中断系统3.1 80C51的中断系统统 3.1.1 80C51的中断系统结统结 构一、中断的概念CPU在处处理某一事件A时时，发发生了另一事 件B请请求CPU迅速去处处理（中断发发生）；CPU暂时暂时 中断当前的工作，转转去处处理事件 B（中断响应应和中断服务务）；待CPU将事件B处处理完毕毕后，再回到原来事 件A被中断的地方继续处继续处 理事件A（中断返回 ），这这一过过程称为为中断 。MCS-51单片机的中断系统结构执行主 程序主程序继续执行 主程序断点中断请求中断响应执行 中断 处理 程序中断返回引起CPU中断的根源，称为中断源。中断源向CPU提出的 中断请求。CPU暂时中断原来的事务A，转去处理事件B。对 事件B处理完毕后，再回到原来被中断的地方（即断点），称 为中断返回。实现上述中断功能的部件称为中断系统（中断 机构）。随着计算机技术的应用，人们发现中断技 术不仅解决了快速主机与慢速I/O设备的数据 传送问题，而且还具有如下优点： 分时操作。CPU可以分时为多个I/O设备 服务，提高了计算机的利用率；实时响应。CPU能够及时处理应用系统的 随机事件，系统的实时性大大增强；可靠性高。CPU具有处理设备故障及掉电 等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高 。80C51中断系统的结构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 。1、（P3.2）可由IT0(TCON.0)选择选择 其为为低电电平 有效还还是下降沿有效。当CPU检测检测 到P3.2引脚上 出现现有效的中断信号时时，中断标标志IE0(TCON.1) 置1，向CPU申请请中断。2、(P3.3）可由IT1(TCON.2)选择选择 其为为低电电平 有效还还是下降沿有效。当CPU检测检测 到P3.3引脚上 出现现有效的中断信号时时，中断标标志IE1(TCON.3) 置1,向CPU申请请中断。3、TF0（TCON.5），片内定时时/计计数器T0 溢出中断请请求标标志。当定时时/计计数器T0发发 生溢出时时，置位TF0，并向CPU申请请中断。4、TF1（TCON.7），片内定时时/计计数器T1 溢出中断请请求标标志。当定时时/计计数器T1发发 生溢出时时，置位TF1，并向CPU申请请中断。5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口 中断请请求标标志。当串行口接收完一帧帧串行数 据时时置位RI或当串行口发发送完一帧帧串行数据 时时置位TI，向CPU申请请中断。 二、中断请求标志 1、TCON的中断标志IT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。 当IT0=0时，为电平触发方式。 当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。 IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。 IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。 IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。 TF0（TCON.5），定时/计数器T0溢出中断请求标志位。 TF1（TCON.7），定时/计数器T1溢出中断请求标志位。 2、SCON的中断标志RI（SCON.0），串行口接收中断标志位。当允 许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由 硬件置位RI。注意，RI必须由软件清除。 TI（SCON.1），串行口发送中断标志位。当 CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时， 就启动了发送过程。每发送完一个串行帧，由硬 件置位TI。CPU响应中断时，不能自动清除TI， TI必须由软件清除。 一、中断允许控制CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏 蔽是由中断允许寄存器IE控制的。3.1.3 80C51中断的控制 EX0(IE.0)，外部中断0允许位； ET0(IE.1)，定时/计数器T0中断允许位； EX1(IE.2)，外部中断0允许位； ET1(IE.3)，定时/计数器T1中断允许位； ES（IE.4)，串行口中断允许位； EA (IE.7)， CPU中断允许（总允许）位。二、中断优先级控制80C51单片机有两个中断优先级，即可实现二级 中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级都是由中断 优先级寄存器IP中的相应位的状态来规定的 。PX0（IP.0），外部中断0优先级设定位； PT0（IP.1），定时/计数器T0优先级设定位； PX1（IP.2），外部中断0优先级设定位； PT1（IP.3），定时/计数器T1优先级设定位； PS （IP.4），串行口优先级设定位； PT2 (IP.5) ，定时/计数器T2优先级设定位。PX0（IPH.0），外部中断0优先级设定位； PT0（IPH.1），定时/计数器T0优先级设定位； PX1（IPH.2），外部中断0优先级设定位； PT1（IPH.3），定时/计数器T1优先级设定位； PS （IPH.4），串行口优先级设定位； PT2 (IPH.5) ，定时/计数器T2优先级设定位。而80C52单片机有四个中断优先级，即可实现四级 中断服务嵌套。每个中断源的中断优先级由中断优 先级寄存器IP和IPH中的相应位的状态来规定的 。同一优先级中的中断申请不止一个时，则有中 断优先权排队问题。同一优先级的中断优先权排队 ，由中断系统硬件确定的自然优先级形成，其排列 如所示： 设置52单片机的4个中断源,使他们的优顺序 为T1,INT1,INT0,T0.IPH = 0X08;PT1 = 1;IP = 0X40;PX1 = 1;80C51单片机的中断优先级有三条原则：CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最 高的中断请求。 正在进行的中断过程不能被新的同级或低优先级的 中断请求所中断。 正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断 请求所中断。为了实现上述后两条原则，中断系统内部设有两 个用户不能寻址的优先级状态触发器。其中一个置1 ，表示正在响应高优先级的中断，它将阻断后来所 有的中断请求；另一个置1，表示正在响应低优先级 中断，它将阻断后来所有的低优先级中断请求。3.2 80C51单片机中断处理过程 中断响应条件 中断源有中断请求； 此中断源的中断允许位为1； CPU开中断（即EA=1）。 以上三条同时满足时，CPU才有可能响应 中断。3.2.1 中断响应应条件和时间时间 3.3 80C51的定时/计数器 实现定时功能，比较方便的办法是利用单 片机内部的定时/计数器。也可以采用下面三 种方法：软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了 CPU时间，降低了CPU的利用率。 采用时基电路定时：例如采用555电路，外接必要 的元器件（电阻和电容），即可构成硬件定时电路 。但在硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由 软件进行控制和修改，即不可编程。 采用可编程芯片定时：这种定时芯片的定时值及定 时范围很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时 功能强，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用 时，可以考虑进行扩展。3.3.1 定时时/计计数器的结结构和工作原理 一、定时/计数器的结构 定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8 位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存 器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。 二、定时/计数器的工作原理加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由 系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个 是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计 数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲 就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0 或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中 断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则 表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示 计数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加 1计数器的计数值。设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期 计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率 为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就 是定时时间t 。设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1 引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采 样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入， 而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更 新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数 器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期 ，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。 当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过 1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 s。 3.3.2 定时/计数器的控制80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功 能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式； TCON用于控制其启动和中断申请。 一、工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的 工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式 如下：GATE：门控位。GATE0时，只要用软件使TCON中的 TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA1时 ，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚或也为高 电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动 多了一条件。:定时/计数模式选择位。 0为定时模式； =1 为计数模式。 M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式，由 M1M0进行设置。二、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控 制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自 动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU 可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可 以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置 0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计 数器的启动与停止。 TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。3.3.3 定时/计数器的工作方式 一、方式0方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0 的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时， 置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。定时器模式时有:Nt/ Tcy 计数初值计算的公式为： 定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。 计数模式时，计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。门控位GATE具有特殊的作用。当GATE=0时，经反相后使 或门输出为1，此时仅由TR0控制与门的开启，与门输出1 时，控制开关接通，计数开始；当GATE=1时，由外中断引 脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚 信号和TR0共同控制。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的 高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。 这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。 二、方式1 方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0 作为高8位，组成了16位加1计数器 。计数个数与计数初值的关系为： 三、方式2 方式2为自动重装初值的8位计数方式。 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。 计数个数与计数初值的关系为： 四、方式3 方式3只适用于定时/计数器T0，定时器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。 工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 。 3.3.4 定时/计数器应用举例 初始化程序应完成如下工作： 对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。 计算初值,并将其写入T