單片機(jī)教學(xué)之單片機(jī)中斷系統(tǒng)

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1、第5章中斷系統(tǒng)教學(xué)目的?了解中斷的基本概念和功能。?掌握中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制方式。?掌握中斷系統(tǒng)的中斷處理過(guò)程。?用中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)手控流水燈控制器。?用中斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)交通信號(hào)燈控制器。學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)?中斷響應(yīng)的條件和中斷優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用。?外部中斷源的擴(kuò)展方法。第5章中斷系統(tǒng)?5.1中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制?5.2中斷處理過(guò)程?5.3外部中斷擴(kuò)展?本章小結(jié)?習(xí)題5.1中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制?5.1.1中斷的概念?5.1.2中斷的功能?5.1.3中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?5.1.4中斷系統(tǒng)控制5.1.1中斷的概念?在單片機(jī)中，當(dāng)CPU在執(zhí)行程序時(shí)

2、，由主程序單片機(jī)內(nèi)部或外部的原因引起的隨機(jī)事件要求CPU暫時(shí)停止正在執(zhí)行的程序，響應(yīng)中斷中斷服務(wù)程序而轉(zhuǎn)向執(zhí)行一個(gè)用于處理該隨機(jī)事件的請(qǐng)求程序，處理完后又返回被中止的程序斷斷點(diǎn)點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行，這一過(guò)程就稱(chēng)為中斷。?單片機(jī)處理中斷的4個(gè)步驟：中斷請(qǐng)求、主程序返回中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。主程序?向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源，或引起中RETI斷的原因稱(chēng)為中斷源。中斷源要求服務(wù)的請(qǐng)求稱(chēng)為中斷請(qǐng)求。中斷源可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)來(lái)自單片機(jī)內(nèi)部，稱(chēng)之為內(nèi)部中斷源；另一類(lèi)來(lái)自單片機(jī)外部，稱(chēng)之為外部中斷源。5.1.2中斷的功能?中斷系統(tǒng)是指能實(shí)現(xiàn)中斷功能的

3、硬件和軟件。?中斷系統(tǒng)的功能一般包括以下幾個(gè)方面。ò進(jìn)行中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)ò實(shí)現(xiàn)中斷嵌套ò自動(dòng)響應(yīng)中斷ò實(shí)現(xiàn)中斷返回?中斷的特點(diǎn)。ò可以提高CPU的工作效率ò實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理ò處理故障5.1.2中斷的功能(1)進(jìn)行中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)?通常，單片機(jī)中有多個(gè)中斷源，設(shè)計(jì)人員能按輕重緩急給每個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求賦予一定的中斷優(yōu)先級(jí)。?當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上的中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)，CPU可通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)排隊(duì)電路首先響應(yīng)中斷優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求，等到處理完優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求后，再來(lái)響應(yīng)優(yōu)先級(jí)低的中斷請(qǐng)求。5.1.2中斷的功能(2)實(shí)現(xiàn)中斷嵌套?CPU在響應(yīng)某一中斷源中

4、斷請(qǐng)求而進(jìn)行中斷處理時(shí)，若有中斷優(yōu)先級(jí)更高的中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，CPU會(huì)暫停正在執(zhí)行的中斷服務(wù)程序，轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷優(yōu)先級(jí)更高的中斷源的中斷服務(wù)程序，等處理完這個(gè)高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求后，再返回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行被暫停的中斷服務(wù)程序。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為中斷嵌套。5.1.2中斷的功能(3)自動(dòng)響應(yīng)中斷?中斷源向CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求是隨機(jī)的。通常，CPU總是在每條指令的最后狀態(tài)對(duì)中斷請(qǐng)求信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)某一中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，CPU能根據(jù)相關(guān)條件(如中斷優(yōu)先級(jí)、是否允許中斷)進(jìn)行判斷，決定是否響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求。若允許響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU在執(zhí)行完相關(guān)指令后，

5、會(huì)自動(dòng)完成斷點(diǎn)地址壓入堆棧、中斷矢量地址送入程序計(jì)數(shù)器PC、撤除本次中斷請(qǐng)求標(biāo)志，轉(zhuǎn)入執(zhí)行相應(yīng)中斷服務(wù)程序。5.1.2中斷的功能(4)實(shí)現(xiàn)中斷返回?CPU響應(yīng)某一中斷源主程序中斷請(qǐng)求，轉(zhuǎn)入執(zhí)行響應(yīng)高級(jí)響應(yīng)低級(jí)中斷請(qǐng)求高級(jí)中斷服務(wù)程序相應(yīng)中斷服務(wù)程序，中斷請(qǐng)求在執(zhí)行中斷服務(wù)程序低級(jí)中斷最后的中斷返回指令程斷點(diǎn)斷點(diǎn)時(shí)，會(huì)自動(dòng)彈出堆棧低級(jí)區(qū)中保存的斷點(diǎn)地中斷址，返回到中斷前的程返回返回低級(jí)原程序中。主程序主程序中斷程序RETIRETI5.1.3中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?8051單片機(jī)的中斷系統(tǒng)主要由與中斷有關(guān)的4個(gè)特殊功能寄存器和硬件查詢(xún)電路等組成。ò定

6、時(shí)器控制寄存器TCON——主要用于保存中斷信息。ò串行口控制寄存器SCON——主要用于保存中斷信息。ò中斷允許寄存器IE——主要用于控制中斷的開(kāi)放和關(guān)閉。ò中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP——主要用于設(shè)定優(yōu)先級(jí)別。ò硬件查詢(xún)電路——主要用于判定5個(gè)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)別。?8051單片機(jī)的中斷源有五個(gè)，可分為三類(lèi)。ò外部中斷ò定時(shí)中斷ò串行口中斷5.1.3中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高級(jí)中斷請(qǐng)求自然優(yōu)先級(jí)TCONIEIP1IT0=1PX01INT0IE0IT0=0EX00PT01T0TF0中斷ET00PC1矢量地址IT1=1PX11INT1IE1IT1=0EX10低

7、級(jí)中斷請(qǐng)求自然優(yōu)先級(jí)PT11T1TF1ET10TXTIPS1≥1RXRIESEA0SCON各中斷總允許優(yōu)先級(jí)中斷PC中斷標(biāo)志源允許矢量地址硬件查詢(xún)5.1.3中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.外部中斷類(lèi)?外部中斷是由外部原因(如打印機(jī)、鍵盤(pán)、控制開(kāi)關(guān)、外部故障)引起的，可以通過(guò)兩個(gè)固定引腳來(lái)輸入到單片機(jī)內(nèi)的信號(hào)，即外部中斷0(INT0)和外部中斷1(INT1)。òINT0——外部中斷0中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端，P3.2的第二功能。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的IT0位決定中斷請(qǐng)求信號(hào)是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號(hào)有效，即向CPU申請(qǐng)中斷，并且硬件自動(dòng)使

8、IE0置1。òINT1——外部中斷1中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入端，P3.3的第二功能。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的IT1位決定采用電平觸發(fā)方式還是邊沿觸發(fā)方式。一旦輸入信號(hào)有效，即向CPU申請(qǐng)中斷，并且硬件自動(dòng)使I