單片機(jī)中斷系統(tǒng)

單片機(jī)中斷系統(tǒng)的概念

什么是中斷，我們從一個(gè)生活中的例程引入。

你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，回來繼續(xù)看你的書。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。仔細(xì)研究一下生活中的中斷，對(duì)于我們學(xué)習(xí)單片機(jī)的中斷也很有好處。

第一、什么可經(jīng)引起中斷。生活中很多事件能引起中斷：有人按了門鈴了，電話鈴響了，你的鬧鐘鬧響了，你燒的水開了….等等諸如此類的事件，我們把能引起中斷的稱之為中斷源。單片機(jī)中也有一些能引起中斷的事件，8031中一共有5個(gè)：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)計(jì)數(shù)/定時(shí)器中斷，一個(gè)串行口中斷。

第二、中斷的嵌套與優(yōu)先級(jí)處理。設(shè)想一下，我們正在看書，電話鈴響了，同時(shí)又有人按了門鈴，你該先做那樣呢？如果你正是在等一個(gè)很重要的電話，你一般不會(huì)去理會(huì)門鈴的，而反之，你正在等一個(gè)重要的客人，則可能就不會(huì)去理會(huì)電話了。如果不是這兩者（即不等電話，也不是等人上門），你可能會(huì)按你常常的習(xí)慣去處理?？傊@里存在一個(gè)優(yōu)先級(jí)的問題，單片機(jī)中也是如此，也有優(yōu)先級(jí)的問題。優(yōu)先級(jí)的問題不僅僅發(fā)生在兩個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生的情況，也發(fā)生在一個(gè)中斷已產(chǎn)生，又有一個(gè)中斷產(chǎn)生的情況，比如你正接電話，有人按門鈴的情況，或你正開門與人交談，又有電話響了情況?？紤]一下我們會(huì)怎么辦吧。

第三、中斷的響應(yīng)過程。當(dāng)有事件產(chǎn)生，進(jìn)入中斷之前我們必須先記住現(xiàn)在看書的第幾頁了，或拿一個(gè)書簽放在當(dāng)前頁的位置，然后去處理不一樣的事情（因?yàn)樘幚硗炅?，我們還要回來繼續(xù)看書）：電話鈴響我們要到放電話的地方去，門鈴響我們要到門那邊去，也說是不一樣的中斷，我們要在不一樣的地點(diǎn)處理，而這個(gè)地點(diǎn)常常還是固定的。計(jì)算機(jī)中也是采用的這種辦法，五個(gè)中斷源，每個(gè)中斷產(chǎn)生后都到一個(gè)固定的地方去找處理這個(gè)中斷的程序，當(dāng)然在去之前首先要保存下面將執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。具體地說，中斷響應(yīng)能分為以下幾個(gè)步驟：1、保護(hù)斷點(diǎn)，即保存下一將要執(zhí)行的指令的地址，就是把這個(gè)地址送入堆棧。2、尋找中斷入口，根據(jù)5個(gè)不一樣的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找5個(gè)不一樣的入口地址。以上工作是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的，與編程者無關(guān)。在這5個(gè)入口地址處存放有中斷處理程序（這是程序編寫時(shí)放在那兒的，如果沒把中斷程序放在那兒，就錯(cuò)了，中斷程序就不能被執(zhí)行到）。3、執(zhí)行中斷處理程序。4、中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，就從中斷處返回到主程序，繼續(xù)執(zhí)行。

MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

5個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱及產(chǎn)生的條件如下。
INT0：外部中斷0，由P3．2端口線引入，低電平或下跳沿引起。
INT1：外部中斷1，由P3．3端口線引入，低電平或下跳沿引起。
T0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0中斷，由T0計(jì)滿回零引起。
T1：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器l中斷，由T1計(jì)滿回零引起。
TI／RI：串行I／O中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。
整個(gè)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見下圖所示。

<51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)>

如圖所示，由與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、次序查詢邏輯電路等組成，包括5個(gè)中斷請(qǐng)求源，4個(gè)用于中斷控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON來控制中斷類弄、中斷的開、關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級(jí)確定。

中斷請(qǐng)求源

（1）外部中斷請(qǐng)求源：

即外中斷0和1，經(jīng)由外部管腳引入的，在單片機(jī)上有兩個(gè)管腳，名稱為INT0、INT1，也就是P3.2、P3.3這兩個(gè)管腳。在內(nèi)部的TCON中有四位是與外中斷有關(guān)的。

IT0：INT0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進(jìn)和置位和復(fù)位，IT0=0，INT0為低電平觸發(fā)方式，IT0=1，INT0為負(fù)跳變觸發(fā)方式。這兩種方式的差異將在以后再談。

IE0：INT0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)有外部的中斷請(qǐng)求時(shí)，這位就會(huì)置1（這由硬件來完成），在CPU響應(yīng)中斷后，由硬件將IE0清0。

IT1、IE1的用途和IT0、IE0相同。

（2）內(nèi)部中斷請(qǐng)求源TF0：

定時(shí)器T0的溢出中斷標(biāo)記，當(dāng)T0計(jì)數(shù)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件置位TF0。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，再由硬件將TF0清0。

TF1：與TF0類似。

TI、RI：串行口發(fā)送、接收中斷，在串行口中再講解。

中斷允許寄存器IE在MCS－51中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的8位中斷允許寄存器IE來控制的。

中斷系統(tǒng)的控制寄存器

中斷系統(tǒng)有兩個(gè)控制寄存器IE和IP，它們分別用來設(shè)定各個(gè)中斷源的打開／關(guān)閉和中斷優(yōu)先級(jí)。此外，在TCON中另有4位用于選擇引起外部中斷的條件并作為標(biāo)志位。

1．中斷允許寄存器--IE
IE在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為A8H，位地址(由低位到高位)分別是A8H-AFH。
IE用來打開或關(guān)斷各中斷源的中斷請(qǐng)求，基本格式如下圖1所示：

圖1

EA：全局中斷允許位。EA＝0，關(guān)閉全部中斷；EA＝1，打開全局中斷控制，在此條件下，由各個(gè)中斷控制位確定相應(yīng)中斷的打開或關(guān)閉。
×：無效位。
ES：串行I／O中斷允許位。ES＝1，打開串行I／O中斷；ES＝0，關(guān)閉串行I／O中斷。
ETl：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1中斷允許位。ETl＝1，打開T1中斷；ETl＝O，關(guān)閉T1中斷。
EXl：外部中斷l(xiāng)中斷允許位。EXl＝1，打開INT1；EXl＝0，關(guān)閉INT1。
ET0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0中斷允許位。ET0＝1，打開T0中斷；ET0＝0，關(guān)閉TO中斷。
EXO：外部中斷0中斷允許位。Ex0＝1，打開INT0;EX0=0,關(guān)閉INT0.

2、中斷優(yōu)先寄存器--IP
IP在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為B8H，位地址(由低位到高位)分別是B8H一BFH,IP用來設(shè)定各個(gè)中斷源屬于兩級(jí)中斷中的哪一級(jí)，IP的基本格式如下圖2所示：

圖2

×：無效位。
PS：串行I／O中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PS＝1，高優(yōu)先級(jí)；PS＝0，低優(yōu)先級(jí)。
PTl：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PTl＝1，高優(yōu)先級(jí)；PTl＝0，低優(yōu)先級(jí)。
Pxl：外部中斷1中斷優(yōu)先級(jí)控制位。Pxl＝1，高優(yōu)先級(jí)；PXl＝O，低優(yōu)先級(jí)。
PT0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器o中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT0＝1，高優(yōu)先級(jí)；PTO＝0，低優(yōu)先級(jí)。
Px0：外部中斷0中斷優(yōu)先級(jí)控制位。Px0＝1，高優(yōu)先級(jí)；Px0＝0，傷優(yōu)先級(jí)。
在MCS-51單片機(jī)系列中，高級(jí)中斷能夠打斷低級(jí)中斷以形成中斷嵌套；同級(jí)中斷之間，或低級(jí)對(duì)高級(jí)中斷則不能形成中斷嵌套。若幾個(gè)同級(jí)中斷同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷響應(yīng)，則CPU按如下順序確定響應(yīng)的先后順序：

INT0一T0---INT1一T1一RI／T1.

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