INT1的 中断优 先级标 志
第5章 单片机的中断系统
2、响应时间 从查询中断请求标志到执行中断函数第一条语句所经历的 时间，称为中断响应时间。
CPU在每个机器周期的S6期间查询每个中断请求的标志位。
中断响应过程包括1个查询机器周期加2个调用中断函数周 期，总计3个机器周期，这也是对中断请求做出响应所 需的最短时间。
第5章 单片机的中断系统
第5章 单片机的中断系统
80C51的中断请求标志一览表
第5章 单片机的中断系统
5.1 中断的概念 5.2 中断控制系统 5.2.1 中断系统的结构 5.2.2 中断控制 5.3 中断处理过程 5.4 中断的编程及应用举例
第5章 单片机的中断系统
中断系统的组成（影响中断的因素？）
P3.2
P3.3
INT 0
第5章 单片机的中断系统
80C51的中断源一览表
第5章 单片机的中断系统
2、中断请求标志（单片机如何知道中断信号出现了？）
当中断信号出现时，单片机中的某些位寄存器（中断请求 标志位）可被硬件置1。
CPU通过定期查看中断请求标志位是否为1，便可知道有无 中断请求。
第5章 单片机的中断系统
第5章 单片机的中断系统
软件更改： ①主函数中进行中断初始化，中断函数中查找闭合键号； ②为下次中断做准备，每次中断返回前都应将列电平置为 全低,行电平置为全高。
第5章 单片机的中断系统
完 整 程 序
第5章 单片机的中断系统
运 行 效 果
第5章 单片机的中断系统
实例3 将第4章实例2改用中断方式实现
中断信号的传送是分别沿着5条水平路径由左向右进行的 其中，TCON、SCON、IE、IP是相关SFR。
第5章 单片机的中断系统
1、TCON寄存器 定时/计数器的控制寄存器（Timer/Counter Control Register）， 字节地址为88H，可位寻址。
T1的中 断请求 标志
与中断 无关第 6 章介 绍
第5章 单片机的中断系统
中断嵌套的实例演示
功能： LED0的显示为主函数功能； K0产生INT0中断请求，调用 LED1显示功能； K1产生INT1中断请求，调用 LED2显示功能； 设置INT1为高级中断，INT0 为低级中断； 高级中断运行时，若有低级 中断请求，则D1点亮；高级 中断结束后，低级中断才能 运行。
响应中断最短时间是：
CPU查询中断标志的周期正好是执行一条指 令的最后一个机器周期（占用一个机器周期）， 此后，不需等待即可响应中断，硬件自动生成 并执行LCALL指令（需要2个机器周期），所以 总共需要3个机器周期。
响应中断最长时间是： CPU 查询中断标志时，正好是开始执行 RETI 或 访问IE、IP的指令，此时，需要把当前指令执行完 再继续执行一条指令后，才能响应中断。执行前者 最长需2个机器周期，而执行后者最长需4个机器周 期（如乘、除指令），再加上执行长调用指令 LCALL所需2个机器周期，总共需要8个机器周期。
外部中断
内部中断
第5章 单片机的中断系统
中断向量——位于ROM内的中断程序入口地址——汇编程序
INT 0
0030H
主程序首指令
INT1
…
001BH 0013H
…
跳转指令 跳转指令 跳转指令
000BH
0003H 0000H
跳转指令
跳转指令
第5章 单片机的中断系统
中断号——与中断向量对应的编号——C51程序
当T0或T1被充满溢出→向位寄存器TF0、 TF1“进位 ” →置1的效果 （第6章）
第5章 单片机的中断系统
3、内部中断源（TX和RX）
TX
RX
（发送SUBF中的数据→输出门→TXD引脚）/发送控制器 →位寄存器TI→置1； （RXD引脚的数据→移位寄存器→接收SBUF）/接收控制 器→位寄存器RI→置1。（第7章）
T0的中 断优先 级标志
INT0的 中断优 先级标 志
51单片机复位后，IP初值为0，即默认为全部低优先级中断。
第5章 单片机的中断系统
当多个同级中断源同时提出中断请求时，CPU将优先响应 自然优先级高的中断请求。
第5章 单片机的中断系统
优先级原则小结： 1）高级中断请求可以打断正在执行的低级中断； 2）同级或低级中断请求不能打断正在执行的中断； 3）同级中断源同时提出请求时按自然优先级响应： INT0→ T0 → INT1→T1→TI/RI 4）单片机复位时，IP各位都被置0， 所有中断源为低级中断