第五章 89C51的中断系统和定时器计数器

（2）用字节操作指令 MOV IE，#8AH
19
单片机与嵌入式系统 2、 中断优先级寄存器IP 两个中断优先级（1高优先级，0低优先级），可实现两级中 断嵌套，字节地址为B8H。
PS—串行口中断 优先级控制 定时器T0/T1中断 优先级控制位
图5-7 IP寄存器的格式
PX0/PX1—外部中断 0/1中断优先级控制 位
7
单片机与嵌入式系统 6、中断的优先权 有多个中断源同时提出中断请求时，CPU响应中断的优先次序。 7、中断嵌套 CPU在处理中断过程中，如果出现了级别更高的中断请求， CPU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 种中断处理方式称为多重（级）中断或中断嵌套。
串行口中断请求，中 断请求标志为发送中 图5-2 AT89S51的中断系统结构示意图 断TI或接收中断RI。
11
单片机与嵌入式系统
Байду номын сангаас
5.2.2
中断寄存器
一、 中断请求标志寄存器： 1、定时器/计数器的控制寄存器TCON 字节地址为88H，可位寻址。包含： T0和T1的溢出中断请求标志位TF1和TF0 外部中断请求标志位IE1与IE0。
3、中断源 引发中断的事件或产生中断请求的来源称为中断源。 中断源向CPU提出的处理请求称为中断请求。 引起中断的因素很多，可来自CPU内部和外部。 89C51单片机的中断源来自CPU外部硬件。
5
单片机与嵌入式系统
4、 中断系统 为实现计算机的中断处理功能而配置的功能部件称为中断系统 5、中断过程 计算机处理这些随机发生的中断事件的过程。包括： （1）中断源请求中断 （2）中断响应 （3）中断服务
CLR CLR TI RI ；清TI标志位 ；清RI标志位
去执行完一条指令，才能响应新的中断请求。
24
单片机与嵌入式系统 2、中断响应的过程： ① 由硬件自动生成一条长调用指令:
LCALL addr16 ; addr16为相应中断源的入口地址 MCS-51各中断源服务程序的入口地址是固定的。
② 由CPU执行该指令
将PC的内容压入堆栈以保护断点，再将中断入口地址装入PC。 一般中断入口地址处存放一条LJMP(或AJMP)指令，使CPU转向执 行中断服务程序。 例如：对于外部中断1的响应，硬件自动生成的长调用指令为 LCALL 0013H
18
单片机与嵌入式系统 【例5-1】 若允许片内2个定时器/计数器中断，并禁止其他 中断源的中断请求，请编写设置IE的相应程序段。 （1）用位操作指令 CLR CLR CLR SETB SETB SETB ES EX0 EX1 ET0 ET1 EA ；禁止串行口中断 ；禁止外部中断0中断 ；禁止外部中断1中断 ；允许定时器/计数器T0中断 ；允许定时器/计数器T1中断 ；总中断开关位开放
（4）无同级或更高级中断正在被服务。
23
单片机与嵌入式系统
5.2.3 中断处理的过程 满足以上条件，若遇到下列情况之一时，CPU不立即响应中断： ◆ 所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器 周期。只有在当前指令执行完毕后，才能进行中断响应。
◆当正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。需要再
（4）IE1 — 外部中断1的中断请求标志位，意义与IE0类似。
13
单片机与嵌入式系统 （5）TF0 —T0溢出中断请求标志位。 T0计数后，溢出时，由硬件置“1”，向CPU申请中断， CPU响应TF0中断时，硬件自动清“0”TF0，TF0也可由软件清 0。 （6）TF1—T1的溢出中断请求标志位，功能和TF0类似。 当MCS-15复位后，TCON被清0，所有中断请求被禁止。
TR1（D6位）、TR0（D4位）为计数器计数运行控制位，与中
断系统无关，将在定时器/计数器中介绍。
14
单片机与嵌入式系统 2、串行口控制寄存器SCON
字节地址为98H,低二位锁存串行口的发送中断和接收中 断的中断请求标志TI和RI。格式如图。
（1）TI—串口发送中断请求标志位。串口每发送完一帧串行 数据后，硬件自动置TI为“1” 。 （2）RI—串行口接收中断请求标志位。串行口接收完一个串 行数据帧，硬件自动使RI中断请求标志置“1”。
8
单片机与嵌入式系统
主程序 外设1 中断请求 ①响应中断1 外设2 中断请求 外设1中断服务程序 ②响应中断2 外设2中断服务程序
④中断返回 IRET ③中断返回 IRET
9
单片机与嵌入式系统 5.2 89C51的中断系统
89C51单片机中断系统有5个中断请求源，两个中断优先 级，可实现两级中断服务程序嵌套。 每一中断源可用软件独立控制为允许中断或关中断状态， 中断优先级均可用软件来设置。
5.3.1 定时器/计数器的结构 5.3.2 定时器/计数器的工作方式
5.4 定时器/计数器的编程和应用
3
单片机与嵌入式系统
5.1 中断的概念
1、中断 CPU正在执行程序时，单片机外部或内部发生的某一事 件，请求CPU迅速去处理。CPU暂时中止当前的工作，转到中 断服务处理程序处理所发生的事件。处理完该事件后，再回 到原来被中止的地方，继续原来的工作。这一过程称为中断。
中 断 响 应 和 处 理 过 程
4
单片机与嵌入式系统
2、中断服务程序 处理中断事件的程序段称为中断服务程序。 不同类型的中断需要不同的中断服务程序。 中断服务程序不同于一般的子程序： 子程序由某个程序调用，它的调用是由程序设定的，它的执 行时间是确定的。 中断服务程序由某个事件引发，它的执行一般是随机的，不 确定的。
优先权最低。
22
单片机与嵌入式系统
5.2.3 中断处理的过程 分为三个阶段： 中断请求、中断查询和响应、中断处理和中断返回 1、响应中断的条件
（1）总中断允许开关接通，即IE寄存器中的中断总允许位EA=1
（2）该中断源发出中断请求，即对应的中断请求标志为“1” （3）该中断源的中断允许位E×=1，即该中断被允许
27
单片机与嵌入式系统
5、 中断请求的撤销
（1）定时器/计数器中断请求的撤消 中断请求被响应后。硬件会自动清TF0或TF1。 （2）外部中断请求的撤消 ◆ 跳沿触发方式时，外部中断请求的撤消是自动撤消的： 硬件自动清IE0或IE1，外部中断请求信号自动消失； ◆ 电平触发方式时，硬件自动清IE0或IE1，通过软硬件相结 合的方法来清除外部中断请求信号。 SETB P1.0 CLR P1.0 NOP NOP SETB P1.0
第5章
89C51单片机的
中断系统和定时器/计数器
1
单片机与嵌入式系统
内容概要
介绍片内功能部件中断系统的硬件结构和工作原理。 掌握与中断系统有关的特殊功能寄存器以及中断系统的 应用特性。 应能熟练地进行中断系统的初始化编程以及中断服务子
程序的设计。
◆ 介绍定时器/计数器的结构、功能和工作方式。 ◆ 掌握定时器/计数器相关的特殊功能寄存器的设置。 ◆ 介绍定时器/计数器的应用及其编程。
16
单片机与嵌入式系统
ET1/ET0——定时器/计数器的溢出中 断允许位。 ET0/ET1=0，禁止T0/T1溢出中断。 ET0/ET1=1，允许T0/T1溢出中断。
EA—中断允许总控位 EA=0，屏蔽所有中断请求。 EA=1，开放所有中断请求。
图5-5 中断允许寄存器IE的格式
ES—串行口中断允许位。 ES=0，禁止串行口中断。 ES=1，允许串行口中断。
必须在中断服务程序中用指令对TI、RI标志清“0”。
15
单片机与嵌入式系统 二、 中断控制寄存器 中断允许控制由中断允许寄存器IE控制。
中断优先级控制由中断优先级寄存器IP控制。
1、 中断允许寄存器IE CPU对中断源的开放或屏蔽，由片内的中断允许寄存器IE控
制。字节地址A8H，可位寻址。
IE对中断的开放和关闭实现两级控制。 有一个总的开关中断控制位EA（IE.7位），当EA=1，开放 中断，5个中断源的中断请求是否允许，还要由IE中的低5 位所对应的5个中断请求允许控制位的状态来决定。
6
单片机与嵌入式系统
中断响应和服务中，要进行：
① 断点保护： 保护PC值 ② 现场保护： 保护中断服务时要使用的寄存器(压栈)；
③ 开中断：
中断服务时能响应更高级的中断请求；
④ 中断处理： 执行输入输出或非常事件的处理； ⑤ 关中断： 恢复现场时不被新的中断打扰； ⑥ 现场恢复： 将堆栈中保存的内容弹出； ⑦ 中断返回： 通过中断返回指令,弹出PC值,程序回到被中断的地 址，恢复中断前的状态。
10
单片机与嵌入式系统 5.2.1 89C51中断系统的结构
外部中断请求0，由该引脚 输入，中断请求标志为IE0 定时器/计数器T0计数溢 出发出的中断请求，中 断请求标志为TF0。 外部中断请求1，由该引脚 输入，中断请求标志为 IE1 定时器/计数器T1计数溢
出发出的中断请求，中 断请求标志为TF1。
25
单片机与嵌入式系统 3、 外部中断的响应时间
指中断响应有效到转向中断服务程序入口地址所需时间。
① 多中断源时，中断响应时间无法估算； ② 单中断源时，中断响应时间最短为3个机器周期，最长为
8个机器周期。
26
单片机与嵌入式系统
4、 外部中断的触发方式选择
（1） 电平触发方式 CPU在每个机器周期采样到的外部中断输入线的电平为低电
20
单片机与嵌入式系统
MCS-51单片机复位后，IP清0，各中断源被设置为低优先级。 可由软件改变各中断源的中断优先级。可实现两级中断嵌套：
图5-6 两级中断嵌套的过程
21
单片机与嵌入式系统 MCS-51单片机响应各中断源遵守基本规则： CPU同时接收到几个中断请求，首先响应优先级高的中断请求； 低优先级的中断服务可被高优先级中断，反之则不能； 同级中断不会被它的同级中断源所中断； 在同时收到几个同优先级的中断请求时，优先响应哪一个中 断，取决于内部的查询顺序。查询顺序次序为： 中断源 中断级别 外部中断0 最高 即：各中断源在同一 T0溢出中断 个优先级的条件下， 外部中断1 外部中断0的中断优先 T1溢出中断 权最高，串行口中断 串行口中断 最低
图5-3
特殊功能寄存器TCON的格式
12
单片机与嵌入式系统 TCON各标志位的功能： （1）IT0—选择外部中断0的触发方式： IT0=0，为(低）电平触发方式； IT0=1，为跳沿触发（下降沿）方式。 可由软件置“1”或清“0”。 （2）IE0 —外部中断0的中断请求标志位。 引脚INT0无中断请求，置IE0=0； 引脚INT0有中断请求，置IE0=1。 （3）IT1—选择外部中断1的触发方式，意义与IT0类似。
2
单片机与嵌入式系统
第5章 89C51单片机的中断系统和定时器/计数器
5.1 中断的概念 5.2 89C51的中断系统
5.2.1 89C51中断系统的结构
5.2.2 中断寄存器 5.2.3 中断处理的过程 5.2.4 中断服务子程序的设计 5.2.5 外部中断源的扩展
5.3 89C51的定时器/计数器
28
单片机与嵌入式系统
（3）串行口中断请求的撤消
响应串行口的中断后，CPU无法知道是接收中断还是发送
中断，还需测试这两个中断标志位，以判定是接收操作还是 发送操作，然后才清除。所以串行口中断请求的撤销只能使 用软件的方法，在中断服务程序中进行，即用如下指令在中 断服务程序中对串行口中断标志位进行清除：
EX0/EX1=0，禁止外部中断0/1中断。 EX0/EX1=1，允许外部中断1中断。
17
单片机与嵌入式系统 几点说明： AT89C51复位以后，IE被清“0”，所有中断请求被禁止。 IE中与各个中断源相应的位可用指令置“1”或清“0” （即SETB bit；CLR bit），也可用字节操作指令实现。 若使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位被置“1” 外，还必须使EA位置“1”。
平，置中断请求标志。
在中断服务程序返回之前，须清除外部中断请求，否则CPU 返回主程序后会再次响应中断。 （2） 跳沿触发方式 连续两次采样，一个机器周期采样到外部中断输入为高，
下一个机器周期采样为低，则置“1”中断请求标志，直到CPU 响 应此中断时，该标志才清0。这样不会丢失中断，但输 入的负冲宽度至少保持1个机器周期。