51单片机中断系统

计数初值由 C = (213-T0初值) 。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
1、T0方式0 — 13位方式
振荡器 1/12
T0 TR0 GATE
INT0
+
计数脉冲输 入
定时 器
C/T=0
TL0 TH0 TF0
C/T=1 控制端 低5位 8
位
&
13位计数器
计数 器
《测量与机电控制》核心课程
在TMOD中，各有一个控制位（C／T），分别用于 控制定时/计数器T0和T1是工作在定时器方式还是计数器 方式。
《测量与机电控制》核心课程
§5. 0
TH TL
TH TL0
1
微
溢出
1
0
溢出
处
启动 / 停
理器μP
止 内部总线
工作方式 工作方式
TCON
TMOD
微处理器与T/C的关系
计数输入端P3.4/P3.5作为边沿触发的外部中断的输入, 这时C/T工作于计数方式，计数的初始值为FFH。 （2）利用逻辑电路实现外部中断：
5V
INT0
A
ORG
0003H
B
AJMP INT0
OC门
P1.0 P1.1 P1.2
C INT0：PUSH PSW PUSH A JB P1.2, EI1 JB P1.1, EI2 JB P1.0, EI3 《。测。量与。机电。控制》核心课程
单片机的中断为固定入口式中断，即一响应中断就转入固定入
口地址执行中断服务程序。这些单元中往往是一些跳转指令。
中断优先级（2个）
每个中断源都可由程序指定为高优先级或底优先《级测。量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断控制的寄存器
与中断控制有关的控制寄存器有4个：
TCON----定时控制寄存器， IE----中断允许控制寄存器， IP----中断优先级控制寄存器， SCON----及串行口控制寄存器。
中断响应基本规则 （1）低优先级中断可被高优先级中断所中断； （2）一种中断一旦被响应，与它同级的中断 不能再 响应； （3）同一级别的各种中断源同时请求中断时，CPU 响应中断的顺序为： INT0 、T0、INT1、T1、串行口； （4）几个中断同时发生，CPU响应优先级最高的中 断。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断响应过程
中断处理过程一般分为3阶段：中断响应、中断处理、中断返回。
中断申请
中断响应条件： EA=1并且中断源的中断允许
N 响应条件 是否满足
Y Y 中断是否
受阻
N
断点地址压栈
中断受阻的情况 1、同级或高级的中断已在进行中； 2、当前的机器周期不是正在执行的 指令的最后一个周期； 3、正在执行的指令是返回指令或是 对专用寄存器IE、IP进行读写的指令 ，只有在执行这些指令之后，至少在
GATE 1
INT0
C/T=1
& ≥1
TL0 TF0 TH0
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
4、T0方式3 — 2个8位方式 (T1无)
振荡器
T0 TR0 GATE INT0
1/12 C/T=0
C/T=1
TL0 TF0
控制端 8位
& +
振荡器 1/12 TR1
TH0 TF1
8位
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
T0被设置为方式3时，占用了T1的中断源，故此时T1只能用于不需要 中断的场合。
一般情况下，当T0定义为工作方式3时，T1作为串行口的波特率发生 器使用。
振荡器 T1
1/12
C/T=0
C/T=1
TL1 TH1 串口
振荡器
1/12
C/T=0
T1
C/T=1
TL1
串口
TH1
T0被设置为方式3时，T1工作于方式0/方式1和方式2的示意图
中断服务程序入口地址
中断标志位
INT0（P3. 2）
0003H
IE0（TCON . 1）
T0（内部）
000BH
TF0 （TCON . 5）
INT1（ P3.3 ）
0013H
IE1（TCON . 3）
T1（内部）
001BH
TF1 （TCON . 7）
串行口中断（内部） 0023H
RI、TI（SCON . 0、1）
中断地址入PC
执行一条其它指令后，才会响应。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断服务程序
关中断
恢复现场
保护现场
开中断
开中断
中断请求撤回
中断服务
中断返回
关中断
中断地址弹出PC 断点地址入PC
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
响应时间--从查询中断请求标志位到转向中断服务入口地址所需
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
（1）加法计数器
❖ 作为定时器时，加法计数器对内部机器周期脉冲计数；
❖ 作为计数器时，加法计数器对芯片引脚P3.3/P3.4输入的外部 脉冲计数（下降沿）。
❖ 加法计数器的初始值可由程序设定，并且加法计数器的内容 可用程序读到CPU中。
（2）方式寄存器 TMOD
边沿触发方式的最大的优点是中断请求信号不会丢失（负脉冲的宽度应 大于1个机器周期），CPU响应中断后，硬件自动将标志位清零。 电平触发方式在CPU响应中断后，不能自动清除中断请求信号（故在 CPU中断返回之前，外部中断信号必须无效，否则会再次响应）。
电路：
清除中断请求信号的方法如下： 清除程序：
INT0
中断的特点？
（1）5个中断源：INT0、INT1、C0/T0、C1/T1、串行口中断； （2）具有优先级管理功能，2个优先级，其中每个中断源的优先级可 由程序指定；
（3）每个中断源都有各自的中断标志位。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
§5.5.1 中断结构
IT0=0
INT0IT0=1
T0
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
4、T/C的工作方式
定时器／计数器共有四种工作方式
以工作方式0为例： （1）由TL的低5位与TH8位构成13位T/C；
可用程序将0～8191中的某一个数送入TL、TH作为初始值，加 法计数器溢出后，必须重新对TL/TH 赋初始值。 （2）作为计数器时，外部计数脉冲的频率应小于1/24fosc，并且 高、低电平的宽度应大于一个机器周期（CPU在每一个机器周 期的S5P2期间采样P3.4或P3.5）。 （3）定时时间由 T = (213-T0初值) * 机器周期Tcy；
8051
P1.0
QD
S CLK
外接中断 请求信号
正脉冲
ANL P1, #0FEH ORL P1, #01H RETI
P1.0输出负脉冲使D触发器 的Q端为1撤消引起重复中 断的INT0低电平信号。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
2、定时器/计数器中断（内部） 当C/T溢出时，由硬件自动置位TF0/TF1，CPU响应中断后，由 硬件自动清除中断标志。 另可由程序对TF0/TF1置位或清除。
若GATE＝0，计数不受外部电平控制（仅由TRX决定，X为0/1）。 若GATE＝1，此时需TR0/TR1=1且P3.2/ P3.3＝1，才允许T0/T1计数。 利用此特点，可测量P3.2或P3.3引脚上出现的正脉冲宽度。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
（3）控制寄存器 TCON
❖ 作用：控制T0/C0、T1/C1的运行； ❖ 格式：(仅用高4位，低4位用于中断）
D7
D6
D5
D4
TF1
TR1
TF0
TR0
运行
运行
TF1、TF0溢出置1，转中断服务程序后自动清零。
（中断标志位TF可由硬件自动清零，也可由程序清零）
由特殊寄存器TCON的低4位（高4位与定时/计数有关）决定。
D3
D2
DO
IE1
IT1
D1
IE0
IT0
IEX：外部中断请求（1-有，0-无）0：电平触发
ITX：外部中断触发方式，
1：边沿触发
（X=0指IE0/IT0；X=1指IE1/IT1）
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
两种触发方式的区别
§5.5 中断系统
§5.6 定时器/计数器
1、作用：定时、计数、波特率发生器； 2、主要特性： （1）具有两个可编程的定时/计数器T0/C0和T1/C1; （2）、每个定时器/计数器都有4种工作方式； （3）任一定时器/计数器在定时/计数到设定值后，可由程序安排产生 中断。 3、结构： ➢ 加法计数器TL（低8位）、TH（高8位）寄存器； ➢ TMOD方式寄存器--决定工作方式 ➢ TCON控制寄存器---启动停止和定时器的状态
1、定时控制寄存器TCON
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
TF1
TF0
IE1 IT1 IE0 IT0
中断请求标志
触发方 0 低电平 式选择 1 下降沿
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
2、串行口控制寄存器SCON
D7 D6 D5 D4 D3
3、中断允许控制寄存器IE
D2 D1 D0
§5.5 中断系统
2、T0方式1 — 16位方式
振荡器
T0 TR0 GATE INT0
1/12 C/T=0
C/T=1
TL0 TH0 TF0
控制端 8位 8位
& +
16位计数器
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
3、T0方式2 — 8位自动装入时间常数方式
振荡器 1/12 C/T=0
T0 TR0
的机器周期数。
（1）最快响应时间
以外部中断的电平触发为最快。
从查询中断请求信号到中断服务程序需要三个机器周期：
1个周期（查询）＋2个周期（长调用LCALL）
（2）最慢响应时间
若当前指令是RET、RETI和IP、IE指令，紧接着下一条是
乘除指令发生，则最长为8个周期：
（2个周期执行当前指令（其中含有1个周期查询）＋4个周期乘
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
定时器、计数器对输入信号的要求 1、当输入信号产生负跳变时，计数器增1。每个机器周 期对外部输入进行采样一次。 2、外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24。 3、输入电平至少要保持一个机器周期。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
门控方式
3、串行口接收/发送中断 （内部） 完成一帧信号的接收/发送时，由硬件自动置中断标志位
（特殊寄存器SCON的RI/TI)，CPU响应中断后，必须由软件清 除。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断的应用
例 ：多中断源（中断信号扩展）： （1）利用C/T计数输入端（T0/T1）实现外部中断：
Contents 本章知识点
1、中断的概念 2、中断结构及中断响应过程 3、定时器/计数器结构
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断的概念？
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。
中断的意义？
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。
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
定时/计数器的定时和计数功能
定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器(TH0、 TL0或TH1、TL1) 。
1、定时功能----计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机 器周期使寄存器的值加1。所以，计数频率是振荡频率 的1/12。 2、计数功能----计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0为 P3.4，T1为P3.5。
作用：用来选择定时器/计数器的工作方式；
格式：（以T0为例）
D3 D2 D1 D0
T1/T0方式0：13位定时/计数 方式1 ：16位定时计数
GATE C0/T0 M1 M0 门控位 功能选择 工作方式选择
T1/T0 方式2 ：8位自动转载 定时计数
T0方式3： T0分为两个8位 （T1无） 的定时计数
除指令＋2个周期长调用＝8个周期。）
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断返回—中断处理程序的最后一条指令是RETI，它使CPU结束 中断处理程序的执行，返回到断点处，继续执行主程序。
三种中断的区别 1、外部中断（P3.2/P3.3)
激活方式：
（1）电平触发（低电平有效）；（2）边沿触发(下降沿有效）
IT1=0
INT1IT1=1
T1
TX RX
TCON
IE
IP
IE0
EX0
PX0
TF0
ET0
PT0
IE1
EX1
PX1
TF1
ET1
PT1
TI
ES
PS
≥1
RI
EA
高级
内 部 查 询
低级
内 部 查 询
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统
中断源（5个）
中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。
中断源
TI RI 串行中断请求标志
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
EA
ES ET1 EX1 ET0 EX0
0 禁止，1允许
4、中断优先级控制寄存器（IP）
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
PS PT1 PX1 PT0 PX0
0 低级别，1高级别
《测量与机电控制》核心课程
§5.5 中断系统