51单片机的中断体系结构_中断的响应过程

陈RQING 2018-05-18 19928

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描述

　　51单片机的中断系统十分重要，分为外部中断和定时器中断。本文主要详解51单片机的中断体系结构以及中断的响应过程，具体的跟随小编一起来了解一下。

　　51单片机的中断体系结构详解

　　80C51的中断系统有5个中断源（8052有 6个），2个优先级，可实现二级中断嵌套。MCS-51系列单片机中断系统的机构如下：

　　 51单片机

　　与中断系统相关的特殊寄存器：

　　1）中断允许控制寄存器（IE）------ 控制各中断的开放和屏蔽

　　2）中断优先级控制寄存器（IP）------设置各中断的优先级

　　3）定时器/计数器控制寄存器（TCON）----定时器和外部中断的控制

　　4）串行口控制寄存器（SCON）------串行中断的控制

　　中断类型分为三类：

　　1）T0、T1是2个定时器/计数器中断，由片内定时器提供；

　　2）INT0、INT1是2个外部中断，由引脚P3.2和P3.2提供；

　　3）RX、TX为串行口中断所用，由片内串口提供。

　　 51单片机

　　1、（P3.2）/（P3.3）可由IT0（TCON.0）/IT1（TCON.2）选择其为低电平有效还是下降沿有效。当CPU检测到P3.2/P3.3引脚上出现有效的中断信号时，中断标志IE0（TCON.1）/IE1（TCON.3）置1，向CPU申请中断。

　　2、TF0（TCON.5）/TF1（TCON.7），片内定时/计数器T0/T1溢出中断请求标志。当定时/计数器T0/T1发生溢出时，置位TF0/TF1，并向CPU申请中断。

　　3、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时置位RI或当串行口发送完一帧串行数据时置位TI，向CPU申请中断。

　　1）定时器中断的使用（以定时器0为例）

　　……

　　TMOD |= 0x01 | 0x04; //使用模式1，16位计数器，使用“|”符号可以在使用多个定时器时不受影响

　　TH0=0xFF; //给定初值

　　TL0=245; //从245计数到255

　　EA=1; //总中断打开

　　ET0=1; //定时器中断打开

　　TR0=1; //定时器开关打开

　　void Timer0_isr（void） interrupt 1 using 1 //中断服务程序

　　{

　　TH0=0xFF; //重新给定初值

　　TL0=245;

　　……

　　}

　　2）外部中断的使用（以外部中断0为例）

　　…………

　　EA=1; //全局中断开

　　EX0=1; //外部中断0开

　　IT0=0; //电平触发

　　void ISR_Key（void） interrupt 0 using 1 //中断服务程序

　　{

　　…………

　　}

　　中断的响应过程

　　若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条件，而且①当前正在执行的那条指令已被执行完

　　1、当前末响应同级或高级中断

　　2、不是在操作IE，IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。

　　在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要3个机器周期到8个机器周期。中断得到响应后，自动清除中断请求标志（对串行I／O端口的中断标志，要用软件清除），将断点即程序计数器之值（PC）压入堆栈（以备恢复用）；然后把相应的中断入口地址装入PC，使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。

　　各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下：

　　中断源入口地址

　　INT0（外部中断0） 0003H

　　TF0（TO中断） 000BH

　　INT1（外部中断1） 0013H

　　TFl（T1中断） 001BH

　　RI／TI（串行口中断） 0023H

　　由于各个中断入口地址相隔甚近，不便于存放各个较长的中断服务程序，故通常在中断入口地址开始的二三个单元中，安排一条转移类指令，以转入到安排在那儿的中断服务程序。以T1中断为例，其过程下如图四所示。

　　由于5个中断源各有其中断请求标志0，TF0，IEl，TFl以及RI／TI，在中断源满足中断请求的条件下，各标志自动置1，以向CPU请求中断。如果某一中断源提出中断请求后，CPU不能立即响应，只要该中断请求标志不被软件人为清除，中断请求的状态就将一直保持，直到CPU响应了中断为止，对串行口中断而言，这一过程与其它4个中断的不同之处在于；即使CPU响应了中断，其中断标志RI／TI也不会自动清零，必须在中断服务程序中设置清除RI／TI的指令后，才会再一次地提出中断请求。

　　CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成，当执行RETI中断返回指令后，断点值自动从栈顶2字节弹出，并装入PC寄存器，使CPU继续执行被打断了的程序。

　　下面给出一个应用定时器中断的实例。

　　现要求编制一段程序，使P1．0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。设单片机晶振频率

　　Fosc＝6MHZ．

　　1、方法：利用定时器T0作1ms定时，达到定时值后引起中断，在中断服务程序中，使P1．0的状态取一次反，并再次定时1ms。

　　2、定时初值：机器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定时lms所需的机器周期个数为500D，亦即0lF4H。设T0为工作方式1（16位方式），则定时初值是（01F4H）求补＝FEOCH

　　 51单片机

　　串行端口的控制寄存器：

　　串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的工作方式、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的大小，以及作为运行的中断标志等。

　　①串行口控制寄存器SCON

　　SCON的字节地址是98H，位地址（由低位到高位）分别是98H一9FH。SCON的格式如图五所示。

　　 51单片机

　　SMo，SMl：

　　串行口工作方式控制位。

　　00--方式0；01--方式1；

　　10--方式2；11--方式3。

　　SM2：

　　仅用于方式2和方式3的多机通讯控制位

　　发送机SM2＝1（要求程控设置）。

　　当为方式2或方式3时：

　　接收机 SM2＝1时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若RB8＝0，不

　　引起串行接收中断。SM2＝0时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若

　　RB8＝0，亦可引起串行接收中断。

　　REN：

　　串行接收允许位。

　　0--禁止接收；1--允许接收。

　　TB8：

　　在方式2，3中，TB8是发送机要发送的第9位数据。

　　RB8：

　　在方式2，3中，RB8是接收机接收到的第9位数据，该数据正好来自发

　　送机的TB8。

　　TI：

　　发送中断标志位。发送前必须用软件清零，发送过程中TI保持零电平，

　　发送完一帧数据后，由硬件自动置1。如要再发送，必须用软件再清零。

　　RI：

　　接收中断标志位。接收前，必须用软件清零，接收过程中RI保持零电平，接收完一帧数据后，由片内硬件自动置1。如要再接收，必须用软件再清零。

　　电源控制寄存器PCON

　　PCON的字节地址为87H，无位地址，PCON的格式如图六所示。需指出的是，对80C31单片机而言，PCON还有几位有效控制位。

　　 51单片机

　　SMOD：波特率加倍位。在计算串行方式1，2，3的波特率时；0---不加倍；1---加倍。

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