第五章 中断系统与定,时计数器
单片机原理及接口技术_李朝青课本答案第五章
第五章1、什么是中断和中断系统？其主要功能是什么？答：当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一件事件请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件，中断服务处理完该事件以后，再回到原来被终止的地方，继续原来的工作。
这种过程称为中断，实现这种功能的部件称为中断系统。
功能：（1）使计算机具有实时处理能力，能对外界异步发生的事件作出及时的处理（2）完全消除了CPU在查询方式中的等待现象，大大提高了CPU的工作效率（3）实现实时控制2、试编写一段对中断系统初始化的程序，使之允许INT0，INT1，T O，串行口中断，且使T0中断为高优先级中断。
解：MOV IE,#097HMOV IP,#02H3、在单片机中，中断能实现哪些功能？答：有三种功能：分时操作，实时处理，故障处理4、89C51共有哪些中断源？对其中端请求如何进行控制？答：（1）89C51有如下中断源① :外部中断0请求，低电平有效② :外部中断1请求，低电平有效③T0：定时器、计数器0溢出中断请求④T1：定时器、计数器1溢出中断请求⑤TX/RX：串行接口中断请求（2）通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP的各位进行置位或复位等操作，可实现各种中断控制功能5、什么是中断优先级？中断优先处理的原则是什么？答：中断优先级是CPU相应中断的先后顺序。
原则：（1）先响应优先级高的中断请求，再响应优先级低的（2）如果一个中断请求已经被响应，同级的其它中断请求将被禁止（3）如果同级的多个请求同时出现，则CPU通过内部硬件查询电路，按查询顺序确定应该响应哪个中断请求查询顺序：外部中断0→定时器0中断→外部中断1→定时器1中断→串行接口中断6、说明外部中断请求的查询和响应过程。
答：当CPU执行主程序第K条指令，外设向CPU发出中断请求，CPU接到中断请求信号并在本条指令执行完后，中断主程序的执行并保存断点地址，然后转去响应中断。
第05章 MCS-51单片机的中断与定时(1-4)
2
1
TH0
；P1.0输出“0” ；P1.0输出“1”
5.2 MCS-51单片机的中断系统
五、外中断应用举例
1. 中断初始化程序
设置外中断源的触发方式 设置中断允许寄存器IE 设置中断优先级寄存器IP
2. 中断服务程序
保护现场 中断处理 恢复现场
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5.2 MCS-51单片机的中断系统
【例5-3】 设外部中断0为下降沿触发方 式，高优先级，试编写中断初始化程序
5.2 MCS-51单片机的中断系统
【例5-4】 将单脉冲接到外中断0（INT0）引脚，利 用P1.0作为输出，经反相器接发光二极管。编写程 序，每按动一次按钮，产生一个外中断信号，使发 光二极管的状态发生变化，由亮变暗，或反之
P1.0 单脉冲 发生器 INT0
1
+5V
8031
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5.2 MCS-51单片机的中断系统
串口：0023H
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5.2 MCS-51单片机的中断系统
四、中断请求的撤除
1.定时/计数器中断请求标志TF0/TF1会自动撤除 2.串行口中断请求标志TI/RI要用指令撤除
CLR TI ；清TI标志位 CLR RI ；清RI标志位
3.负脉冲触发的外中断请求标志IE0/IE1会自动撤除 4.低电平触发的外中断请求信号需要外加电路撤除
下次课前请预习5.3节
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5.3 51单片机的定时器/计数器
MCS-51单片机内部有两个16位定时/计数器 T0和T1，简称定时器0和定时器1
在特殊功能寄存器TMOD和TCON的控制下， 它们既可以设定成定时器使用，也可以设定 成计数器使用
定时/计数器有4种工作方式，具有中断功能， 可以完成定时、计数、脉冲输出等任务
第5章 MCS-51单片机的中断系统
（2）实现实时处理
在实时控制中，现场的参数、信息是不断变化的。 有了中断功能，外界的这些变化量可随时向CPU 发出中断请求，CPU可以马上响应加以处理。
（3）故障处理
单片机运行过程中，出现一些故障时（如掉电、 存储出错、运算溢出等），有了中断功能，单片 机就能自行处理而不必停机。 外界的中断请求是随机的，单片机响应请求后要 转到中断服务程序，与调用子程序相类似，需要 注意对现场进行保护。
ORG 0100H
MAIN： …;
第五章 MCS-51单片机的中断系统
ORG 1000H INT1：PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL PUSH R0 PUSH R1 … POP R1 POP R0 POP DPL POP DPH POP ACC RETI
第五章 MCS-51单片机的中断系统
5.3 中断处理过程
中断响应
中断处理
中断返回
第五章 MCS-51单片机的中断系统
5.3.1 中断响应
1. CPU响应中断的基本条件 （1）有中断源提出中断请求； （2）中断没有被禁止； （3）没有正在响应的同级或更高优先级的中断； （4）当前的指令周期已经结束；（也就是说，中 断申请时，正在执行的这条指令完成后，才会响 应中断请求） （5）若当前指令为RETI或访问IE、IP指令， CPU在执行完当前指令后，要再执行一条指令才 会响应中断请求。
第五章 MCS-51单片机的中断系统
2．中断响应过程 （1）根据响应的中断源的中断优先级，使相应的优 先级状态触发器置1； （2）清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求 标志RI和TI除外）；
（3）把当前程序计数器PC的内容压入堆栈；
（4）把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入 口地址送入PC，从而转入相应的中断服务程序。 CPU响应中断请求后，在中断返回（执行RETI）前， 中断请求必须被清除，即中断标志位=0，否则会再 一次引起中断响应。
中断系统与定时计数器基本概念与应用
5.1.2 中断源和中断控制寄存器
⒈ 中断源
中断源是指能发出中断请求，引起中断的 装置或事件。
80C51单片机的中断源共有5个，其中2个为 外部中断源，3个为内部中断源：
⑴ INT0:外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。 ⑵ INT1:外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。 ⑶ T0:定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由P3.4输入。 ⑷ T1:定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由P3.5输入。 ⑸ 串行中断:包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。
5.1.1 中断概述
⒈ 什么叫中断？
CPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的 那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行 原来中止的程序, 叫做中断。
⒉ 为什么要设置中断？
⑴ 提高CPU工作效率 ⑵ 具有实时处理功能 ⑶ 具有故障处理功能 ⑷ 实现分时操作
中断功能强弱是计算机性能优劣
功能
D7 D6 D5 —— — —— —
—— —
D4 D3 D2 ——— ———
———
D1 TI 99H 串行发送 中断标志
D0 RI 98H 串行接收 中断标志
① TI —— 串行口发送中断请求标志 ② RI —— 串行口接收中断请求标志
中断系统和定时计数器基 本概念和应用
⑵ 中断允许控制寄存器IE
的重要标志
中断系统和定时计数器基 本概念和应用
中断涉及的几个环节 ①中断源 ②中断申请 ③开放中断 ④保护现场 ⑤中断服务 ⑥恢复现场 ⑦中断返回
中断系统和定时计数器基 本概念和应用
CPU识别中断申请的依据： CPU 在每个机器周期的S5P2期间，会自动
第5章 中断系统
例7 如图，试编写程序实现以下功能：系统初始上电时，四 个发光二极管都熄灭，每当按下图中开关时，四个发光二极 管就能反映出与其对应的四个开关状态，开关闭合则对应二 极管亮，开关断开则对应二极管熄灭。
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT ORG 0030H MAIN：CLR IT0 SETB EX0 SETB EA SJMP $ ORG 0200H INT：MOV A，#0FFH MOV P1，A MOV A，P1 SWAP A MOV P1，A RETI
第 5章
MCS-51系列单片机 的中断系统
本章介绍的主要内容
★ 中断的基本概念 ★ 中断的系统结构 ★ 中断的响应 ★ 中断的应用编程
5.1 什么是中断
一、中断
中断是指CPU在执行程序的过程中，当某种 特殊状态出现时，CPU暂停现在正在执行的程序， 转向去对引起特殊状态的事件进行处理，处理完毕 后再返回继续执行原来程序的过程。 简单地说，中断就是在运行一段程序的过程中 由于某种原因临时插入了另一段程序的运行。
1. 开中断总控开关EA，置位中断源的中断允许位。 2. 对外部中断INT0、INT1，应选择中断触发方式。 3. 多个中断源中断，应设定中断优先级，预置IP。
例5 若系统需要响应定时/计数器0中断和由下降沿信号引起 的外部中断0中断，且若这两个中断源同时提出中断请求则先 响应内部中断，试编写程序，对相关寄存器进行初始化。
EA 中断 总控 允/ 禁
-
ET2
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
不 用
T2 串行口 T1 INT1 T0 INT0 允/ 禁 允/ 禁 允/ 禁 允/ 禁 允/ 禁 允/ 禁
实验五 中断与定时(计数)器实验(Keil)
实验五中断与定时/计数器实验一、实验目的1．了解单片机中断与定时器工作原理，掌握中断与定时器程序结构；2．掌握在µVision环境中调试中断与定时器程序的方法。
二、实验仪器和设备Keil软件；THKSCM-2综合实验装置；三、实验原理及实验内容1．示例及相关设置（1）建立一个文件夹：lx51。
（2）利用菜单File的New选项进入编辑界面，输入下面的源文件，以lx51.asm文件名存盘到lx51文件夹中。
ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HMOV P2，ARL ARETIORG 0040HMAIN：MOV SP，#5FHMOV A，#0FEHSETB EASETB EX0SETB IT0SJMP $END（3）在lx51文件夹下建立新工程，以文件名lx51存盘（工程的扩展名系统会自动添加）。
（4）在Project菜单的下拉选项中，单击Opt ions for Target ‘Target1’，在弹出的窗口中要完成一下设置：○1单片机芯片选择A T89C51选择完器件，按“确定”后会弹出一个提示信息框，提示“Copy Startup Code to Project Folder and Add File to Project？”，选择“是”。
○2晶振频率设为11.0592MHz。
○3Output标签下的Create HEX File前小框中要打钩。
○4在Debug标签选择Use Simulator（软件模拟）。
（5）在Project菜单的下拉选项中，单击build Target 选项完成汇编，生成目标文件（．HEX）。
按F5运行程序。
（6）在P3窗口的P3.2位单击鼠标（模拟INT0引脚信号），观察P2窗口变化。
（7）修改程序，使之适合字节数大于8的中断服务情况。
（8）利用单片机最小系统板演示该程序的运行情况。
2．示例及相关设置（1）建立一个文件夹：lx52。
（2）利用菜单File的New选项进入编辑界面，输入下面的源文件，以lx52.asm文件名存盘到lx52文件夹中。
第五章 中断系统
四、中断系统的功能 一般来说，一个中断系统具有以下功能： (一)实现中断及返回 当某中断源发出中断请求后，CPU应决定是否响应这个中断请求，如当前正 在执行更重要的工作可暂时不响应中断，若响应这个中断请求，CPU在当前指令 执行完后，就要保护断点地址和现场(即下条指令地址和相关寄存器内容)，以便 执行完中断服务程序后能正确返回原处执行，然后转到需要处理的中断服务程序 的人口地址，去执行中断服务程序，当中断服务程序执行完毕再恢复现场和断点 ，去继续执行主程序。 (二)实现优先级排队 当计算机带有多个中断源时，可能会出现两个或两个以上中断源同时向CPU提 出中断请求的情况。这时CPU应能够根据事先确定的中断源的优先级别来先响应 高优先级的中断 并为它服务，然后再响应较低优先级的中断请求。 (三)实现中断嵌套 当CPU正在响应某一中断源的中断请求时，又有新的中断源发出请求，如果 新的请求的优先级别高于正在执行的中断源的优先级，则CPU暂停现行的服务程 序，转去执行更高级别的中断源的服务程序，执行完毕后再回到被中断的较低中 断源的服务程序继续执行，即实现了中断嵌套。若新的中断源的优先级别低于或 是等于正执行的中断源，则CPU不响应这个请求，直到正在处理的中断服务程序 执行完毕后，才去处理新的中断请求。
三、中断的分类 按中断产生的位置，中断可分为： (1)外部中断，或称外部硬件实时中断，它是由外部送到CPU的某一特定引脚 上产生的。 (2)内部中断，或称软件指令中断，是为了处理程序运行过程中发生的一些意 外情况或调试程序方便而提供的中断。 按接受中断的方式，中断可分为： (1)可屏蔽中断，可以通过指令使CPU根据具体情况决定是否接受中断请求。 (2)非屏蔽中断，只要中断源提出请求，CPU就必须响应，主要用于一些紧急 情况的处理，如掉电等。 以上从不同的角度对中断进行了分类，对于某一种类型的计算机可能只具备 其中的某几种方式，例如MCS—51就不具备非屏蔽中断方式。
第五章定时计数器与中断系统精品PPT课件
因定时/计数器T1的控制位TF1和TR1被TH0计
数时占用，所以T1无工作方式3。
一般情况下，方式3用于串行通信波特率发生时
选用。
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5.1.3 定时/计数器控制寄存器
单片机应用技术
定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，由 软件写入TMOD和TCON 两个8位寄存器，设置各 个定时器的操作模式和控制功能。
2．方式1
单片机应用技术
当GATE = 0时，经非门后，或门输出1，这样 TRx将直接控制定时器的启动和关闭。这时如果 TRx=1，则接通控制开关，定时器从初值开始计数直 至溢出。溢出时，16位计数器为0，TFx置位，并申 请中断。如要循环计数，则计数器需重置初值，且需 用软件将TFx复位。TRx=0，则与门被封锁，控制开 关被关断，停止计数。
图5-2 定时/计数器T1（T0）工作模式1
2．方式1
单片机应用技术
当C/T =0时，多路开关连接12分频器输出，计 数器对机器周期计数，此时为定时器。
当C/T =1时，多路开关与Tx相连，外部计数脉 冲由Tx脚输入，当外部信号电平发生由1到0的负跳 变时，计数器加1，此时为计数器。
方式1下的计数器，其最大计数脉冲为65536。 因此其最长定时时间(晶振为12 MHz时)为： T×65536= 65.536 ms，其中T为机器周期，是晶振 周期的12分频，当晶振为12 MHz时T=1 s。
数启动，TRx=0计数停止。这种方式实际上是用软 件控制启动、停止计数的。
2) 门控方式 当GATE=1、TRx=1时，控制权由INTx决定， INTx=1计数启动，INTx=0计数停止。这种方式实 际上是用外部硬件INTx引脚控制启动、停止计数的。
3．方式2
单片机讲义(第五章MCS-51的中断系统)
5．6．2 跳沿触发方式（下降沿触发方式）
如果相继连续两次采样，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中断申请触发器，直到CPU响应此 中断时，该标志才清0。这样不会丢失中断，输入的负脉冲宽度至少保
持12个时钟周期（若晶振频率为6 MHZ，则为2μs），才能被CPU采样到。
（2）用字节操作指令
MOV IP，＃05H ；000 00101 或者用： MOV 0B8H，＃05H ；B8H为IP寄存器的字节地址
5．5 外部中断的响应时间
从外部中断请求有效（外部中断请求标志置1）到转 向中断入口地址所需要的响应时间。 外部中断的最短响应时间为3个机器周期。其中中断
请求标志位查询占1个机器周期，而这个机器周期恰好是处于指令 的最后一个机器周期，在这个机器周期结束后，中断即被响应， CPU接着执行1条硬件子程序调用指令 LCALL以转到相应的中断服 务程序入口，则需要2个机器周期。
外部中断响应的最长时间为8个机器周期。执行RETI或
是访问IE或IP的指令，最长需要2个机器周期。而接着再执行的1条 指令，按最长的指令（乘法指令MUL和除法指令DIV）来算，需4 个机器周期。再加上硬件子程序调用指令LCALL的执行，需要2个 机器周期，所以，外部中断响应最长时间为8个机器周期。
5．3．3中断允许寄存器IE
IE中各位的功能如下：
（l）EA——中断允许总控制位 EA=0，CPU屏蔽所有的中断请求（CPU关中 断）； EA=1，CPU开放所有中断（CPU开中断）。 （2）ES——串行口中断允许位 ES=0，禁止串行口发送/接收中断； ES=1，允许串行口发送/接收中断。 （3） ET1——定时器／计数器T1的溢出中断允许 位 ET1= 0，禁止T1计数溢出中断； ET1= 1，允许T1计数溢出中断。
第5章_MCS-51单片机中断定时器
5.1.4 P3口
P3口第二功能
第二功能状态
15:12
14
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5.1.4 P3口
P3口使用
P3口使用
P3口的每一位都可独立地定义为第一功能 I/O或第二功能使 用。P3的第二功能涉及到串行口、外部中断、定时器，与 特殊功能寄存器有关，它们的结构、功能等在后面章节中 再作进一步介绍。
P3 口 的 地 址 为 B0H ， 对 应 P3.0~P3.7 的位地址为 B0H~B7H。
15:12 15
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5.1.4 小结
4个并行口使用注意事项
P0、P1、P2、P3并行端口使用注意事项
（1）4个端口的电路结构均不完全相同，并且性能和用途 也各有所侧重； （2）4个口均为“准双向口”，每个并行口都有两种读入 方法：一个是读锁存器，另一个是读取引脚状态； （3）P0口作为I/O口使用时应外接上拉电阻，其它口则可 不必； （4）P2口某几根口线作地址使用时，剩下的口线不能作为 I/O口线使用； （5）P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独 作为I/O口线使用。
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5.2.1 CPU与外设的输入/输出方式
2．异步传送方式
异步 传送又称为有条
-----异步传送方式
件传送，或查询方式，
通常 把 通过 程 序 对外 设状 态 的检 测 称 之为 “查 询”， 所 以 这种 有条 件 的传 送 方 式又 叫做 程 序查 询 方 式。 查询 的 流程 图 如 图所 示。
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5.2.1 CPU与外设的输入/输出方式
3．直接存储器存取（DMA）方式
---DMA方式
DMA （ Direct Memory Access ） 方 式 是
DSP5-F28335中断系统及定时器
外设(SPI,SCI,McBSP,CAN,I2C ) (ePWM,eCAP,eQEP,ADC)
WDINT LPMINT XINT1 ADC GPIOXINT1SEL(4:0)
MUX
看门狗 低功耗模式
MUX
外设级 各中断源使能 PIE级
支持96个,分12组 19优先级,组内有序
b、PIE中断应答寄存器(PIEACK)
D15 ~ D12 Reserved
R-0
D11 ~ D0 PIEACKx
RW1C-0
D11-D0，INT12至INT1应答位，CPU响应中断时自 动置1，需在ISR中写1淸0。
c、PIE中断标志(PIEIFRx)和使能寄存器（PIEIERx）
D15 ~ D8
外设级
组1
TINT0
PIEACK
PIEIFR1[INTx8:INTx1]
PIEIER1[INTx8:INTx1]
PIEACK[0]
PieCtrlRegs.PIEACK.all=0x0001
2、PIE中断向量表映射
a、定义函数型指针变量
在DSP2833x_PieVect.h文件中有定义： typedef interrupt void (*PINT)(void); PINT为指向interrupt型函数的指针
d、编写中断服务程序
interrupt void TINT0_ISR(void) // CPU-Timer 0 { // Insert ISR Code here // To receive more interrupts from this PIE group, // acknowledge this interrupt PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; // Next two lines for debug only to halt the // processor here // Remove after inserting ISR Code asm (" ESTOP0"); for(;;); }
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第五章中断系统与定时计数器
5-1．什么是中断？中断分为哪几个段阶？
5-2．什么是强迫性中断？强迫性中断源有哪几类？各举2例。
什么是自愿性中断？自愿性中断源有哪几类？各举1例。
5-3．响应中断的条件是什么？叙述中断响应的过程。
中断响应的过程与哪条指令的执行过程类似？
5-4．在中断处理过程中，为什么要保护现场与恢复现场？
5-5．中断返回时硬件执行什么操作使CPU返回断点处执行原程序？
5-6．80C51单片机有哪5个中断源？其中断处理程序的入口地址是什么？如何开放与禁止这5个中断源的中断请求？如何设置这5个中断源的优先级？
5-7．中断的初始化编程
（1）外部中断0
INT初始化为低电平请求中断、高优先级、允许中断方式。
定时计数器T1初始化为低优先级、禁止中断方式。
（2）定时计数器T0初始化为高优先级、允许中断方式。
外部中断1
INT初始化为负脉冲中断请求、低优先级，禁止中断方式。
5-8．利用1
INT作为外部中断输入线，每按一次开关使单片单板机上的八段显示管上的8字向右循环移动1位，设计硬件电路与软件程序。
5-9．有3个中断源：A、B、C，中断优先级为：A→B→C，其中中断源A可中断B与C。
各中断源对应的中断程序入口地址：adda、addb、addc。
试设计硬件电路与软件程序实现上述要求（只能使用外部中断0
INT，而不能用T0、T1中断。
）。
INT与1
5-10．请分别说明ＭＣＳ－５１系列单片机定时器和计数器的工作原理。
5-11．请说明ＭＣＳ－５１系列单片机定时器/计数器有哪几种工作方式，各有什么特点？
5-12．编定时计数器初始化程序
（1）定时计数器T1初始化为：计数方式，计数值为20，使用方式2，开中断。
（2）定时计数器T0初始化为：定时方式，定时时间=90ms，系统主频f osc=8MHZ，使用方式1，开中断。
5-13．单片机用内部定时方法产生频率为100KHz等宽矩形波，假定单片机的时钟频率为12MHz，请编程实现。
5-14．有时钟频率为6MHz的ＭＣＳ－５１单片机，使用定时器0以定时方法在P1．0输出周期为400μs，占空比为10：1的矩形脉冲，以定时工作方式2编程实现。
5-15．以定时器/计数器1进行外部事件计数。
每计数1000个脉冲后，定时器/计数器1转为定时工作方式，定时10ms后，又转为计数工作方式，以此类推。
假定单片机时钟频率为12MHz，以方式1编程实现。
5-16．以中断方式设计单片机秒、分脉冲发生器。
假定P1．0每秒产生一个机器周期的正脉冲，P1．1每分钟产生一个机器周期的正脉冲。
5-17．一个定时器的定时时间有限，如何实现两个定时器的连接，以满足较长定时时间的要求。
5-18．使用一个定时器，如何通过软硬件相结合的方法，实现较长时间的定时。
5-19．假定单片机时钟频率为6MHz，要求每隔100 ms，从外部ROM以DATA开始的数据区转送一个数据到P1输出，共转送100个数据。
要求以两个定时器串行定时方法实现。
5-20．每隔一秒钟读一次P1．0，如果读的内容为“1”，内部RAM 10H单元加1；如果读的内容为“0”，内部RAM 11H单元加1。
假定单片机时钟频率为12MHz，请以软硬件相结合的办法定时实现之。