第4章(中文改).ppt

第4章 中断系统 教学目的 了解中断的基本概念和功能。 掌握中断系统的结构和控制方式。 掌握中断系统的中断处理过程。 用中断系统设计一个手控流水灯控制器。 用中断系统设计一个交通信号灯控制器。 第4章 中断系统 4.1 中断系统结构与控制 4.2 中断处理过程 本章小结 习题 4.1 中断系统结构与控制 4.1.1 中断的概念 4.1.2 中断的功能 4.1.3 中断系统结构 4.1.4 中断系统控制 4.1.1 中断的概念 在单片机中，当CPU在执行程序时，由单片机内部或外部的原因引起的随机事件要求CPU暂时停止正在执行的程序，而转向执行一个用于处理该随机事件的程序，处理完后又返回被中止的程序断点处继续执行，这一过程就称为中断。 单片机处理中断的4个步骤：中断请求、中断响应、中断处理和中断返回。 向CPU发出中断请求的来源，或引起中断的原因称为中断源。中断源要求服务的请求称为中断请求。中断源可分为两大类：一类来自单片机内部，称之为内部中断源；另一类来自单片机外部，称之为外部中断源。 4.1.2 中断的功能 中断系统是指能实现中断功能的硬件和软件。 中断系统的功能一般包括以下几个方面。 进行中断优先级排队 实现中断嵌套 自动响应中断 实现中断返回 中断的特点。 可以提高CPU的工作效率 实现实时处理 处理故障 4.1.2 中断的功能 (1) 进行中断优先级排队 通常，单片机中有多个中断源，设计人员能按轻重缓急给每个中断源的中断请求赋予一定的中断优先级。 当两个或两个以上的中断源同时请求中断时，CPU可通过中断优先级排队电路首先响应中断优先级高的中断请求，等到处理完优先级高的中断请求后，再来响应优先级低的中断请求。 4.1.2 中断的功能 (2) 实现中断嵌套 CPU在响应某一中断源中断请求而进行中断处理时，若有中断优先级更高的中断源发出中断请求，CPU会暂停正在执行的中断服务程序，转向执行中断优先级更高的中断源的中断服务程序，等处理完这个高优先级的中断请求后，再返回来继续执行被暂停的中断服务程序。这个过程称为中断嵌套。 4.1.2 中断的功能 (3) 自动响应中断 中断源向CPU发出的中断请求是随机的。通常，CPU总是在每条指令的最后状态对中断请求信号进行检测；当某一中断源发出中断请求时，CPU能根据相关条件(如中断优先级、是否允许中断)进行判断，决定是否响应这个中断请求。若允许响应这个中断请求，CPU在执行完相关指令后，会自动完成断点地址压入堆栈、中断矢量地址送入程序计数器PC、撤除本次中断请求标志，转入执行相应中断服务程序。 4.1.2 中断的功能 (4) 实现中断返回 CPU响应某一中断源中断请求，转入执行相应中断服务程序，在执行中断服务程序最后的中断返回指令时，会自动弹出堆栈区中保存的断点地址，返回到中断前的原程序中。 4.1.3 中断系统结构 8051单片机的中断系统主要由与中断有关的4个特殊功能寄存器和硬件查询电路等组成。 定时器控制寄存器TCON ——主要用于保存中断信息。 串行口控制寄存器SCON ——主要用于保存中断信息。 中断允许寄存器IE ——主要用于控制中断的开放和关闭。 中断优先级寄存器IP——主要用于设定优先级别。 硬件查询电路——主要用于判定5个中断源的自然优先级别。 8051单片机的中断源有五个，可分为三类。 外部中断 定时中断 串行口中断 4.1.3 中断系统结构 4.1.3 中断系统结构 1. 外部中断类 外部中断是由外部原因(如打印机、键盘、控制开关、外部故障)引起的，可以通过两个固定引脚来输入到单片机内的信号，即外部中断0(INT0)和外部中断1(INT1)。 INT0——外部中断0中断请求信号输入端，P3.2的第二功能。 由定时器控制寄存器TCON中的IT0位决定中断请求信号是低电平有效还是下降沿有效。一旦输入信号有效，即向CPU申请中断，并且硬件自动使IE0置1。 INT1——外部中断1中断请求信号输入端，P3.3的第二功能。 由定时器控制寄存器TCON中的IT1位决定采用电平触发方式还是边沿触发方式。一旦输入信号有效，即向CPU申请中断，并且硬件自动使IE1置1。 4.1.3 中断系统结构 2. 定时中断类 定时中断是由内部定时(或计数)溢出或外部定时(或计数)溢出引起的，即定时器0(T0) 中断和定时器1(T1) 中断。 当定时器对单片机内部定时脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明定时时间到，由硬件自动使TF0(TF1)置1，并申请中断。当定时器对单片机外部计数脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明计数次数到，由硬件自动使TF0(TF1)置1，并