第5章 中断系统 5.1 中断的概述  5.2 AT89C51中断系统 5.3 中断系统的应用

5.1 中 断 的 概 述 1. 中断 中断是指计算机在执行某一程序的过程中, 由于计算机系统内、外的某种原因, 而必须中止原程序的执行, 转去执行相应的处理程序, 待处理结束之后, 再回来继续执行被中止的原程序的过程。  采用了中断技术后的计算机, 可以解决CPU与外设之间速度匹配的问题, 使计算机可以及时处理系统中许多随机的参数和信息, 同时, 它也提高了计算机处理故障与应变的能力。

2. 中断源 中断源是指在计算机系统中向CPU发出中断请求的来源, 中断可以人为设定, 也可以是为响应突发性随机事件而设置。通常有I/O设备、实时控制系统中的随机参数和信息故障源等。

3. 中断优先级 中断优先级越高, 则响应优先权就越高。当CPU正在执行中断服务程序时, 又有中断优先级更高的中断申请产生, 这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请, 待高级中断处理程序完毕再返回原中断程序断点处继续执行, 这一过程称为中断嵌套。

5.2 AT89C51中断系统 5.2.1 中断源及中断向量地址 5.2.2 中断标志与控制 5.2.3 中断系统结构 5.2.4 中断的响应

5.2.1 中断源及中断向量地址

表 5.1 中断服务程序入口地址表 ORG 0003H LJMP 1000H

5.2.2 中断标志与控制 中断标志：标志中断的请求 中断控制：对中断响应的管理控制（允许、 优先级等）

1、定时器控制寄存器TCON (MSB) (LSB) 定时/计数器 外部中断 复位值： 00H TFi：定时器中断溢出标志位（硬件自动） TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 定时/计数器 外部中断 复位值： 00H TFi：定时器中断溢出标志位（硬件自动） TRi：定时器启停控制位（软件） IEi：外部中断请求标志（硬件自动） ITi：外部中断触发类型选择（软件）1：下降沿 0：低电平

2、串行口控制寄存器SCON 关注复位状态 (MSB) LSB 串行口中断标志 TI：发送中断标志（硬件设置，软件清除） SM0 SM1 SM2 REN TB0 RB0 TI RI 串行口中断标志 TI：发送中断标志（硬件设置，软件清除） RI：接收中断标志（硬件设置，软件清除）

3、中断允许控制寄存器IE AT89C51中断的开放和关闭采用两级控制。 第一级用于控制单片机的能否响应中断。——“总开关” 第二级则用于对单片机的5个（8052有 6个）中断源独立地进行允许或禁止以便用户能灵活使用。

EA：总允许位 ET：定时/计数器溢出中断允许 EX：外部中断允许 ES：串行口中断允许 (MSB) (LSB) IE AFH ADH ACH ABH AAH A9H A8H EA：总允许位 ET：定时/计数器溢出中断允许 EX：外部中断允许 ES：串行口中断允许 所有中断复位状态均为关闭。即：IE=00H 所有允许位均由软件控制，‘1’开中断，‘0’关中断。

复位状态为禁止中断。因此，在中断的主程序中应该有“开中断”的操作。即由软件指令设置相应的中断允许位的数值。设置方法： 1、直接改变IE整个字节值。 如MOV IE，# 84H；1000 0100B开外部1中断 2、直接设置对应的控制位（位地址、位名称、寄存器.位号）。如SETB EX1（IE.2或AAH） 还应注意两级中断打开 SETB EA。

5个中断源共高、低两个优先级，各中断源通过IP的相应位设置优先级。CPU可以实现两级中断嵌套。 PX0 PT0 PX1 PT1 PS PT2 X (MSB) (LSB) BDH BCH BBH BAH B9H B8H ‘1’为高优先级，‘0’为低优先级。 低优先级的中断会因为高优先级的中断请求而再次中断。

如果同样优先级的请求，则按照CPU查询中断请求的顺序响应中断。查询的顺序决定了辅助优先结构。 与位地址对应，由低位到高位查询

例如, 某软件中对寄存器IE、 IP设置如下: MOV IE, ＃ 8FH；1000 1111B MOV IP, ＃ 06H ；0000 0110B 则此时该系统中:  · CPU中断允许;  · 允许外部中断 0、 外部中断 1、 定时器 /计数器 0、 定时器 /计数器1提出的中断申请;  · 允许中断源的中断优先次序为:  定时器 /计数器 0>外部中断 1>外部中断 0>定时器/计数器 1。

5.2.3 中断系统结构

5.2.4 中断的响应 (1) 在每条指令结束后, 系统都自动检测中断请求信号, 如果有中断请求，且CPU处于开中断状态下, 则响应中断。  (2) 保护现场, 在保护现场前, 一般要关中断, 以防止现场被破坏。保护现场一般是用堆栈指令将原程序中用到的寄存器推入堆栈。 (3) 中断服务, 即为相应的中断源服务。  (4) 恢复现场, 用堆栈指令将保护在堆栈中的数据弹出来。在恢复现场后应及时开中断。  (5) 返回, 此时 CPU将推入到堆栈的断点地址弹回到程序计数器, 从而使CPU继续执行刚才被中断的程序。

1、中断响应的条件 以下条件不能响应中断： （1） 同级或高优先级的中断已在进行中;  （2） 当前的机器周期还不是正在执行指令的最后一个机器周期（换言之, 正在执行的指令完成前, 任何中断请求都得不到响应）;  （3） 正在执行的是一条RETI或者访问特殊功能寄存器 IE或 IP的指令（换言之, 在RETI或读写IE或IP之后, 不会马上响应中断请求, 而至少执行一条其它指令之后才会响应）。

单片机一旦响应中断请求, 就由硬件完成以下功能: 2、中断响应过程  单片机一旦响应中断请求, 就由硬件完成以下功能: （1） 根据响应的中断源的中断优先级, 使相应的优先级状态触发器置 1;  （2） 执行硬件中断服务子程序调用, 并把当前程序计数器PC的内容压入堆栈;  （3） 清除相应的中断请求标志位（串行口中断请求标志 RI和 TI除外）;  （4） 把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址（中断矢量）送入PC，从而转入相应的中断服务程序。

例如, 现有外部中断 1 提出申请, 且主程序中有R0、 R1、 DPTR、累加器A需保护, 则编制程序应为: ORG 0000H  AJMP MAIN ORG 0013H LJMP INT1 … ORG 0100H MAIN: …; 主程序 ORG 1000H

INT1: PUSH ACC ; 中断服务程序 PUSH DPH PUSH DPL PUSH R0 PUSH R1  POP R1 POP R0 POP DPL POP DPH POP ACC RETI …

编程中应注意:  (1） 在 0000H放一条跳转到主程序的跳转指令, 这是因为 MCS-51单片机复位后, PC的内容变为 0000H, 程序从0000H 开始执行, 紧接着 0003H是中断程序入口地址, 故在此中间只能插入一条转移指令;  (2） 响应中断时, 先自动执行一条隐指令“LCALL 0013H”, 而 0013H至 001BH（定时器 1 溢出中断入口地址）之间可利用的存储单元不够, 故放一条无条件转移指令。  (3） 在中断服务程序的末尾, 必须安排一条中断返回指令RETI, 使程序自动返回主程序。

（1）定时器中断标志位TF0、TF1：硬件自动撤除 3、中断请求的撤除 （1）定时器中断标志位TF0、TF1：硬件自动撤除 （2）串行中断TI、RI：软件撤除 CLR TI CLR RI （3）外部中断 负边沿请求方式：不会重复请求。 低电平请求方式：外部低电平持续作用，会产生重复的中断请求。必须强制撤除。

1 1、中断请求 2、中断撤除 ANL P1，#0FEH ；清除外部电平 ORL P1，#01H；允许再次中断 CLR IE0；清除中断位

4、中断的返回 RETI指令，返回原程序

5.3 中断系统的应用  把一个外部中断（设为INT0）设置为低电平触发请求中断方式。其中断服务程序的末尾写上如下几条指令:  JNB P3.2, $ ; 在INT0变高前原地等待(死循环) JB P3.2, $ ; 在 INT0变低前原地等待(死循环) RETI ; 返回并执行一条指令 例 1 单步操作的中断实现。

JNB P3.2, $  JB P3.2, $  RETI

现在,若INT0保持低电平, 且允许INT0中断, 则CPU就进入外部中断 0 服务程序, 由于有上述几条指令, 它就会停在 JNB处, 原地等待。当INT0 端出现一个正脉冲（由低到高, 再到低）时, 程序就会往下执行, 执行RETI后, 将返回主程序, 往下执行一条指令, 然后又立即响应中断,以等待INT0端出现的下一个正脉冲。 这样在INT0端每出现一个正脉冲, 主程序就执行一条指令, 实现了单步执行的目的, 要注意的是, 这个正脉冲的高电平持续时间不小于3个周期, 以确保CPU能采集到高电平值。

 MCS - 51 单片机有两个外部中断输入端, 当有 2 个以上中断源时, 它的中断输入端就不够了。此时, 可以采用中断与查询相结合的方法来实现。 可以使每个中断源都接在同一个外部中断输入端上, 同时利用输入口线作为多中断源情况下各中断源的识别线。 例 2 多中断源。

图 5.6 多中断源

ORG 0003H  LJMP INT0 … INT0: PUSH PSW PUSH ACC JB P0.7, DV1 JB P0.6, DV2 JB P0.5, DV3 JB P0.4, DV4 GOBACK: POP ACC POP PSW RETI DV1: … ; 装置1中断服务程序 …

AJMP GOBACK DV2: … ; 装置2中断服务程序 … DV3: … ; 装置3中断服务程序 DV4: … ; 装置4中断服务程序 AJMP GOBACK