单片机的内部资源

（4）当几个同级的中断源同时发出中断请求时，CPU将通过内部硬件电路按自然 优先级顺序依次响应。其优先级顺序依次为：
外部中断0→定时/计数器T0→外部中断1→定时/计数器T1→串行口（从高到低）
实例
• 某单片机应用系统将定时/计数器T0和串行口设置
为高优先级的中断，试分析中断系统中各中断源的 中断优先级顺序（由高到低）。
01
方式1
TLi的8位与THi的8位构成16位计数器
10
方式2
具有自动重装初值功能的8位计数器
11
方式3
T0分成两个独立的计数器，T1可工作在方式0~方式2
➢门控方式选择位GATE ：
=0，非门控方式(内部启动)： TRx=1，启动定时器工作； TRx=0，停止定时器工作。
=1，门控方式(外部启动)： TRx=1且引脚INTx=1才启动。
②
中断响应
中断源 发出 中断 请求
①
检测 主 程 序
中断返回
④
保护断点
中
断
服 务
③
程
序
恢复断点
保护断点 ：保存主程序断开点PC值的操作 。 恢复断点 ：重新恢复主程序断开点地址的操作。
由CPU利用堆栈区自动完成
51的中断系统
五源两优先级中断
1 IT0=0 INT0 IT0=1
TCON IE0
IE EX0
中断响应条件
①有中断源发出中断请求。 ②中断总允许位EA=1，即CPU开放中断；且申请
中断的中断源对应的中断允许位为1，即没有被屏 蔽。 ③没有更高级或同级的中断正在处理中。 ④执行完当前指令。若当前指令为返回指令RET、 RETI或访问IE、IP的指令，CPU必须在执行完 当前指令后，再继续执行一条指令，然后才响应中 断。
中断处理
• 中断处理包括三部分：一是保护
现场，二是中断服务，三是恢复 现场。
中断服务程序时应注意以下几点：
（1）各中断源的入口地址之间，只相隔8个单元，常在中断入 口地址单元存放一条无条件转移指令，将中断服务程序转至存 储器的其它空间去。
（2）若要在执行当前中断程序时，屏蔽更高优先级中断，应 先编程关闭CPU中断，或关闭更高优先级中断源的中断，而 后在中断返回前再次开放中断。
第5章 单片机的内部资源
• 中断系统 • 定时器 • 串行口
主要内容
中断概念
5.1 中断系统
在计算机执行程序的过程中，当出现某种情 况，由服务对象向CPU发出请求当前程序中 断的信号，要求CPU暂时停止当前程序的执 行，而转去执行相应的处理程序，待处理程 序执行完毕后，再返回继续执行原来被中断 的程序。这样的过程称为中断。
实例
• 例如：假设在P3.2（INT0）引脚上引入一个外
部中断，采用下降沿触发方式，禁止其他中断，试 设置相关的控制寄存器值。
分析：采用下降沿触发方式只需将TCON中的IT0 置1；要允许外部中断0中断，可将IE中的EA和 EX0置1。程序如下：
用字节操作指令
MOV TCON，#01H MOV IE，#81H
中断源
引起中断的原因或触发中断请求的来源。
中断系统
为实现中断而设置的各种硬件和软件称为中 断系统。
中断技术的优点
（1）实行分时操作，提高了CPU的效率。 （2）实现实时处理，及时处理实时信息。 （3）对难以预料的情况或故障进行及时处理。
中断处理过程
主要包括中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个 阶段。
设置SP值，将SP值改为用户存储区的高位地址 段。一般应设为30H以上。
3
定义中断允许及中断优先级控制，即设置IE和 IP的值。
4
定义外部中断的触发方式，选择是低电平触发 还是下降沿触发。
中断服务程序
1 从对应的中断入口地址开始放置中断服务程序。
如果中断服务程序中要使用与主程序有关的寄 存器，必须保护现场，用PUSH指令完成。在
中断响应的过程
• CPU首先使被响应中断的相应“优先激活”触发
器置位，以阻断同级或低级中断。然后，根据中断 源的类别，在硬件的控制下自动形成长调用指令 （LCALL），此指令的作用将断点压入堆栈，然 后将对应中断源的入口地址（又称中断矢量地址） 装入程序计数器PC，使程序转向该中断的入口地 址继续执行，中断服务程序即从此开始执行。
• 分析：定时/计数器T0和串行口同属于高优先级中
断，它们又是同级的，因此这两个中断源的优先级 顺序为T0→串行口。外部中断0、外部中断1和定 时/计数器T1同属于低优先级中断，它们又是同级 的，因此这三个中断源的优先级顺序为外部中断 0→ 外部中断1 → T1。因此可得出各中断优先级 顺序由高到低依次为：T0→串行口→ 外部中断0→ 外部中断1 → T1。
定时/计数器内部控制逻辑图
89S51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1。每个定时/计数器 都可以实现定时和计数功能。定时/计数器Ti的基本部件是两个8位寄 存器THi及TLi组合的16位加法计数器，用于对定时或计数脉冲进行 加法计数。
振荡器
¸12
自然优先级
最高级
最低级
中断标志
1．定时器控制寄存器TCON（88H)
8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
中断请求标志 启动定时/计数器
由中断源控制
0 停止 1 启动
2．串行口控制寄存器SCON(98H)
触发方式选择
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
EA
—
—
ES
ET1 EX1 ET0 EX0
EA——CPU中断总允许位。EA＝1，CPU开放中断，否则禁止 ES——串行口中断允许位。ES＝1，允许串行口中断，否则禁止 ETi——Ti中断允许位。ETi＝1，允许Ti中断。（i＝0或1），否则禁止 EXi——外部中断i允许位。Exi＝1，允许外部中断i中断，否则禁止。
；上电，转向主程序 ；外部中断0入口地址 ；转向中断服务程序 ；主程序 ；允许外部中断0中断 ；选择下降沿触发方式 ；CPU开中断 ；等待中断 ；中断服务程序
；将P1口线置高电平，准备读引脚 ；取开关状态 ；A的高、低四位互换 ；输出驱动LED发光 ；中断返回
5.2.1 定时/计数器的结构
定时/计数器1
P3.4
T0
定时/计数器0外部计数 输入端
P3.5
T1
定时/计数器1外部计数 输入端
P3.6
WR
外部数据存储器写信号
P3.7
RD
外部数据存储器读信号
中断源
中断源
外部中断0 定时器T0中断
外部中断1 定时器T1中断
串行口中断
中断请求标志 IE0 TF0 IE1 TF1
RI、TI
中断入口地址 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H
2 中断返回到主程序前，应恢复这些寄存器的值，
即恢复现场，用POP指令完成。
如果需要进行中断屏蔽操作，可在中断服务程序
3 中关中断，同时应考虑何时再次开中断，取消中
断屏蔽。
4 对不能实现硬件清零操作的中断请求标志，应编
程及时清除中断请求标志。
实例
• 将P1端口的P1.4~P1.7
作为输入，P1.0~P1.3 作为输出。要求将开关 S0~S3的状态读入单片 机，并通过P1.0~P1.3 输出，驱动发光二极管点
自 然 优 先 级
入口 地址
高 优 先 级 中 断 请 求
PC
自 然 优 先 级
入口 地址
低 优 先 级 中 断 请 求
PC
硬件查询
5.1.2 中断源
引脚 P3.0 P3.1
P3.2
第二功能 RXD TXD
INT0
功能说明 串行口数据接收端 串行口数据发送端
外部中断输入0
P3.3
INT1
外部中断输入1
INT1 P1.7
89C51
SQ D CLK
外部中断 请求信号
5.1.5 中断程序设计
中断控制程序
作为主程序的一部分和主程序一起运行。
中断服务程序
常放在中断入口地址所对应的存储区中，仅 在发生中断时才会执行。
中断控制程序
1
主程序应在0000H处放置一条无条件跳转指令， 跳过中断入口程序地址段。
2
0 低电平 1 下降沿
9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
中断允许控制寄存器IE
MCS-51单片机中没有专设的开中断和关中断指令，对各中断 源的中断开放或关闭是由内部的中断允许寄存器IE的各位来 控制的。IE各位的定义如下：
（3）在保护现场和恢复现场时，为了不使现场信息受到破 坏或造成混乱，应先关CPU中断，使CPU暂时不响应新的中 断请求，然后进行保护现场和恢复现场的操作，在保护现场 和恢复现场后再开放中断。
中断请求的撤销
（1）硬件清零 定时器T0和定时器T1的溢出中断标志TF0、TF1及采用下 降沿触发方式的外部中断0及外部中断1的中断请求标志IE0、 IE1可以由硬件自动清零。
（1）若CPU同时接收几个不同优先级的中断请求时，先响应高优先级中断，后响 应低优先级中断；
（2）当高优先级的中断正在响应时，不能被其它中断打断；
（3）当低优先级的中断正在响应时，可以被高优先级的中断所打断，但不能被与 它同级的其它中断所打断。当CPU响应低优先级中断时被打断，而转去响应高优先 级中断的现象称为中断嵌套；
用位操作指令
SETBIT0 SETBEA SETBEX0
中断优先级控制寄存器（IP）
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
— — — PS PT1 PX1 PT0 PX0
PS——串行口中断优先级控制位。PS＝1设定串行口为高优先级中断否则为低级。 PTi——Ti中断优先级控制位。PTi＝1，设定定时器Ti为高优先级中断 PXi——外部中断i中断优先级控制位。PXi＝1，设定外部中断i为高优先级中断。 优先级控制原则：
（2）软件清零 串行口发出的中断请求，在CPU响应后，硬件不能自动清 除TI和RI标志位，因此CPU响应中断后，必须在中断服务 程序中，用软件来清除相应的中断标志位，以撤销中断请求。
（3）强制清零 当外部中断采用低电平触发方式时，仅仅依靠硬件清除中断 标志IE0、IE1并不能彻底清除中断请求标志。
低电平触发的外部中断请求清除电路
定时器控制寄存器TCON（88H)
8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
中断请求标志
由中断源控制
启动定时/计数器
0 停止 1 启动
触发方式选择
0 低电平 1 下降沿
定时/计数器方式控制寄存器TMOD
定时器／计数器方式寄存器TMOD（89H)――不ຫໍສະໝຸດ Baidu进行 位寻址。 TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，其格式 如下：
亮。现要求采用下降沿触
发方式，每中断一次，完 成一次读/写操作。
+5V
P1.7
S3
P1.6
S2
P1.5
S1
P1.4
S0
L3
P1.3
P1.2 L2
+5V
P1.1
L1
P1.0 L0
INT0
&
S
AT89S51
+5V
&
参考程序
ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INSER ORG 0030H MAIN： SETB EX0 SETB IT0 SETB EA HERE： SJMP HERE ORG 0100H INSER：MOV A，#0FFH MOV P1，A MOV A，P1 SWAP A MOV P1，A RETI END
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
T1
T0
➢ 功能选择位C/T： =0：定时功能，计数内部机器周期脉冲； =1：计数功能，计数引脚T0(T1)输入的负脉冲。
➢ 方式选择位M1、M0：4种工作方式：13/16/8
位
M1M0
方式
说明
00
方式0
TLi的低5位与THi的8位构成13位计数器
(8DH) TH1
7
0
(8BH)
计 数 T1 (P3.5)
TL1
定 fosc/12
7
0时
定时/计数器0
(8CH)
(8AH)
计 数
TH0
TL0
定
7
07
0时
T0 (P3.4) fosc/12
溢启
出动
CPU
工
启
内部总线
作 方
动
式
溢出 工作方式
中断
TCON (88H)
TMOD (89H)
定时器的控制
1. 定时/计数器方式控制寄存器TMOD 2. 定时/计数器控制寄存器TCON 3. 定时/计数器的初值TH1/TH0、TL1/TL0
T0
TF0
1
IT1=0 INT1
IE1
IT1=1
EX0 EX1
T1
TXD RXD
TF1
TI
≥1
RI
SCON 中断标志
ET1
ES
EA
源允许 总允许
TCON、SCON：中断标志 IE：中断允许控制寄存器 IP：中断优先级控制寄存器
IP 1
PX0 0
1 PT0 0
1 PX1 0
1 PT1 0
1 PS 0 优先级