实验二、中断优先级控制及中断保护实验
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实验二、中断优先级控制及中断保护实验
自动化1002 吴会欢201019100227
一、实验目的
1、掌握单片机中断机制；
2、熟悉中断的应用和编程。
二、实验设备
统一电子开发平台。
三、实验要求
USB线连接开发板，电源开关S1打到usb位置；J5跳针跳到1*4位置，按键B对应INT0（P3.2），按键F连接INT1（P3.3），在平时状态下，发光二极管行以600ms的时间间隔，依次点亮。
B键按下时INT0中断处理程序点亮LED4对应的发光管2秒钟，其他发光管熄灭；F键按下时LED5对应发光管点亮2秒，其他发光管熄灭。
四、实验原理
通常一个微处理器读取外围设备(如键盘等)的输入信息的方法有轮询(Polling)及中断(Interrupt)两种。
轮询的方法是CPU依照某种既定法则，依序询问每一外围设备I／O 是否需要服务，此种方法CPU需花费一些时间来做询问服务，当I／O设备增加时，询问服务时间也相对增加，因此势必浪费许多CPU时间，降低整体运行的效率。
使用中断是一个较好的解决方法。
使用中断使系统对外部设备的请求响应更加灵敏，并且不需要占用CPU的时间进行轮询。
但是，当使用中断，特别是有多个中断嵌套时要特别注意内存单元内容的保护。
4.1 8051中断结构
当中断发生后，程序将跳至对应中断入口地址去执行中断子程序，或称中断服务例程(Interrupt Service Routine)，这些特殊的地址称为中断向量，例如当80C51外部中断INTl发生时，会暂停主程序的执行，跳至地址0013H去执行中断服务例程，直到RETI 指令后，才返回主程序继续执行。
MCS-51系列的程序内存中有7个矢量地址，叙述如
下：
（1）00H复位:当第9脚RESET为高电平，CPU会跳至地址00H处开始执行程序，亦即程序一定要从地址00H开始写起。
（2）03H(外部中断0):当INT0引脚由高电位变至低电位时，CPU会接受外部中断0，并跳至地址03H处去执行中断子程序。
（3）0BH(计时/计数器0中断):当CPU接受计时／计数器0中断置位而产生中断要求时，会跳至地址0BH处去执行中断子程序。
（4）13H(外部中断1):当INTl引脚由高电位变至低电位时，CPU会接受外部中断1，并跳至地址13H处去执行中断子程序。
（5）1BH(计时／计数器1中断):当CPU接受计时／计数器1中断置位而产生中断要求时，会跳至地址1BH刻去执行中断子程序。
（6）23H(串行中断1):当串行端口传送数据或接收数据完毕时，CPU会接受串行中断，并跳至地址23H处去执行中断子程序。
（7）2BH(计时／计数器2中断):当CPU接受计时／计数器2产生中断要求时，会跳至地址2BH处去执行中断子程序。
此中断仅8052系列才有。
2．中断使能位
8051针对中断提供两层使能，第一层为EA全局使能控制，第二层为分别控制EX0，ET0、EXl、ETl、ES、ET2。
当8051在初始状态时，寄存器的各个中断使能位都预设为“0”，即所有中断都禁止，故欲允许中断时，应先使能相对应的中断。
当中断产生后，此中断状态会记录于定时器／计数器控制寄存器(Timer／CounterControlRigister，TCON)的中断请求标志(InterruptRequest flag)中，当标志被设立，表示中断已发生。
由图1可知，当外部中断或定时器0、定时器1中断发生时，CPU都可以判别是哪种中断。
因此当这四个中断发生时，中断服务例程被执行后，CPU会主动清除中断请求标志，对于其他的中断，由于CPU无法判别，因此中断请求标志需由程序指令来清除。
另外，在TCON中尚有两个位称为中断型式控制位(Wype control bit)，经由这两个位的设定，可以边择外部中断为负边缘触发或低电平触发。
欲设定中断使能与否，必须规划位于特殊功能寄存器中的中断使能寄存器IE(Interrupt Enable Register)，其位于地址A8H，是一个可位寻址的寄存器。
3．中断保护
由于各个中断执行的起始地址间仅有8个Bytes，因此欲在此空间内完成中断服务例程是有困难的。
通常中断服务例程是置于主程序后面，而在中断向量地址只书写跳跃指令，跳至相对应中断服务例程去执行。
当执行新的中断服务例程时，注意不可以破坏旧有的数据和状态，因此在编写时还要保存各个寄存器的数据。
通常会被更改的数据(如ACC、PSW 等)，可以利用堆栈在执行中断服务例程之前就将其PUSH起来，待执行结束后再将相关寄存器POP即可。
另外，因为8051可任意选择四个寄存器库中的一组寄存器，所以利用选择不同寄存器库的方式亦可达到数据保存的目的。
4．中断优先级
8051 对于各种中断优先权采用双层结构，首先对于优先权可由中断优先权寄存器(Interrupt Priority IP)设定该中断为高优先权或低优先权，高优先权可以中断低优先权，但是当优先权相同时(都为高优先权或低优先权)，则由内部的轮询顺序决定哪一个中断
被接受，轮询次序如图1所示。
实验原理图
六、实验步骤
; 中断优先级控制及中断保护实验
;注意：J14 跳到8LED
; J15 跳到8LED
; J5 跳到1*4
; SW1 上的开关1 打开
; 按B 键控制INT0；按F 键控制INT1
ORG 0000H
AJMP MAIN ;跳至主程序。
ORG 03H ;外部中断0 中断向量地址。
AJMP INT0_SUB
ORG 13H ;外部中断1 中断向量地址。
AJMP INT1_SUB
ORG 0030H
MAIN:
;使能INT0，INTl 。
MOV IE,#10000101B ;使能INT0，INTl
MOV TCON,#00000101B ;设INT0、INTl 负缘触发。
MOV IP,#01H ; 中断0 优先
MOV SP,#30H ;将堆栈移至30H 。
START: MOV P1,#0FEH ;(注意16 进制数A--F 前要加0)
MOV A,P1
ACALL DELAY200MS ;调用延时子程序, 以使观察LED 的状态LOOP1: RR A
MOV P1,A
ACALL DELAY200MS ;调用延时子程序, 以使观察LED 的状态. ACALL DELAY200MS ;
ACALL DELAY200MS
AJMP LOOP1
DELAY2S: ;延迟2S 子程序
MOV R2,#0AH
DEL_1: ACALL DELAY200MS
DJNZ R2,DEL_1
RET
DELAY200MS:
;延迟200ms 子程序
MOV R1,#014H
DEL_0: ACALL DELAY10ms
DJNZ R1,DEL_0
RET
DELAY10ms:
;延迟10ms 子程序
MOV R5,#0BH
DEL_2: MOV R3,#0EFH
DEL_3:
MOV R4,#09H
DJNZ R4,$
DJNZ R3,DEL_3
DJNZ R5,DEL_2
RET
;DELAY10MS 程序占用时钟周期为：[2+(2+4*9+4)*0XEF+4]*11=110484 ;一个时钟周期是：T=1/11059200s,故延迟时间为:114084*T=9.990234375ms INT0_SUB:
;INT0 中断子程序。
CLR EA ;清除中断
ACALL DELAY10ms ;延迟10ms
JNB INT0,HA VEKEY0 ;确认有键
SETB EA ;开启全局中断
RETI
HA VEKEY0:
PUSH PSW ;保存寄存器数据。
PUSH ACC
SETB RS0 ;选择寄存器组1
CLR RS1 ;选择寄存器组1
SETB EA ;开启全局中断
MOV P1,#0FEH
ACALL DELAY2S
POP ACC ; 出保存寄存器数据。
POP PSW
RETI
INT1_SUB:
;1NT1 中断子程序。
CLR EA ;清除中断
ACALL DELAY10MS ;延迟
JNB INT1,HA VEKEY1 ;确认有键
SETB EA ;开启全局中断
RETI
HA VEKEY1:
; 以下请仿照中断INT0 编写程序完成如下步骤：
;1、保存PSW 、ACC 寄存器数据
;2、选择另一组寄存器组
;3、点亮LED5 二极管
;4、延迟2 秒钟
;5、出PSW 、ACC 寄存器数据
PUSH PSW
PUSH ACC
SETB RS0
SETB RS1
SETB EA
MOV P1,#1111011B
ACALL DELAY2S
POP ACC
POP PSW
RETI
END
七．实验中遇到的问题
1.在一开始忘记改变另一组寄存器，导致计数时出错。
2.拨码开关一开始没打开
3.中断结束的时候忘记出psw和acc寄存器的值，导致后面的程序出错
4. 中断的优先级如下
外部中断0 高
定时器/计数器0
外部中断1
定时器/计数器1
串行口中断低。
