微机原理与接口技术 第4章：单片机及内部功能应用.doc

51系列单片机的功能模块及其应用 本章介绍51内部接口的应用。 51系列单片机内部集成了： CPU──111条指令 ROM──0K~4K/8K（可扩为64KB） 内RAM──128/256 B（可另外单独扩展外部64KB） 定时/计数器接口──2个16位定时/计数器T0、T1，对应6个寄存器TMOD、TCON等 全双工异步串行通信接口──对应2个寄存器SCON、SBUF 并行接口──提供4个8位并行端口，对应4个寄存器P0、P1、P2、P3 中断控制器──可以管理5个/6个中断源，对应2个寄存器IE、IP 51单片机的中断系统 中断概念 中断是针对“条件I/O”的外设而设置的一种I/O工作方式（另一种方式是查询）。与查询方式相比，中断方式减少了CPU的负担，是计算机系统中重要概念和必不可少的内容。 举例：把人看成CPU，手表和电话看成是外设，访问这两个外设就是两种I/O类型： 手表──无条件I/O的典型，随时可以访问，自然也不涉及查询和中断方式的选择。 电话──条件I/O的典型，可以设计成查询方式，也可以设计成中断方式。显然，查询方式用在这里很“愚蠢”！而采用中断方式就很自如。 实现中断工作方式的几个条件： 外设能够产生中断申请信号； CPU支持中断工作方式──CPU能够接受外设的中断申请并做出响应； 有一个独立于CPU的中断控制电路──能够区分多路中断源，进行中断允许和优先权设置。 正确使用中断需要搞清：中断屏蔽、优先权、响应过程、激活方法、中服调用和返回等。 51单片机的中断系统 51单片机内部集成了一个中断接口电路（中断控制电路）。 中断源 51子系列的中断接口电路可以连接5路中断信号（中断源），分别为：INT0、INT1、定时器0、定时器1、串口。前2个是用户可以随意安排使用的，后3个已经固定连接到内部接口电路。 图中凡是开关就是控制环节，每个控制环节的通过控制寄存器的设置来实现。 52子系列的中断系统：比51子系列多了1个中断源T2。 外部中断源──INT0、INT1 内部中断源──3个定时器中断TF0、TF1、TF2+EXF2、1个串口中断RI+TI 中断控制寄存器 51单片机的中断控制寄存器有2个（IE和IP），以及TCON的低4位。 中断允许寄存器IE（A8H）: 1允0禁 EA × ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 EA：总允许位，EA＝0禁止一切中断，EA＝1总体允许； ET2：定时器2中断允许位，EX1＝1允许，EX1＝0禁止； ES： 串行口中断允许位， ES＝1允许， ES＝0禁止； ET1：定时器1中断允许位，ET1＝1允许，ET1＝0禁止； EX1：外部中断1允许位， EX1＝1允许，EX1＝0禁止； ET0：定时器0中断允许位，ET0＝1允许，ET0＝0禁止； EX0：外部中断0允许位， EX0＝1允许，EX0＝0禁止。 中断优先级寄存器IP（B8H）:1高0低 × × PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 中断源有一个固定的查询顺序，称为内部辅助优先级（同级隐含优先级）。（见上图） 定时器电路有一个TCON中的寄存器，其高4位是关于定时器的控制，而低4位则是关于外部中断INT1和INT0的控制。(后面具体介绍！) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 中断优先级的作用： 两个中断同时申请，高优先级的中断申请先被响应； 高优先级的申请可以中断低级的响应（中断嵌套），同级不可中断； 内部辅助优先级：同级中断同时申请，由内部固定的查询顺序决定响应顺序； 中断受阻三情况：同级或高级中断正在服务； 当前执行的指令没有结束； 正执行RETI指令，则返回后至少再执行一条指令才响应中断。 中断响应过程 （单片机在每个机器周期的S5P2期间对5个中断源检测一次，所以任何中断申请都可以在1个机器周期内被CPU发现） 中断源发出中断申请，单片机检测到某个中断请求，等待当前指令执行完毕（可能是1、2、4个机器周期的指令），从下一个机器周期的S1开始响应中断； 优先级激活触发器置位，阻断同级和低级中断，清除中断请求标志； 硬件实现当前PC值入栈（为中断返回做准备）； 5个特定中断入口地址（中断矢量）之一近入PC，（PSW不会自动入栈）； 中服结尾RETI（优先级激活触发器清0，栈顶2字节弹给PC）。 中断请求的撤除 一个中断申请信号在中断被响应之后应该立即撤消，否则会引起重复中断。 内部定时器的T0、T1的中断（TF1、TF0）可以自动撤除； 内部定时器的T2中断（TF2和EXF2）不会自动撤除，需要程序撤除； 串行通信的中断（TI、RI）不会自动撤除，需要编程时软件撤除，由于这些中断信号都