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1、第第5 5章章 中断系统中断系统 单片机原理与应用系统设计单片机原理与应用系统设计单片机原理与应用系统设计单片机原理与应用系统设计 电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社电子工业出版社 ，2009.72009.7 欧伟明欧伟明欧伟明欧伟明 何静何静何静何静 凌云凌云凌云凌云 刘剑刘剑刘剑刘剑 等编著等编著等编著等编著5/26/20231本章主要内容本章主要内容n n 中断的概念中断的概念 n n 89S51的中断系统结构与控制的中断系统结构与控制 n n 中断应用举例中断应用举例 5/26/202325.1.1 5.1.1 中断的概念中断的概念 uu当当当当CPUCPU在处理某项任务的在处
2、理某项任务的在处理某项任务的在处理某项任务的过程中，若计算机系统内过程中，若计算机系统内过程中，若计算机系统内过程中，若计算机系统内部或外部因为某一事件的部或外部因为某一事件的部或外部因为某一事件的部或外部因为某一事件的发生，而向发生，而向发生，而向发生，而向CPUCPU发出请求发出请求发出请求发出请求信号，则信号，则信号，则信号，则CPUCPU会暂时终止会暂时终止会暂时终止会暂时终止当前的工作，迅速转去完当前的工作，迅速转去完当前的工作，迅速转去完当前的工作，迅速转去完成相应的处理程序，待事成相应的处理程序，待事成相应的处理程序，待事成相应的处理程序，待事件处理结束之后再返回来件处理结束之后
3、再返回来件处理结束之后再返回来件处理结束之后再返回来继续原来的工作。继续原来的工作。继续原来的工作。继续原来的工作。中断的流程如右图所示中断的流程如右图所示中断的流程如右图所示中断的流程如右图所示5/26/20233 中断能改善计算机的性能中断能改善计算机的性能n n有效地解决了快速有效地解决了快速CPUCPU与慢速外设之间的矛与慢速外设之间的矛盾，使盾，使CPUCPU与外设可以并行工作，从而可大与外设可以并行工作，从而可大大提高工作效率；大提高工作效率；n n可以及时处理控制系统中许多随机产生的可以及时处理控制系统中许多随机产生的参数与信息，使计算机具有了实时处理能参数与信息，使计算机具有了
4、实时处理能力，从而可提高控制系统的性能；力，从而可提高控制系统的性能；n n使系统具备了故障处理能力，从而可提高使系统具备了故障处理能力，从而可提高系统自身的可靠性。系统自身的可靠性。5/26/202345.1.2 中断的条件与响应过程中断的条件与响应过程 n中断响应的过程：中断响应的过程：检测中断；检测中断；清除中断标志位；清除中断标志位；保护现场；保护现场；中断服务；中断服务；（执行中断服务程序）（执行中断服务程序）恢复现场；恢复现场；中断返回。中断返回。5/26/202365.2 5.2 中断系统结构与控制中断系统结构与控制 1.1.89S51的中断源和中断矢量的中断源和中断矢量 2.2
5、.89S51的中断系统结构的中断系统结构 3.3.中断的控制中断的控制 5/26/202375.2.1 5.2.1 89S51的中断源和中断矢量的中断源和中断矢量 89S51的中断源的中断源5/26/202385.2.2 5.2.2 89S51的中断系统结构的中断系统结构 由由由由5 5个中断源、个中断源、个中断源、个中断源、4 4个与中断有关的特殊功能寄存器、个与中断有关的特殊功能寄存器、个与中断有关的特殊功能寄存器、个与中断有关的特殊功能寄存器、中断入口、顺序查询逻辑电路等组成中断入口、顺序查询逻辑电路等组成中断入口、顺序查询逻辑电路等组成中断入口、顺序查询逻辑电路等组成 5/26/202
6、3105.2.3 5.2.3 中断的控制中断的控制 定时器定时器/计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCON（只用到其中（只用到其中6位）位）串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON（只用到其中（只用到其中2位）位）中断允许寄存器中断允许寄存器IE中断优先级寄存器中断优先级寄存器IP5/26/202311 中断请求的撤除中断请求的撤除 定时器定时器/计数器溢出中断请求：计数器溢出中断请求：硬件自动撤除硬件自动撤除 外部中断请求的撤除外部中断请求的撤除 外部中断请求被外部中断请求被CPUCPU响应后，硬件自动将中断请响应后，硬件自动将中断请求标志位求标志位IE0IE0或或IE1IE1清清“0”“0
7、”。而外部中断信号的撤除。而外部中断信号的撤除则要根据不同的触发方式采取不同的处理方法。则要根据不同的触发方式采取不同的处理方法。下降沿触发方式的外部中断信号产生过后即下降沿触发方式的外部中断信号产生过后即会消失，因此它是自动撤除的。会消失，因此它是自动撤除的。电平触发方式的外部中断信号：通过外部硬电平触发方式的外部中断信号：通过外部硬件电路实现外部中断信号强制撤除的参考方案（如件电路实现外部中断信号强制撤除的参考方案（如下图所示）。下图所示）。5/26/202313 中断请求的撤除中断请求的撤除 串行口中断请求的撤除：串行口中断请求的撤除：软件编程撤除软件编程撤除 串行口中断请求被响应后，串
8、行口中断请求被响应后，CPUCPU还需通过检测还需通过检测TITI、RIRI两个中断请求标志位的状态，才能判定是两个中断请求标志位的状态，才能判定是接收中断还是发送中断，所以中断请求标志位不接收中断还是发送中断，所以中断请求标志位不会自动清会自动清“0”“0”，而是必须在中断服务程序中通过，而是必须在中断服务程序中通过软件的方法清软件的方法清“0”“0”，对串行口中断请求的撤除可，对串行口中断请求的撤除可通过如下指令完成。通过如下指令完成。CLRCLRTITI;TI;TI标志位清标志位清“0”“0”CLRCLRRIRI;RI;RI标志位清标志位清“0”“0”5/26/202315 中断允许控制
9、中断允许控制 89S5189S51的的CPUCPU对中断源的开放或屏蔽，是由片内的对中断源的开放或屏蔽，是由片内的中断允许寄存器中断允许寄存器IEIE控制的。控制的。5/26/202316 中断优先级控制中断优先级控制 5 5个中断源的中断优先级，是通过片内的中断优个中断源的中断优先级，是通过片内的中断优先级寄存器先级寄存器IPIP进行设置的。进行设置的。5/26/202318 中断优先级控制中断优先级控制 5 5个中断源的自然优先级顺序。个中断源的自然优先级顺序。5/26/2023195.3 中断应用举例中断应用举例 1.1.单外部中断源系统的设计单外部中断源系统的设计2.2.多外部中断源系
10、统的设计多外部中断源系统的设计5/26/2023205.3.1 5.3.1 单外部中断源系统的设计n n例例例例5.4 5.4 下图给出了一个采用单外部中断源的数据采集系统示下图给出了一个采用单外部中断源的数据采集系统示下图给出了一个采用单外部中断源的数据采集系统示下图给出了一个采用单外部中断源的数据采集系统示意图。将意图。将意图。将意图。将89S5189S51的的的的P1P1口设置成数据输入口，外围设备每准备口设置成数据输入口，外围设备每准备口设置成数据输入口，外围设备每准备口设置成数据输入口，外围设备每准备好一个数据时，发出一个选通信号（负脉冲），经好一个数据时，发出一个选通信号（负脉冲）
11、，经好一个数据时，发出一个选通信号（负脉冲），经好一个数据时，发出一个选通信号（负脉冲），经DD触发器触发器触发器触发器74LS7474LS74送给单片机引脚送给单片机引脚送给单片机引脚送给单片机引脚INT1INT1，通知，通知，通知，通知CPUCPU进行处理。试编写进行处理。试编写进行处理。试编写进行处理。试编写主程序及中断服务程序。主程序及中断服务程序。主程序及中断服务程序。主程序及中断服务程序。5/26/202321 主程序如下主程序如下主程序如下主程序如下ORGORG0000H0000HLJMPLJMP MAINMAIN;跳转至主程序跳转至主程序ORGORG0013H0013HLJMP
12、LJMP INT1INT1;跳转至外部中断跳转至外部中断1 1的中断服务程序的中断服务程序ORGORG0030H0030HMAIN:MAIN:CLRCLRIT1IT1;设置为电平触发方式设置为电平触发方式SETBSETB EAEA;CPU;CPU开中断开中断SETBSETB EX1EX1;外部中断外部中断1 1允许中断允许中断MOVMOV DPTR,#1000H DPTR,#1000H ;设置数据缓冲区地址指针设置数据缓冲区地址指针5/26/2023225.3.2 5.3.2 多外部中断源系统的设计多外部中断源系统的设计 n n当外部中断源多于两个时，可采用外部硬件申请中断与软件当外部中断源多
13、于两个时，可采用外部硬件申请中断与软件当外部中断源多于两个时，可采用外部硬件申请中断与软件当外部中断源多于两个时，可采用外部硬件申请中断与软件查询相结合的方法，把多个中断源经或非门引入单片机的查询相结合的方法，把多个中断源经或非门引入单片机的查询相结合的方法，把多个中断源经或非门引入单片机的查询相结合的方法，把多个中断源经或非门引入单片机的外部中断源输入端外部中断源输入端外部中断源输入端外部中断源输入端（INT0INT0或或或或 INT1INT1），同时又连到某个，同时又连到某个，同时又连到某个，同时又连到某个I/OI/O口，如下图所示口，如下图所示口，如下图所示口，如下图所示 。发光二极管发
14、光二极管发光二极管发光二极管LEDLED可实现系统的故障显示可实现系统的故障显示可实现系统的故障显示可实现系统的故障显示。5/26/202324 主程序如下主程序如下主程序如下主程序如下ORGORG0000H0000H;系统复位时入口地址系统复位时入口地址AJMPAJMP MAINMAIN;跳转至主程序跳转至主程序ORGORG0003H0003H;外部中断外部中断0 0入口入口AJMPAJMP INSERINSER;跳转至外部中断跳转至外部中断0 0的中断服务程序的中断服务程序MAIN:MAIN:MOV P1,#0FFHMOV P1,#0FFH;定义定义P1.7P1.7、P1.5P1.5、P1
15、.3P1.3、P1.1P1.1为输入引脚并使为输入引脚并使4 4个个LEDLED全全灭灭SETBSETB IT0IT0;设置外部中断设置外部中断0 0为下降沿触发方式为下降沿触发方式SETBSETB EX0EX0;允许外部中断允许外部中断0 0中断中断SETBSETB EAEA;CPU;CPU开中断开中断HERE:SJMPHERE:SJMP HEREHERE;等待中断等待中断5/26/202325 外部中断外部中断外部中断外部中断0 0的中断服务程序如下的中断服务程序如下的中断服务程序如下的中断服务程序如下INSER:INSER:JNBJNBP1.1,L1P1.1,L1;查询中断源，若查询中断
16、源，若P1.1P1.1为为0 0，跳转至，跳转至L1L1执行执行CLRCLR P1.0P1.0;令令P1.0P1.0输出为输出为0 0，点亮对应的发光二极管，点亮对应的发光二极管LEDLEDL1:L1:JNBJNBP1.3,L2P1.3,L2CLRCLR P1.2P1.2L2:L2:JNBJNBP1.5,L3P1.5,L3CLRCLR P1.4P1.4L3:L3:JNBJNBP1.7,L4P1.7,L4CLRCLR P1.6P1.6L4:L4:RETIRETI;返回主程序返回主程序5/26/202326思考题与习题思考题与习题 7.7.试分析对试分析对试分析对试分析对89S5189S51五个中
17、断源安排的以下几种中断优先级的五个中断源安排的以下几种中断优先级的五个中断源安排的以下几种中断优先级的五个中断源安排的以下几种中断优先级的排列顺序（级别由高到低）是否可能？若可能，应如何排列顺序（级别由高到低）是否可能？若可能，应如何排列顺序（级别由高到低）是否可能？若可能，应如何排列顺序（级别由高到低）是否可能？若可能，应如何设置各中断源的中断优先级别？否则，请简述不可能的设置各中断源的中断优先级别？否则，请简述不可能的设置各中断源的中断优先级别？否则，请简述不可能的设置各中断源的中断优先级别？否则，请简述不可能的理由。理由。理由。理由。8.8.定时器定时器定时器定时器0 0，定时器，定时器
18、，定时器，定时器1 1，外中断，外中断，外中断，外中断0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，串行口中，串行口中，串行口中，串行口中断。断。断。断。9.9.串行口中断，外中断串行口中断，外中断串行口中断，外中断串行口中断，外中断0 0，定时器，定时器，定时器，定时器0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，定时器，定时器，定时器，定时器1 1。10.10.外中断外中断外中断外中断0 0，定时器，定时器，定时器，定时器1 1，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，定时器，定时器，定时器，定时器0 0，串行口中，串行口中，串行口中，串行口中断。断。断。断。11.11.外中断外中断外中断外
19、中断0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器0 0，定时器，定时器，定时器，定时器1 1。12.12.串行口中断，定时器串行口中断，定时器串行口中断，定时器串行口中断，定时器0 0，外中断，外中断，外中断，外中断0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，定时器，定时器，定时器，定时器1 1。13.13.外中断外中断外中断外中断0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，定时器，定时器，定时器，定时器0 0，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器，串行口中断，定时器1 1。14.14.外
20、中断外中断外中断外中断0 0，定时器，定时器，定时器，定时器1 1，定时器，定时器，定时器，定时器0 0，外中断，外中断，外中断，外中断1 1，串行口中，串行口中，串行口中，串行口中断断断断。5/26/202328思考题与习题思考题与习题 8.8.某某系系统统有有3个个外外部部中中断断源源，分分别别为为中中断断源源1、中中断断源源2、中中断断源源3，当当某某一一中中断断源源变变低低电电平平时时即即要要求求CPU处处理理，优优先先处处理理顺顺序序由由高高到到低低依依次次为为中中断断源源3、中中断断源源2、中中断断源源1，中中断断服服务务程程序序的的入入口口地地址址分分别别为为2100H、2200H和和2300H。试试编编写写主主程程序序及及中中断断服服务程序（转至相应的入口即可）。务程序（转至相应的入口即可）。5/26/202329