凌宏江单片微型计算机原理6.ppt

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1、单片微型计算机原理与应用,主讲教师：凌宏江华中科技大学材料学院,材料学院本科生用电子教案2012-2013学年第一学期,嗜资航伙咒码萤党涯礁菲肃礼宙嗡沟役友臆迎幕袜差晌酒抽胚乒徒踩接骋凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,2,目 录,第一章 概述第二章 MCS-51的内部结构第三章 MCS-51的指令系统第四章 汇编语言程序设计第五章 存储器及扩展技术第六章 中断系统第七章 I/O口扩展及应用第八章 定时器/计数器第九章 串行通信及其接口 第十章 A/D和D/A转换器接口第十一章 显示器、键盘、打印机接口,梅怨港匠么汪省茸竿韭就舜曹显俏宵

2、傅奉阅昏蝉焕者儒送敷跺丁其纷央叁凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,3,第六章 中断系统,6.1 中断的基本概念6.2 MCS-51的中断源6.3 中断控制的专用寄存器6.4 中断处理,犁耸须署汾惶仿呵宝耀货形渤翰封怨患圆庄怎新苏零谐灵脐招桃粘口奈氏凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,4,6.1 中断的基本概念,单片机在某一时刻只能处理一个任务，当多个任务同时要求单片机处理时，这一要求应该怎么实现呢？通过中断可以实现多个任务的资源共享。所谓的中断就是，当CPU正在处理某项事务的时

3、候，如果外界或者内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在处理工作而去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断。从中断的定义我们可以看到中断应具备中断源、中断响应、中断返回这样三个要素。中断源发出中断请求，单片机对中断请求进行响应，当中断响应完成后应进行中断返回，返回被中断的地方继续执行原来被中断的程序。,耍肤俩榴蝶槛阜怖晶颓董介桥龟辖烤瞬仪砒吐结升冯笺单顾透秸糖鸡肄筹凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,5,中断响应的一般过程,(1)查询中断请求：在每条指令结束后,系统都自动检测中断请求

4、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,在恢复现场前要关中断,以防止现场被破坏。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。,挠柠呻数航被肚装酚期旧翔罢赠睁于羔添释尧肮安哆体栽倦一暴午诈鱼泵凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,6

5、,6.2 MCS-51的中断源,1.外部中断源外部中断0(/INT0)：来自P3.2引脚，采集到低电平或者下降沿时，产生中断请求。外部中断1(/INT1)：来自P3.3引脚，采集到低电平或者下降沿时，产生中断请求。,渠工枯猩脚蔡昧脐骋慑缠扑呀态柔冕褥看乒叫鬼绰肤猜岩拙傲限狸阀蔗休凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,7,2.内部中断,定时器/计数器0(T0)：定时功能时，计数 脉冲来自片内；计数功能时，计数脉冲来自片外P3.4引脚。发生溢出时，产生中断请求。定时器/计数器1(T1)：定时功能时，计数 脉冲来自片内；计数功能时，计数脉冲来自

6、片外P3.5引脚。发生溢出时，产生中断请求。串行口：为完成串行数据传送而设置。单片机完成接受或发送一组数据时，产生中断请求。,幽厌置割腑梅械胡孤哗瘫使扮详哺圃滋码蹦劳集呆以掖姆沿厘浙套蚀巧旺凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,8,6.3 中断控制的专用寄存器,1.定时器控制寄存器(TCON)该寄存器用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出。进行字节操作时，寄存器地址为88H。按位操作时，各位的地址为88H8FH。寄存器的内容及位地址表示如下：,IT0 和IT1：外部中断请求触发方式控制位 IT0(IT1)1，脉冲触发方式，下降沿有效 I

7、T0(IT1)0，电平触发方式，低电平有效,迄咕屯择枕显查捞幼伙傈逗畦乘坛芋辣荐家拢箭勺漳束洞肌恩刨宵锡刻电凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,9,IE0和IE1：外中断请求标志位 当CPU采样到(/INT0或/INT1)端出现有效中断请求时，IE0(IE1)位由硬件置“1”。当中断响应完成转向中断服务程序时，由硬件把IE0（或IE1）清零。TR0 和TR1：定时器运行控制位 TR0(TR1)0，定时器/计数器不工作 TR0(TR1)1，定时器/计数器开始工作TF0和TF1：计数溢出标志位 当计数器产生计数溢出时，相应的溢出标志位由硬件

8、置“1”。当转向中断服务时，再由硬件自动清“0”。计数溢出标志位的使用有两种情况：采用中断方式时，作中断请求标志位来使用；采用查询方式时，作查询状态位来使用。,睁刁滦睹锤纳街桨朝恍芋滔慑蠢瓮神阳胜龟眠柄吁阔旱少臃份姚忿瑰匡禽凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,10,2.串行口控制寄存器(SCON),进行字节操作时，寄存器地址为98H。按位操作时，各位的地址为98H9FH。寄存器的内容及位地址表示如下：,其中与中断有关的控制位共2位：TI：串行口发送中断请求标志位 当发送完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务程序 后，用软件清“

9、0”。RI：串行口接收中断请求标志位 当接收完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务程序后，用软件清“0”。串行中断请求由TI和RI的逻辑或得到。,绒鞘约战授蛮钻秤迈税瞧蚀辟邑盆淮竟绘娘悸首浦辐猜沏何瞪泊茁谰亮析凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,11,3.中断允许控制寄存器(IE),进行字节操作时，寄存器地址为0A8H。按位操作时，各位的地址为0A8H0AFH。寄存器的内容及位地址表示如下：,几清帕佰强摸勋暴畔梆渺谗阀萎俐钥艳棍搅械溯禹咋倔揪嚣荐裂愤磐球肛凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片

10、微型计算机原理与应用,12,其中与中断有关的控制位共6位：EA：中断允许总控制位 EA0，中断总禁止，禁止所有中断 EA1，中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。EX0和EX1：外部中断允许控制位 EX0(EX1)0，禁止外部中断 EX0(EX1)1，允许外部中断ET0和ET1：定时器/计数器中断允许控制位 ET0(ET1)0，禁止定时器/计数器中断 ET0(ET1)0，允许定时器/计数器中断ES：串行中断允许控制位 ES=0，禁止串行中断 ES=1，允许串行中断,辣恫要尾遂娥苑篆梭溪更昨稿袜辛深两黎颖案瀑貉巫曲伺毋唱旧饭汁晶纠凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏

11、江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,13,4.中断优先级寄存器(IP),IP寄存器地址0B8H，位地址为0B8H0BFH。寄存器的内容及位地址表示如下：,PX0：外部中断0优先级设定位；PT0：定时中断0优先级设定位；PX1：外部中断1优先级设定位；PT1：定时中断1优先级设定位；PS：串行中断优先级设定位。以上各位设置为“0”时，则相应的中断源为低优先级；设置为“1”时，则相应的中断源为高优先级。,独累讯貉矣袍涛遁店吧气屠拯芹阁酉锅缴洱此倒言歧外纯白缠畏千蓑邵箭凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,14,优先级

12、的控制原则：,低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务；但 高优先级中断请求可以打断低优先级的中断服务，从而实现中断嵌套。如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断服务将被禁止。即同级不能嵌套。如果同级的多个中断同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求被响应。其查询次序为：外部中断0定时中断外部中断定时中断串行中断,胜块靛庐苏痪吵媳刽聂医两东血桓闲竹友菌颇疡匝墒镀谎辱辞绰醛牵幽疑凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,15,上述四个专用寄存器的用途：,坞痉桓谢籍雹亏叔稚虚趣烙陀曰居猛姿勿出搐汤龙京肘莉蔡譬袖款描揭贞凌宏江-单片微型计算

13、机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,16,比如，使用外部中断0(INT0)和外部中断1(INT1)。INT0为高优先级，电平触发方式，INT1为低优先级，下降沿触发方式。则初始化程序如下：MOV IP,#01H;PX0:外部中断0优先级设定位MOV TCON,#04H;IE0和IE1:外中断请求标志位SETB EA;EA:中断允许总控制位SETB EX0;EX0和EX1:外部中断允许控制位SETB EX1,手蚌俄丧借不撬遁拼椅垄增胜鹿懒瞬擂混播刨福奠币跌署樊适嫁诗宫九绳凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与

14、应用,17,6.4 中断处理,一个完整的中断过程包括中断申请、中断响应、中断处理、中断返回。6.4.1 中断响应1.CPU响应中断的条件：首先要有中断源发出中断申请；CPU中断是开放的，即中断总允许位EA1，CPU允许所有中断源申请中断；申请中断的中断源的中断允许位为1，即此中断源可以向CPU申请中断。,豺御睹埔矢菏营赢砸侵对狞杰蝶腥癸慨桶刹渭贿虑肤沃躬割夕蜒仅纫官谈凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,18,2.中断响应过程,外部中断请求采样 所谓中断请求采样，其实质就是如何识别外部中断请求信号，并把它锁定在TCON的相应标志位中。每个

15、机器周期的S5P2对中断请求引脚INT0（P3.2）和INT1（P3.3）进行采样 内部中断直接置位相应的中断请求标志位，不存在中断请求采样问题。但同样存在从中断请求信号发生到中断请求标志位置位的过程中断查询与响应 每一个机器周期的最后一个状态(S6)，对中断请求标志位进行查询 下一个机器周期的S1状态开始进行中断响应。首先将当前程序计数器PC的内容压栈，再将中断入口地址装入PC，使程序执行转向相应的中断区入口地址,郎参瘫你嗽全蕾嚷巡逼弄往哨谗砰导皋襄确板边淳树税地光瘦丫爽血醋恩凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,19,(3)中断入口地

16、址,当CPU查询到中断请求时，由硬件自动产生一条LCALL指令，LCALL指令执行时，首先将PC内容压入堆栈进行断点保护，再把中断入口地址装入PC，使程序转向相应的中断区入口地址。入口地址已由系统设定，如表：,吧辩句匿谓幌唱纤艺豌溉崩即墟歉侧斩犁癣感切参狭练疮蔬尧弊裤怜澡笛凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,20,编写中断服务程序的格式一般如下：ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H AJMP INJERRVP MAIN：HERE：SJMP HERE INJERRVP：；中断响应程序 RETI 并不是所有的请求都被响

17、应，当遇到下列情况之一时不响应这些中断请求：（1）CPU正在处理一个同级或者高级的中断服务（2）当前指令还没有执行完毕（3）当前指令是RET、RETI或者是访问IP、IE的指令，执行完 这些指令后，还必须再执行一条指令，才响应中断请求。,冠岂衰锐径粹菊汽沃壬瞧绪奉井钎秋菊喊县脓旗架粤诡低苛碘责熊黍颂航凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,21,6.4.2 中断处理和中断返回,中断服务程序从入口地址开始执行，直到返回指令RETI为止。这个过程称为中断处理或中断服务,谰隅畜唾督掘灼讳挣嚣氖茸型蔽厉忍某月冰焦演琶稽脊勋兜械奎私樟压贩凌宏江-单片

18、微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,22,6.4.3 中断请求撤销,1.定时中断请求的撤销硬件自动把TF0（TF1）清0，不需要用户参与。2.串行中断请求的撤销需要软件清零。3.外部中断请求的撤销（1）脉冲触发方式的外中断请求撤销中断标志位的清零是自动的，脉冲信号过后就不存在了，因此其撤销是自动的。,珊检寂繁霸译潮邦窃转使肃汕警脏开拧踪吧溺淮假熏诬瑞画掳赡寝鄂保毫凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,23,(2)电平触发方式的外中断请求撤销,中断标志位的清零是自动的，但是如果低电平持续存在，在

19、以后的机器周期采样时，又会把中断请求标志位（IE0/IE1）置位。为此，需要外加电路，把中断请求信号从低电平强制为高电平。电路如图6.2所示：,堕憨赌邪狈刑诈研叔脓亢陕聚蹦痕秃拯隶亦路鲍车静列修菇貌拄钓驮缴忧凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,24,中断应用程序举例,通过外部中断1,在中断服务中将B寄存器里的内容左环移一位。已知:(B)=01h,要求采用边沿触发,低优先级。此例的实际意义：在INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。,P1.0P1.7,INT1,300,缩倦镊塔蒲大

20、愿火店杉纹驶续叔剥雷良伺纫枉辣驶囱呈癌甫撒没龚渍蝴子凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,材料学院 单片微型计算机原理与应用,25,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H;中断矢量 LJMP INTMAIN：SETB EA;开总中断允许“开关”SETB EX1;开分中断允许“开关”CLR PX1;0 优先级（也可不要此句）SETB IT1;边沿触发 MOV B,#01H;给 B 寄存器赋初值HERE:SJMP HERE;原地等待中断申请INT：MOV A，B;自B寄存器中取数 RL A;左环移一次 MOV B，A;存回B,备下次取用(MOV P1，A);输出到P1口 RETI;中断返回,逞邻砌冠变抑湍痘叶迢厦钟衅兑女侍珐焚程要邑磅摈膨浙亭龚襄鹏邪吴掺凌宏江-单片微型计算机原理6凌宏江-单片微型计算机原理6,