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单片机原理及应用 （C语言版）第5章 MCS-51单片机中断系统 第5章 MCS-51单片机中断系统 目 录 5.1 中断概述 5.2 中断系统结构及控制 5.3 中断响应过程及处理过程 5.4 中断应用举例 第5章 MCS-51单片机的中断系统本章主要讨论MCS-51单片机中断系统。 内容主要有：MCS-51单片机中断系统结构、中断控制、中断优先级、中断处理过程，以及中断的应用。通过本章的学习，应该理解中断系统结构、中断响应的条件和中断处理过程；掌握中断控制、中断优先级，灵活的应用中断解决实际问题。 5.1 中断概述 主要内容 5.1.1 微机的输入/输出几种控制方式 5.1.2 中断的相关概念 5.1.1 微机的输入/输出几种控制方式 单片机系统中，CPU和外部设备之间不断进行信息的传输。通常CPU和外设之间的信息传送方式有以下几种： 程序控制方式 中断方式 直接存储器存取（DMA）方式 5.1.1 微机的输入/输出方式 1、 程序控制方式 可以分为以下两种方式。（1）无条件传送方式 外设始终处于就绪状态，CPU不必查询外设的状态，直接进行信息传输，称为无条件传送方式。此种信息传送方式只适用于简单的外设。如开关和数码段显示器等。 5.1.1 微机的输入/输出方式 （2）条件传送方式 CPU通过执行程序不断读取并测试外部设备状态，如果输入设备处于准备好状态或输出设备为空闲状态时，则CPU执行传送信息操作。 由于条件传送方式需要CPU不断地查询外部设备的状态，然后才进行信息传送，所以也称为“查询式传送”。 5.1.1 微机的输入/输出方式 2、 中断方式 外部设备与CPU之间以中断信号作为数据交换的控制信号。 当外部设备需要与CPU进行数据交换时，由接口部件向CPU发出一个请求信号，CPU响应这一中断请求后，在中断服务程序中完成一个字节或多个字节的信息交换。 中断方式具有并行工作、实时传输、充分利用CPU效率等特点。 5.1.1 微机的输入/输出方式 中断传送仍由CPU通过程序来传送，每次都要执行指令进行断点、现场的保护和恢复。对于高速I/O，就显得速度太慢了。 3、DMA方式(直接存储器存取) DMA控制方式主要用于存储器和外设之间直接传送、块传输。 DMA请求总线：当某一外部设备需要输入/输出一批数据时，向DMA控制器发出请求，DMA控制器接收到这一请求后，向CPU发出总线请求信号。 5.1.1 微机的输入/输出方式DMA控制数据传输：CPU响应DMA的请求，把总线使用权交给DMA控制器，DMA将外设数据读入、并直接写入存储器，或将数据从存储器读出并直接送给外设。传送过程不需要CPU参与。 DMA释放总线：当一批数据传送后， DMA控制器再向CPU发出“结束总线请求”，CPU响应请求，收回总线使用权。 DMA方式速度高、效率高，可以与CPU并行工作。 5.1.2 中断的相关概念 1、中断的概念 CPU在正常运行的时候，外部或者内部发生了请求CPU迅速去处理的事件，CPU暂时中断当前的程序，去处理所发生的事件，处理完事件后，再返回到原来被中断的程序继续运行。此过程称为中断。 5.1.2 中断的相关概念2、中断源引起CPU中断的设备和事件就是中断源。3、中断请求中断源向CPU发出的请求处理信号，即中断请求或中断申请。4、中断响应CPU暂时中止正在处理的事情，转去处理突发事件的过程，称为中断响应。 5.1.2 中断的相关概念 5、其他概念 中断系统：实现中断功能的部件称为，又称中断机构。 中断服务程序：CPU响应中断后，处理中断事件的程序。 断点：CPU响应中断请求，转去执行中断服务程序时的PC值，即为断点地址。 中断返回：CPU执行完中断服务程序后回到断点的过程。 5.1.2 中断的相关概念6、中断的功能 中断是计算机的一项重要技术，计算机引入中断后，大大提高了它的工作效率和处理问题的灵活性，主要功能有以下几个方面。 使CPU与外设同步工作 实现实时处理 故障及时处理 5.2 中断系统的结构及控制 主要内容 5.2.1 MCS-51的中断结构 5.2.2 MCS-51的中断源 5.2.1 MCS-51单片机的中断结构中断系统构成：增强单片机主要由5个特殊功能寄存器、相关硬件电路等组成。有6个中断源，两个中断优先级。 特殊功能寄存器主要用于：控制中断的开放和关闭、保存中断信息、设置中断的优先级别。 硬件查询电路主要用于：判定6个中断源的优先级别。MCS-51增强型单片机的中断结构如图5-2所示。 5.2.2 MCS-51的中断源MCS-51中断系统