51单片机中断系统详解

深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 51 单片机中断系统详解 8031 单片机的中断系统简单实用，其基本特点是：有 5 个固定的可屏 蔽中断源，3 个在片内，2 个在片外，它们在程序存储器中各有固定的 中断入口地址，由此进入中断服务程序；5 个中断源有两级中断优先级， 可形成中断嵌套；2 个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置的 编 程。 中断系统的结构： 5 个中断源的符号、名称及产生的条件如下。 INT0：外部中断 0，由 P3．2 端口线引入，低电平或下跳沿引起。 INT1：外部中断 1，由 P3．3 端口线引入，低电平或下跳沿引起。 T0：定时器／计数器 0 中断，由 T0 计满回零引起。 T1：定时器／计数器 l 中断，由 T1 计满回零引起。 TI／RI：串行 I／O 中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。 整个中断系统的结构框图见下图一所示。 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 由图一可见，外部中断有下跳沿引起和低电平引起的选择；串行中断有 发送(TI)相接收(R1)的区别；各个中断源打开与否，受中断自身的允许 位和全局允许位的控制，并具有高优先级和低优先级的选择。 中断系统的控制寄存器： 中断系统有两个控制寄存器 IE 和 IP，它们分别用来设定各个中断源的 打开／关闭和中断优先级。此外，在 TCON 中另有 4 位用于选择引起外 部中断的条件并作为标志位。 1．中断允许寄存器--IE IE 在特殊功能寄存器中，字节地址为 A8H，位地址(由低位到高位)分别 是 A8H-AFH。 IE 用来打开或关断各中断源的中断请求，基本格式如下图二所示： 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 EA：全局中断允许位。EA＝0，关闭全部中断；EA＝1，打开全局中断控 制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。 ×：无效位。 ES：串行 I／O 中断允许位。ES＝1，打开串行 I／O 中断；ES＝0，关闭 串行 I／O 中断。 ETl；定时器／计数器 1 中断允许位。ETl＝1，打开 T1 中断；ETl＝O， 关闭 T1 中断。 EXl：外部中断 l 中断允许位。EXl＝1，打开 INT1；EXl＝0，关闭 INT1。 ET0：定时器／计数器 0 中断允许位。ET0＝1，打开 T0 中断；ET0＝0， 关闭 TO 中断。 EXO：外部中断 0 中断允许位。Ex0＝1，打开 INT0;EX0=0,关闭 INT0. 中断优先寄存器--IP： IP 在特殊功能寄存器中，字节地址为 B8H，位地址(由低位到高位)分别 是 B8H 一 BFH,IP 用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级，IP 的 基本格式如下图三所示： 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 ×：无效位。 PS：串行 I／O 中断优先级控制位。PS＝1，高优先级；PS＝0，低优先 级。 PTl：定时器／计数器 1 中断优先级控制位。PTl＝1，高优先级；PTl ＝0，低优先级。 Pxl：外部中断 1 中断优先级控制位。Pxl＝1，高优先级；PXl＝O，低 优先级。 PT0：定时器／计数器 o 中断优先级控制位。PT0＝1，高优先级；PTO ＝0，低优先级。 Px0：外部中断 0 中断优先级控制位。Px0＝1，高优先级；Px0＝0，伤 优先级。 在 MCS-51 单片机系列中，高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套； 同级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中 断同时向 CPU 请求中断响应，则 CPU 按如下顺序确定响应的先后顺序： INT0 一 T0---INT1 一 T1 一 RI／T1. 中断的响应过程 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条 件，而且①当前正在执行的那条指令已被执行完 1、当前末响应同级或高级中断 2、不是在操作 IE，IP 中断控制寄存器或执行 REH 指令则单片机响应此 中断。 在 正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常 需要 3 个机器周期到 8 个机器周期。中断得到响应后，自动清除中断请 求标志(对串行 I／O 端口 的中断标志，要用软件清除)，将断点即程序 计数器之值(PC)压入堆栈(以备恢复用)；然后把相应的中断入口地址装 入 PC，使程序转入到相应的中断服务程 序中去执行。 各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下： 中断源 入口地址 INT0(外部中断 0) 0003H TF0(TO 中断) 000BH INT1(外部中断 1) 0013H TFl(T1 中断) 001BH RI／TI(串行口中断) 0023H 由于各个中断入口地址相隔甚近，不便于存放各个较长的中断服务程 序，故通常在中断入口地址开始的二三个单元中，安排一条转移类指令， 以转入到安排在那儿的中断服务程序。以 T1 中断为例，其过程下如图 四所示。 由 于 5 个中断源各有其中断请求标志 0，TF0，IEl，TFl 以及 RI／TI， 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 在中断源满足中断请求的条件下，各标志自动置 1，以向 CPU 请求中断。 如果某 一中断源提出中断请求后，CPU 不能立即响应，只要该中断请 求标志不被软件人为清除，中断请求的状态就将一直保持,直到 CPU 响 应了中断为止,对串行口中 断而言，这一过程与其它 4 个中断的不同之 处在于；即使 CPU 响应了中断，其中断标志 RI／TI 也不会自动清零， 必须在中断服务程序中设置清除 RI／TI 的 指令后，才会再一次地提出 中断请求。 CPU 的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成，当执 行 RETI 中断返回指令后，断点值自动从栈顶 2 字节弹出，并装入 PC 寄 存器，使 CPU 继续执行被打断了的程序。 下面给出一个应用定时器中断的实例。 现要求编制一段程序，使 P1．0 端口线上输出周期为 2ms 的方波脉冲。 设单片机晶振频率 Fosc＝6MHZ． 1、方法：利用定时器 T0 作 1ms 定时，达到定时值后引起中断，在中断 服务程序中，使 P1．0 的状态取一次反，并再次定时 1ms。 2、定时初值：机器周期 MC＝12/fosc＝2us。所以定时 lms 所需的机器 周期个数为 500D，亦即 0lF4H。设 T0 为工作方式 1(16 位方式)，则定 时初值是(01F4H)求补＝FEOCH 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 START： MOV TMOD，#01H ；T0 为定时器状态，工作方式 1 MOV TL0，#0CH ；T0 的低位定时初值 MOV TH0，#0FEH ；T0 的高位定时初值 MOV TCON，#10H ；打开 T0 SETB ET0 ；1ET0，即允许 T0 中断 SETB EA ；1EA，即充许全局中断 AJMP $ ；动态暂存 000BH： AJMP IST0 ；转入 T0 中断服务程序入口地址IST0 IST0： MOV TL0，#0CH ；重置定时器初值 MOV TH0，#0FEH ；重置定时器初值 CPL P1.0 ；P1.0 取反 RET1 ；中断返回 串行端口的控制寄存器： 串行端口共有 2 个控制寄存器 SCON 和 PCON，用以设置串行端口的工作 方式、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的大小， 以及作为运行的中断标志等。 ①串行口控制寄存器 SCON 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 SCON 的字节地址是98H，位地址(由低位到高位)分别是 98H一 9FH。SCON 的格式如图五所示。 SMo，SMl： 串行口工作方式控制位。 00--方式 0；01--方式 1； 10--方式 2；11--方式 3。 SM2： 仅用于方式 2 和方式 3 的多机通讯控制位 发送机 SM2＝1(要求程控设置)。 当为方式 2 或方式 3 时： 接收机 SM2＝1 时，若 RB8＝1，可引起串行接收中断；若 RB8＝0，不 引起串行接收中断。SM2＝0 时，若 RB8＝1，可引起串行接收中断；若 RB8＝0，亦可引起串行接收中断。 REN: 串行接收允许位。 0--禁止接收；1--允许接收。 TB8: 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 在方式 2，3 中，TB8 是发送机要发送的第 9 位数据。 RB8: 在方式 2，3 中，RB8 是接收机接收到的第 9 位数据，该数据正好来自 发 送机的 TB8。 TI: 发送中断标志位。发送前必须用软件清零，发送过程中 TI 保持零电平， 发送完一帧数据后，由硬件自动置 1。如要再发送，必须用软件再清零。 RI: 接收中断标志位。接收前，必须用软件清零，接收过程中 RI 保持零电 平，接收完一帧数据后，由片内硬件自动置 1。如要再接收，必须用软 件 再清零。 电源控制寄存器 PCON PCON 的字节地址为 87H，无位地址，PCON 的格式如图六所示。需指出 的是，对 80C31 单片机而言，PCON 还有几位有效控制位。 SMOD：波特率加倍位。在计算串行方式 1，2，3 的波特率时；0---不加 倍；1---加倍。 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 串行中断的应用特点： 8031 单片机的串行 I／O 端口是一个中断源，有两个中断标志 RI 和 TI， RI 用于接收，TI 用于发送。 串行端口无论在何种工作方式下，发送／接收前都必须对 TI／RI 清零。 当一帧数据发送／接收完后，TI/RI 自动置 1，如要再发送／接收，必 须先用软件将其清除。 在串行中断被打开的条件下，对方式 0 和方式 1 来说，一帧数据发送／ 接收完后，除置位 TI／RI 外，还会引起串行中断请求，并执行串行中 侧目务程序。但对方式 2 和方式 3 的接收机而言，还要视 SM2 和 RB8 的 状态，才可确定 RI 是否被置位以及串行中断的开放： SM2 RB8 接收机中断标志与中断状态 0 1 激活 RI，引起中断 1 0 不激活 RI，不引起中断 1 1 激活 RI，引起中断 单片机正是利用方式 2，3 的这一特点，实现多机间的通信。串行端口 的常用应用方法见相关章节。 波特率的确定： 对方式 0 来说，波特率已固定成 fosc／12，随着外部晶振的频率不同， 波特率亦不相同。常用的 fosc 有 12MHz 和 6MHz，所以波特率相应为 1000×103 和 500×103 位／s。在此方式下，数据将自动地按固定的波 特率发送／接收，完全不用设置。 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 对方式 2 而言，波特率的计算式为 2SMOD·fosc／64。当 SMOD＝0 时， 波特率为 fm／64；当 SMOD＝1 时，波特率为 fosc／32。在此方式下， 程控设置 SMOD 位的状态后，波特率就确定了，不需要再作其它设置。 对方式 1 和方式 3 来说，波特率的计算式为 2SMOD／32×T1 溢出率，根 据 SMOD 状态位的不同，波特率有 Tl／32 溢出率和 T1／16 溢出率两种。 由于 T1 溢出率的设置是方便的，因而波特率的选择将十分灵活。 前已叙及，定时器 Tl 有 4 种工作方式，为了得到其溢出率，而又不必 进入中断服务程序，往往使 T1 设置在工作方式 2 的运行状态，也就是 8 位自动加入时间常数的方式。由于在这种方式下，T1 的溢出率(次／ 秒)计算式可表达成： 下面一段主程序和中断服务程序，是利用串行方式 l 从数据 00H 开始连 续不断增大地串行发送一片数据的程序例。设单片机晶振的频率为 6MHZ，波特率为 1200 位／秒。 ORG 2000H ;1200 位/秒的定时器初值 MOV TL1,#0F3H 深圳单片机开发网---专业提供单片机开发 培训 开发工具销售 MOV TH1,#0F3H ;使 SMOD=0 MOV PCON,#00H ;T1 方式 2 MOV TMOD,#20H SETB EA CLR ET1 ;关闭 T1 中断 SETB ES ;开串行中断 SETB TR1 ;开 T1 定时 MOV SCON,#40H ;串行方式 1 CLR A MOV SBUF,A ;串行发送 JNB T1,$ ;等待发送完 CLR T1, ;清标志 SJMP $ ORG 0023H ;串行中断入口地址 MOV SBUF,A ;连续发送 JNB T1,$ INC A CLR T1 RET1 ;中断返回