單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

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1、項(xiàng)目五中斷系統(tǒng)的應(yīng)用任務(wù)一認(rèn)識MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)中非常重要的組成部分，它是為了使單片機(jī)能夠?qū)ν獠炕騼?nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，在很大程度上提高了單片機(jī)實(shí)時(shí)處理能力，它也是單片機(jī)最重要的功能之一，是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)必須掌握的重要內(nèi)容。我們不但要了解單片機(jī)中斷系統(tǒng)的資源配置情況，還要掌握通過相關(guān)的特殊功能寄存器打開和關(guān)閉中斷源、設(shè)定中斷優(yōu)先級，掌握中斷服務(wù)程序的編寫方法。一、中斷的概念為了弄懂中斷的概念，下面我們先來了解一下單片機(jī)與外設(shè)之間數(shù)據(jù)的輸入/輸出方式。1．單片機(jī)的輸入/輸出方式CPU與外設(shè)之間的信息交換稱為輸入/輸出。在一

2、個單片機(jī)系統(tǒng)中，輸入/輸出是必不可少的，CPU與外設(shè)之間以何種方式進(jìn)行信息交換，將直接影響到信息交換的可靠性和CPU的效率。例如：在一個與打印機(jī)相連的微機(jī)系統(tǒng)中，CPU將需要打印的數(shù)據(jù)輸出給打印機(jī)，打印機(jī)接收到數(shù)據(jù)后便可進(jìn)行打印。CPU是如何將要打印的數(shù)據(jù)輸出給打印機(jī)的呢？如果打印機(jī)總是處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)或者CPU總是知道打印機(jī)的狀態(tài)，那么CPU無需查詢打印機(jī)狀態(tài)可直接進(jìn)行輸出，這種方式稱為無條件傳送方式。但外設(shè)的執(zhí)行速度一般是很慢的，像打印機(jī)這樣的外設(shè)不可能總處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)，因此CPU在輸出數(shù)據(jù)前需要先查詢打印機(jī)是否空閑，若空閑則進(jìn)行輸出操作，若打印機(jī)處于忙狀態(tài)則繼續(xù)查詢，

3、直到打印機(jī)處于空閑狀態(tài)再進(jìn)行輸出。這種方式稱為查詢傳送方式。與無條件傳送方式相比，雖然查詢傳送方式能有效地與慢速外設(shè)進(jìn)行信息交換，提高了信息交換的可靠性，解決了外設(shè)與CPU速度不匹配的矛盾，但由于在外設(shè)未準(zhǔn)備好的情況下，CPU需要不斷的查詢外設(shè)狀態(tài)，不能進(jìn)行其他操作，這樣就浪費(fèi)了CPU的資源，使CPU的利用率大大降低。為了提高CPU的工作效率，可將外設(shè)的“忙/閑”狀態(tài)信息作為請求觸發(fā)信號，這樣，CPU就可以做自己的工作，當(dāng)打印機(jī)處理完上一批數(shù)據(jù)后處于空閑狀態(tài)時(shí)，向CPU提出中斷請求信號，CPU接到中斷請求時(shí)，就暫停當(dāng)前正在進(jìn)行的工作轉(zhuǎn)去為打印機(jī)輸出數(shù)據(jù)，輸出一批數(shù)據(jù)后又返回到

4、剛才中斷的地方繼續(xù)進(jìn)行原來的工作，這種方式稱為中斷傳送方式。綜上所述，CPU與外設(shè)之間信息交換有三種方式，其執(zhí)行過程如圖5-1所示。(c)中斷傳送方式(c)中斷傳送方式(b)查詢傳送方式(a)無條件傳送方式圖5-1輸入/輸出方式示意圖（1）無條件傳送方式這種方式的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)的傳送取決于程序執(zhí)行輸入/輸出指令，而與外設(shè)的狀態(tài)無關(guān)。它適合于與CPU同步的快速設(shè)備或狀態(tài)已知的外設(shè)，軟、硬件系統(tǒng)簡單。（2）查詢傳送方式查詢方式是一種條件傳送。在傳送數(shù)據(jù)前，首先讀取外設(shè)狀態(tài)信息，并加以測試判斷，若外設(shè)“準(zhǔn)備就緒”，則CPU與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，若外設(shè)處于“忙”狀態(tài)，則CPU不與外設(shè)交換

5、數(shù)據(jù)，并繼續(xù)查詢外設(shè)狀態(tài)。其特點(diǎn)是：在硬件上不僅要考慮數(shù)據(jù)信息的傳遞，而且還要考慮狀態(tài)信息的輸入；在查詢過程中CPU的利用率不高，適用于實(shí)時(shí)性能要求不高的場合。（3）中斷傳送方式中斷方式也是一種條件傳送。CPU可以與外設(shè)同時(shí)工作，并執(zhí)行與外設(shè)無關(guān)的操作，一旦外設(shè)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，就主動向CPU提出中斷申請，CPU接到中斷請求后，就暫停當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)去為外設(shè)服務(wù)（執(zhí)行中斷處理程序），處理完畢后又返回到原來暫停處繼續(xù)進(jìn)行原來的工作（執(zhí)行原來的程序）。因此，CPU不必浪費(fèi)時(shí)間去查詢外設(shè)狀態(tài)，大大提高了效率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)操作（使CPU可以同時(shí)處理多件事）、實(shí)時(shí)處理（對隨時(shí)發(fā)

6、生的事件進(jìn)行及時(shí)處理），應(yīng)用范圍較廣。2．中斷的概念為了能讓大家更容易理解中斷的概念，我們先來看生活中的一個事例：你正在家中看書，突然門鈴響了，你放下書去開門，處理完事情后回來繼續(xù)看書；突然電話鈴又響起來了，你又放下書去接電話，通話完畢后你又回來繼續(xù)看書。這就是生活中的“中斷”的現(xiàn)象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。對于單片機(jī)來講，中斷是指CPU在處理某一事件A時(shí)，發(fā)生了另一事件B，請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；CPU接到中斷請求后，暫停當(dāng)前正在進(jìn)行的工作（中斷響應(yīng)），轉(zhuǎn)去處理事件B（執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序），待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方

7、繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷。中斷的有關(guān)關(guān)概念總結(jié)如下：l中斷CPU正在執(zhí)行主程序的過程中，由于CPU之外的某種原因，有必要暫停主程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行相應(yīng)的處理（中斷服務(wù)）程序。待處理程序結(jié)束之后，再返回原程序斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行的過程。l中斷源可以引起中斷的事件稱為中斷源。單片機(jī)中也有一些可以引起中斷的事件。MCS-51單片機(jī)中共有5種中斷源：兩個外部中斷（、）、兩個定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷（T0、T1）和一個串行口中斷。l中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中斷過程的軟、硬件系統(tǒng)。l主程序與中斷服務(wù)程序CPU正在執(zhí)行的