单片机第五章

表5-1 TCON寄存器结构
D7
D0
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
(1) IT0(IT1)：外部中断0(或1)触发方式控制位，可由软件进 行置位和复位。IT0(或IT1)=0时，外部中断为低电平触发方式； IT0(或IT1)=1时，外部中断为边沿触发方式。 (2) IE0(IE1)：外部中断0(或1)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时刻采样 P3.2(或P3.3)引脚的电平，若引脚为高电平，则IE0(或IE1)清 零，若引脚为低电平，则IE0(或IE1)置1，向CPU提出中断请求； 在边沿触发方式时，若第一个机器周期采样到引脚为高电平， 第二个机器周期采样到引脚为低电平时，将IE0或IE1置1，向 CPU提出中断请求。 在边沿触发方式时，CPU在每个机器周期都采样P3.2(或 P3.3)。为了保证检测到下降沿，P3.2(或P3.3)引脚的高电平与 低电平至少应该保持1个机器周期。 (3) TR0(TR1)：定时/计数器T0或T1的启动/停止控制位。当置1 时启动定时/计数器，清零时停止定时或计数。 (4) TF0(TF1)：定时/计数器T0(或T1)的溢出中断请求标志位。 当定时时间到或计数值满时由硬件置位TF0(或TF1)。当CPU响应 中断后，再由硬件将该位清零。
中断允 许IE
EX0 ET0 EX1 ET1
中断优 先级IP
PX0 PT0 PX1 PT1
入口地址 (A51)
0003H 000BH 0013H 001BH
外部中断0 定时/计数器T0中断 外部中断1 定时/计数器T1中断
串行口中断
接收完一帧数据
RI
ES
PS
0023H
4
5.3 单片机中断处理过程
1．中断响应的条件
D7
-
D6
-
D5
-
D4
PS
D3
PT1
D2
PX1
D1
PT0
D0
PX0
(1) PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，声明串行口中 断为高优先级中断；PS=0，声明串行口中断为低优先级中 断。 (2) PT1：定时/计数器T1优先级控制位。PT1=1，声明定时 /计数器T1为高优先级中断；PT1=0，声明定时/计数器T1为 低优先级中断。 (3) PX1：外部中断1优先级控制位。PX1=1，声明外部中断 1为高优先级中断；PX1=0，声明外部中断1为低优先级中断。 (4) PT0：定时/计数器T0优先级控制位。PT0=1，声明定时 /计数器0为高优先级中断；PT0=0，声明定时/计数器0为低 优先级中断 (5) PX0：外部中断T0优先级控制位。PX0=1，声明外部中 断T0为高优先级中断；PX0=0，声明外部中断T0为低优先级 中断。 在同一个优先级下，中断响应按照自然优先级顺序进行。
表5-5 51单片机中断级别
中 断 源 默认中断级别
外部中断T0
定时/计数器T0 外部中断T1 定时/计数器T1 串行口
最高
第2 第3 第4 第5
在某些特殊情况下，如果希望每个中断源有更高的优先级， 则可以通过程序人工地设置高、低优先级。中断优先级由中断优 先级寄存器IP来设置，如表5-6所示。
表5-6 中断优先级寄存器IP
第5 章
本章内容：
单片机中断应用
5.1 中断的概念
5.2 中断控制 5.3 单片机中断处理过程 5.4 中断系统C51语言编程要点
【任务导入】 数码管加减数的实现：用C51编程，使外部中断 每发生一次，在共阴极数码管上显示一个数字，且 每中断一次显示的数值加1或减1(根据按下的是“加 1键”还是“减1键”而定)。 要求：按键有消除抖动功能。 【任务分析】 本任务的要求是：每发生一次中断，数码管数值 加1或减1。加1和减1是两种不同的任务，在软件里面 体现为两个程序。那么什么时候数码管数值加1，什 么时候又减1呢？在进行设计之前，需要补充下面有 关51单片机中断系统的知识。
表5-9 中断号与中断源的对应关系
中 断 源 外部中断0 定时/计数器T0溢出
表5-2 SCON寄存器结构
D7 SM0 D6 SM1 D5 SM2 D4 REN D3 TB8 D2 RB8 D1 TI D0 RI
(1)TI：发送中断请求标志位。 (2)RI：接收中断请求标志位。 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，TI或RI不能由硬件清零，因此都需 要软件清零。
2. 串行口控制寄存器SCON
89C51系列单片机的5个中断源有6个中断请求标志位，其 中4个与外部中断和定时/计数器有关的都属于TCON寄存器， 另外2个与串行口中断有关的属于串行口控制寄存器SCON。 SCON的D7～D2位在第7章中会有详细讲解，本小节只介绍与中 断源有关的位，如表5-2所示。
表5-4 IE=89H
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1
0
0
0
1
0
0
1
4．中断优先级寄存器IP
89C51单片机采用了自然优先级和人工设置高、低 优先级的策略。当CPU处理低优先级中断，又发生更 高级中断时，可由软件设置每个中断源的优先级别， 实现二级中断嵌套，中断过程如图所示。
上电时，中断优先级寄存器IP被清零，每个中断源都处于同 一个优先级，这时若其中几个中断同时产生中断请求，CPU通过 内部硬件查询逻辑按自然优先级顺序确定该响应哪个中断请求。 其自然优先级由硬件形成，如表5-5所示。
1. 中断请求标志寄存器TCON
当有中断源发出请求时，由硬件将相应的中断标志位置1。 在中断请求被响应前，相应的中断请求标志位被锁存在特殊 功能寄存器TCON和SCON中。外部中断源有外部中断和外部中 断，经由外部引脚P3.2、P3.3引入。在特殊功能寄存器TCON 中有4位与外部中断有关的位和4位与定时/计数器有关的位， 如表5-1所示。
5.1 中断的概念
所谓中断，是指CPU执行正常程序时，系统中出现特殊请求 码，CPU需要暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的任务程序， 处理完毕后，CPU再返回原程序被中止的地方继续执行原程序的 过程。 日常生活中也常发生“中断”现象。比如某人正在看书，有 电话铃响，决定接电话，做书签标记，起身接电话，接完电话 再从刚才做标记的页码继续读书。
在汇编语言中如此设计的目的就是让出中断源的入口地址，在C语言中 就不需要自己编写，而是由C51编译器自己完成。所以，C语言程序相对 汇编语言程序来说简单易懂。
5.4 中断系统C51语言编程要点
为了能在C51语言编写的源程序中直接编写中断服务函数，C51编 译器对函数的定义有所扩展，增加了一个关键字interrupt。在 C51中，中断程序的设计要点如下。 (1)在主函数中，设置相关中断允许和优先级。 (2)中断函数用关键字interrupt进行定义，格式如下： 返回值 中断函数名() interrupt [中断号] using [寄存器组号] 中断号取值为0～4，不同值与中断源的对应关系如表5-9所示。 寄存器组号取值为0～3，对应着4组工作寄存器。
一个完整的主程序的轮廓如下:
汇编语言： ORG 0000H AJMP START ORG 0003H AJMP INT0 ORG 000BH „ ORG 0030H START: „ „ INT0: „ RETI
;跳到外中断0的服务子程序处执行
C语言： main( ) { 主程序内容 } /*****中断程序入口，“using 工作组”可以忽略*****/ void 函数名( ) interrupt 中断序号 using 工作组 { 中断服务内容 }
2．中断响应过程
具体地说，中断响应可以分为以下几个步骤。 (1)自动清除中断请求标志(对串行口的中断标志要 用软件清除)，然后保护断点，保存下一个将要执行指 令的地址，即把这个地址送入堆栈。 (2)寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的 中断，查找5个不同的入口地址，即将5个中断入口的地 址装入寄存器PC中(PC是程序指针，CPU取指令就是根据 PC中的值去取，如果PC中装入了中断入口的地址，程序 就会转到中断入口处执行)。以上工作是由单片机自动 完成的，与编程者无关。一般在5个中断入口地址处存 放有跳转到对应中断服务程序的跳转指令。 (3)执行中断处理程序。 (4)中断返回。执行完中断指令后，就从中断 处返回到主程序，继续执行。
各中断源的中断服务程序入口地址如下。 外部中断0：0003H。 定时/计数器T0：000BH。 外部中断1：0013H。 定时/计数器T1：001BH。 串行口：0023H。 可见，每个中断向量地址只间隔了8个单元，如 0003H～000BH。一般情况下，如此小的空间无法完 成中断程序，那么中断服务程序就不能放在这里，在 汇编语言程序中要通过AJMP或是LJMP等跳转指令把 中断服务程序安排到适合它的空间去。
5.2 中断控制
89C51系列单片机的中断系统结构框图如图所示，由5个中断 请求源INT0、T0、INT1、T1、TI/RI，中断请求标志寄存器TCON， 中断允许控制寄存器IE，中断优先级寄存器IP和查询硬件等组 成。通过对各种寄存器的读/写来控制单片机的中断类型、中断 开/关和中断源的优先级。
例如，5个中断源同时请求中断响应，CPU响应的顺序为：定 时/计数器T0→外部中断1→外部中断0→定时/计数器T1→串行 口中断。则IP各位的设置如表5-7所示，即IP=06H。
表5-7 IP=06H
D7 0 D6 0 D5 0 D4 0 D3 0 D2 1 D1 1 D0 0
表5-8
89C51系列单片机中断系统的主要信息
(1)EA：中断允许总控制位。EA=0，屏蔽所有的中断请求；EA=1， 开放中断。EA的作用是使中断允许形成两级控制，即各中断源首 先受EA位的控制，其次还要受各中断源自己的中断允许位控制。 (2) ES：串行口中断控制位。ES=1，允许串行口中断；ES=0， 屏蔽串行口中断。