第八章 微机的中断系统

《微机原理与接口技术》课程教学大纲课程编号：适用专业：电子信息科学与技术学时数：48学分数： 3一、课程类别：微机原理与接口技术是电子信息科学与技术的专业基础课。

二、课程教学目标通过本课程的学习，通过本课程的学习，使学生掌握微处理器的工作原理及时序，微型计算机与外部设备数据传送的基本方法；掌握常用接口芯片的硬件结构、编程要点及使用方法；能够读懂简单的接口电路原理图及相关的控制程序；能够根据要求设计简单的常用的接口电路，编写相应的程序段；掌握实验、系统设计的基本方法。

为后继课程的学习及未来从事微机硬件及软件开发打下基础。

三、课程的目的与任务《微机原理与接口技术》课程学习内容为微型计算机系统的基本硬件组成、汇编语言指令系统、常用可编程接口电路、微机基本工作原理与应用。

通过本课程的学习，使学生掌握和理解微机的基本原理及应用开发方法，能根据实际要求完成微机系统的软、硬件设计，为后续课程奠定专业技术基础。

四、理论教学的基本要求1、了解：微机的应用前景和发展趋势;微机应用前景;8086最小模式的设计方法;现代微机的基本组成原理、功能、特点;存储器的基本工作原理;中断控制的特点、中断处理方法;微机中断系统的作用;8259的操作命令字和控制命令字的意义和使用方法;8255与8086的应用扩展设计方法;8255的方式控制字及状态字意义和使用方法、初始化设计方法;8253的6种应用扩展硬、软件设计方法;8253的引脚功能和内部组成结构;0832引脚功能和内部结构及0832与8086CPU的扩展设计方法;0809引脚功能和内部结构及0809与8086CPU的扩展设计方法;8086微机系统的小键盘设计方法;8086微机系统的七段码显示器的设计方法。

2、理解：中断请求与中断相应的基本工作过程;8259引脚功能和内部结构及各部分的工作原理与特点;8259中断触发方式和中断响应过程；多级中断响应过程;8255的三种工作方式;A/D及D/A变换器接口基本特点与转换原理;3、掌握：8086指令的寻址方式;8086的指令功能和使用方法;8086汇编语言程序格式形式和各种表达方式;汇编语言程序基本设计方法和基本要求;8086中断系统结构、8086内部与外部中断的特点、中断类型与中断向量、8086中断处理过程;8255的引脚功能和内部组成结构;8253的6种工作方式与输入/输出的时序、初始化编程;8251的控制字与状态字、初始化编程。

第8章中断系统与可编程中断控制器8259A1.什么叫中断？8086微机系统中有哪几种不同类型的中断？答：在CPU执行程序的过程中，由于某个事件的发生，CPU暂停当前正在执行的程序，转去执行处理该事件的一个中断服务程序，待中断服务程序执行完成后，CPU再返回到原被中断的程序继续执行。

这个过程称为中断。

8086微机系统中有3种中断:1)外部可屏蔽中断。

2)外部不可屏蔽中断。

3)内部中断2.什么是中断类型？它有什么用处？答：通常用若干位二进制编码来给中断源编号，该编号称为中断类型号。

8086微处理器用8位二进制码表示一个中断类型，有256个不同的中断。

这些中断可以划分为内部中断、外部不可屏蔽中断、外部可屏蔽中断三类。

用处：使CPU识别中断源，从而能正确地转向该中断源对应的中断服务程序入口。

3.什么是中断嵌套？使用中断嵌套有什么好处？对于可屏蔽中断，实现中断嵌套的条件是什么？答：微处理器在处理低级别中断的过程中，如果出现了级别高的中断请求，微处理器停止执行低级中断的处理程序而去优先处理高级中断，等高级中断处理完毕后，再接着执行低级的未处理完的程序，这种中断处理方式成为中断嵌套。

使用中断嵌套的好处是能够提高中断响应的实时性。

对于某些对实时性要求较高的操作，必须赋予较高的优先级和采取中断嵌套的方式，才能保证系统能够及时响应该中断请求。

对于可屏蔽中断，实现中断嵌套的条件有：（1）微处理器处于中断允许状态（IF=1）（2）中断请求的优先级高于正在执行的中断处理程序的优先级。

（3）中断请求未被8259屏蔽。

（4）没有不可屏蔽中断请求和总线请求。

4.什么是中断向量？中断类型号为1FH的中断向量为2345H:1234H，画图说明它在中断向量表中的存放位置。

答：中断向量为每个中断服务子程序的入口地址，为32位（16位的偏移地址和16位的段地址），在中断向量表中占用4个地址单元。

在8086CPU组成的计算机系统中，采用最低的1024个地址单元（称为0页）来存储中断向量。

第1篇一、实验目的1. 理解中断系统的基本概念和工作原理。

2. 掌握中断源、中断向量、中断服务程序等基本概念。

3. 学习使用Keil软件进行中断程序的编写和调试。

4. 熟悉中断在微机系统中的应用。

二、实验原理中断系统是微机系统中重要的组成部分，它允许CPU在执行程序的过程中，响应外部事件或内部事件，从而实现多任务处理。

中断系统主要包括以下几个部分：1. 中断源：产生中断请求的设备或事件，如外部设备、定时器、软件中断等。

2. 中断向量：中断服务程序的入口地址，用于CPU在响应中断时找到相应的服务程序。

3. 中断服务程序：处理中断请求的程序，完成中断处理任务。

4. 中断优先级：不同中断源的优先级不同，用于确定中断响应的顺序。

三、实验设备与软件1. 实验设备：单片机实验板、计算机、Keil软件、Proteus仿真软件。

2. 实验软件：Keil uVision4、Proteus 8.0。

四、实验内容1. 外部中断实验（1）使用外部中断0（INT0）实现按键控制LED灯的亮灭。

（2）使用外部中断1（INT1）实现按键控制LED灯的闪烁。

2. 定时器中断实验（1）使用定时器0产生1秒的定时中断，实现LED灯的闪烁。

（2）使用定时器1产生1秒的定时中断，实现按键输入的计数。

3. 软件中断实验（1）使用软件中断实现按键输入的字符显示。

（2）使用软件中断实现按键输入的字符加密显示。

五、实验步骤1. 在Keil软件中创建一个新项目，选择合适的单片机型号。

2. 根据实验要求，编写中断服务程序，设置中断向量。

3. 在Proteus软件中搭建实验电路，包括单片机、按键、LED灯等。

4. 将Keil软件编译后的程序下载到单片机中。

5. 在Proteus软件中运行仿真，观察实验结果。

六、实验结果与分析1. 外部中断实验（1）按键按下时，LED灯亮；按键松开时，LED灯灭。

（2）按键按下时，LED灯闪烁；按键松开时，LED灯停止闪烁。

第八章1. 8253芯片有哪几个计数通道？每个计数通道可工作于哪几种工作方式？这些操作方式的主要特点是什么？答：8253内部包含3个完全相同的计数器/定时器通道，即0～2计数通道，对3个通道的操作完全是独立的。

8253的每个通道都有6种不同的工作方式。

方式0——计数结束中断方式：当对8253的任一个通道写入控制字，并选定工作于方式0时，该通道的输出端OUT立即变为低电平。

要使8253能够进行计数，门控信号GATE 必须为高电平。

经过n十1个脉冲后，计数器减为0，这时OUT引脚由低电平变成高电平。

OUT引脚上的高电平信号，一直保持到对该计数器装入新的计数值，或设置新的工作方式为止。

在计数的过程中，如果GATE变为低电平，则暂停减1计数，计数器保持GATE有效时的值不变，OUT仍为低电平。

待GATE回到高电平后，又继续往下计数。

方式1——可编程单稳态输出方式：当CPU用控制字设定某计数器工作于方式1时，该计数器的输出OUT立即变为高电平。

GATE出现一个上升沿后，在下一个时钟脉冲的下降沿，将n装入计数器的执行部件，同时，输出端OUT由高电平向低电平跳变。

当计数器的值减为零时，输出端OUT产生由低到高的正跳变，在OUT引脚上得到一个n个时钟宽度的负单脉冲。

在计数过程中，若GATE产生负跳变，不会影响计数过程的进行。

但若在计数器回零前，GATE又产生从低到高的正跳变，则8253又将初值n装入计数器执行部件，重新开始计数，其结果会使输出的单脉冲宽度加宽。

方式2——比率发生器：当对某一计数通道写入控制字，选定工作方式2时，OUT端输出高电平。

如果GATE为高电平，则在写入计数值后的下一个时钟脉冲时，将计数值装入执行部件，此后，计数器随着时钟脉冲的输入而递减计数。

当计数值减为1时，OUT端由高电乎变为低电平，待计数器的值减为0时，OUT引脚又回到高电平，即低电平的持续时间等于一个输入时钟周期。

与此同时，还将计数初值重新装入计数器，开始一个新的计数过程，并由此循环计数。

第八章中断控制器8259A1. 8259A的初始化命令字和操作命令字在设置上有什么不同？答：初始化命令字：是在计算机系统启动时，由初始化程序设置的，且一旦设定，一般在系统工作过程中就不再改变。

操作命令字：是由应用程序设定的，用来对中断处理过程作动态控制。

在系统运行过程中，可被多次设置。

2. 8259A中的中断屏蔽寄存器（IMR）与8086的中断允许标志（IF）有何差别？在中断响应过程中，它们是怎样配合工作的？答：差别有三：差别1——IMR中的某位为1时，说明对应此位的中断请求当前是受到屏蔽的；而IF位为0时，说明可屏蔽中断请求是受到屏蔽的。

差别2——IMR可以屏蔽部分中断请求；而IF为0时，屏蔽的是所有可屏蔽中断请求。

差别3——IMR是8259A中的一个8位寄存器；而IF是CPU中16位标志寄存器中的1位控制标志。

配合：只有当IMR中的某位为0且IF=1时，CPU才有可能响应对应此位的中断请求。

具体过程是：由中断请求寄存器（IRR）接收外部的中断请求并锁存中断请求，IMR中的对应位决定是否让这些请求通过。

如果IMR的对应位为1，则说明此中断当前受到屏蔽，即对它进行了封锁，而不让其进入优先级裁决器（PR）；如果IMR的对应位为0，则PR把新进入的中断请求与当前服务寄存器（ISR）中指示的当前正在处理的中断作比较，若判断出新进入的中断请求具有足够高的优先级，则PR通过相应的逻辑电路使8259A的INT端为1，从而向CPU发出一个中断请求；如果此时CPU的IF=1，则CPU执行完当前指令后，就会响应该中断请求；否则，若IF=0，则CPU不予响应。

3. 8259A的全嵌套工作方式与特殊全嵌套工作方式有何不同？答：工作在全嵌套方式下，当处理某一级中断时，只有当优先级更高的中断请求到来，才会实施中断嵌套。

当同级中断请求到来时，不会给予响应；而工作在特殊全嵌套方式下，当处理某一级中断时，若有同级的中断请求到来，也会给予响应，从而实现对同级中断请求的特殊嵌套。