【教学课件】第5章输入输出与中断.ppt
第5章 输入输出与中断,5.1 输入输出信息的传送方式5.2 中断的概念5.3 MCS-51单片机的中断系统5.4 中断应用举例,退出,5.1 输入输出信息的传送方式,5.1.1 输入输出的概念单片机常用的输出设备有：显示器、指示灯、微型打印机等。5.1.2 输入输出信息种类计算机与输入输出设备之间交换信息，有三种信息形式：数据信息、控制信息和状态信息。5.1.3 输入输出设备与CPU的连接计算机的CPU与外设，并不直接相连，而是通过接口电路进行连接。它们的连接关系如图5-1所示。,1、锁存功能接口电路用数据锁存器，解决双方速度匹配问题。2、隔离作用CPU既可以与存储器交换数据，也可以与任一外设交换数据。但任一时刻，只能与其中的一个设备交换数据。,3、变换作用当外设的电平幅度不符合计算机的要求时，需要接口电路进行电平转换。4、联络作用只有在外设准备就绪时，才能与CPU交换数据，既可避免出错，又可提高CPU的工作效率。外设准备就绪状态，通过接口电路与计算机进行联系。因此，接口电路必需具有联络作用。,5.1.4 CPU对外设的两种编址方式1、端口与主存储器单元统一编址统一编址，把主存储器的一部分地址空间分给端口，把每一个端口作为一个存储单元。2、端口单独编址对端口单独编址时，端口不占主存地址空间，但必需设置专门的输入输出指令访问端口。,5.1.5 CPU与外设之间的数据传送方式CPU与外设之间的数据传送方式通常有以下3种方式：无条件传送方式、查询方式和中断方式。1、无条件传送方式2、查询传送方式3、中断传送方式,5.2 中断的概念,5.2.1 中断的定义所谓中断，是指CPU正在处理某些事务的时候，外部又发生了某一事件，请求CPU及时处理。于是，CPU暂时中断当前的工作，转而处理所发生的事件。处理完毕，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。这样的过程，称为中断。,5.2.2 为什么要使用中断5.2.3 中断的嵌套,5.3 MCS-51单片机的中断系统,MCS-51单片机有5个中断源，两个优先级，可以实现两级中断嵌套。5.3.1 中断系统的内部结构MCS-51单片机中断系统的结构，如图5-5所示。,1、中断源(1)外部中断源外部中断源INT0、INT1是由外部输入的两个中断源。这两个外部中断请求源，直接触发寄存器TCON的IE0、IE1，产生中断标志。触发方式有两种，一种是脉冲触发，一种是电平触发。外部中断源的触发方式由TCON寄存器中的IT0、IT1来决定。下面介绍TCON寄存器中的IE0、IT0、IE1、IT1。TCON中的位格式如下：,IE0：为外部中断INT0的请求标志位。当INT0引脚上出现中断请求信号（低电平或脉冲下降沿）时，硬件自动将IE0置“1”，产生中断请求标志。IT0：外部中断INT0触发方式控制位。由软件来置“1”或清“0”，以控制外部中断INT0的触发方式。当IT0=1 时，外部中断INT0为下降沿触发。即外部中断INT0出现下降沿时，触发IE0，使其为“1”；当IT0=0时，外部中断INT0为电平触发。即外部中断INT0出现低电平时，触发IE0，使其为“0”。IE1：为外部中断INT1的请求标志位。功能与IE0相同。IT1：外部中断INT1触发方式控制位。功能与IT0相同。,(2)内部中断源内部中断源有定时器T0和T1溢出中断源，以及串行口发送接收中断源。MCS-51内部有2个定时器计数器，我们分别称它们为定时器T0和定时器T1，定时器T0和T1内部都有各自的计数器。当计数器计满溢出时，分别产生溢出中断，使各自的中断标志位TF0、TF1置“1”，产生中断请求标志。TF0和TF1为TCON寄存器中的2位。,TF0：定时器T0的溢出中断标志位。TF1：定时器T1的溢出中断标志位。另一个内部中断源为串行口发送接收中断源。其中断标志位占用SCON寄存器中的2位，它们是发送中断请求标志TI和接收中断请求标志RI。SCON寄存器的位格式如下：,TI：串行口内部发送中断请求标志位。当串行口发送完一个字符后，由内部硬件使发送中断标志TI置位。产生中断请求标志。RI：串行口内部接收中断请求标志位。当串行口接收到一个字符后，由内部硬件使接收中断请求标志位RI置位。产生中断请求标志。串行口的发送中断TI，和接收中断RI，共用一个内部中断源。它们逻辑“或”后，作为一个内部的串行口中断源。,2.中断允许寄存器IE中断允许寄存器IE的作用，是控制所有中断源的开放或禁止，以及每个中断源是否被允许。寄存器IE的位格式如下：,EA：中断总允许位。EA=1，CPU开放中断；EA=0，CPU禁止所有的中断请求。从图5-5的结构图中可以看到，总允许EA好比一个总开关。ES：串行中断允许位。ES=1，允许串行口中断；ES=0，禁止串行口中断。ET1：T1溢出中断允许位。ET1=1，允许T1中断；ET1=0，禁止T1中断。EX1：外部中断1允许位。EX1=1，允许外部中断1中断；EX1=0，禁止外部中断1中断。ET0：T0溢出中断允许位。ET0=1，允许T0中断；ET0=0，禁止T0中断。EX0：外部中断0允许位。EX0=1，允许外部中断0中断；EX0=0，禁止外部中断0中断。,3、中断优先级寄存器IP(1)中断优先级寄存器IP的位格式及优先级的设定MCS-51单片机具有2个中断优先级，均可编程设定为高优先级或低优先级。寄存器IP的位格式如下：,PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，设定串行口为高优先级中断；PS=0，设定串行口为低优先级中断。PT1：T1中断优先级控制位。PT1=1，设定定时器T1为高优先级中断；PT1=0，设定定时器T1为低优先级中断。PX1：外部中断1优先级控制位。PX1=1，设定外部中断1为高优先级中断；PX1=0，设定外部中断1为低优先级中断。PT0：T0中断优先级控制位。PT0=1，设定定时器T0为高优先级中断；PT0=0，设定定时器T0为低优先级中断。,PX0：外部中断0优先级控制位。PX0=1，设定外部中断0为高优先级中断；PX0=0，设定外部中断0为低优先级中断。MCS-51单片机复位后，IP寄存器低5位全部被清0，将所有中断源设置为低优先级中断。(2)不同优先级中断请求同时发生时CPU响应的优先顺序(3)相同优先级中断请求同时发生时CPU响应的优先顺序MCS-51单片机有5个中断源，当它们处于同优先级时的优先级顺序如表6-1所示。,5.3.2 中断响应与中断返回1、中断响应条件MCS-51单片机响应中断有四个条件：一是中断源有请求；二是寄存器IE的总允许位EA=1，且IE相应的中断允许位为1；三是无同级或高级中断正在服务；四是现行指令执行完最后一个机器周期。2、中断响应与中断返回(1)保存断点(2)取中断向量,(3)执行中断服务程序及中断返回(4)响应中断后各中断标志位的清除,5.4 中断应用举例,【例5-1】图5-6为3个故障源显示电路，当系统无故障时，3个故障源输入端X1X3全为低电平，对应的3个显示灯全灭；当某部分出现故障时，其对应的输入端由低电平变为高电平，从而引起MCS-51单片机中断，中断服务程序的任务是判定故障，并点亮对应的发光二极管。其中，发光二极管LED1LED3对应3个输入端X1X3。实现上述功能的电路如图5-6所示。3个故障源X1X3通过“或非门”与8031单片机的外部中断0输入端相连，同时，X1X3与P0口的P1.0P1.2引脚相接，3支发光二极管LED1LED3分别与P0口的P1.3P1.5相接。,主程序为：ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP SERVE MAIN:ORL P1,#0FFH；灯全灭，准备读入SETB IT0；选择边沿触发方式SETB EX0；允许INT0中断SETB EA；CPU开中断AJMP$；等待中断,中断服务子程序为：SERVE:JNB P1.0,L1；若X1无故障，跳到L1CLR P1.3；点亮LED1 L1:JNB P1.1,L2；若X2有故障，跳到L2CLR P1.4；点亮LED2 L2:JNB P1.2,L3；若X3有故障，跳到L3CLR P1.5；点亮 LED3 L3:RETI,
