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MCS－51單片機(jī)中斷系統(tǒng)及應(yīng)用 【本章提要】本章介紹MCS－51單片機(jī)重要功能硬件中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口的工作原理及應(yīng)用。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，熟悉中斷的基本概念；掌握中斷系統(tǒng)的硬件組成和中斷系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)、初始化編程的設(shè)計(jì)方法；掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口的結(jié)構(gòu)工作原理與應(yīng)用。 中斷計(jì)數(shù)流水燈電路 【項(xiàng)目任務(wù)】 本項(xiàng)目采用外部中斷方式實(shí)現(xiàn) 0～9 循環(huán)計(jì)數(shù)和流水燈控制電路。在單片機(jī) I/O 口連接一個(gè)按鍵，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，單片機(jī)電路進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù)；當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，計(jì)數(shù)停止，單片機(jī)控制流水燈點(diǎn)亮。當(dāng)流水燈點(diǎn)亮兩輪后，計(jì)數(shù)按照中斷時(shí)的計(jì)數(shù)值繼續(xù)計(jì)數(shù)。 通過(guò)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作，熟悉單片機(jī)中斷的基本概念，掌握MCS－51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、外部中斷的基本原理和應(yīng)用。 4．2．1 問(wèn)題的提出——中斷的概念 中斷是指計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某一程序的過(guò)程中，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)、外的某種原因而必須終止原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去完成相應(yīng)緊迫任務(wù)的處理程序，待處理結(jié)束之后再返回繼續(xù)執(zhí)行被中斷原程序的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為中斷系統(tǒng)。 中斷方式是單片機(jī)提高工作效率的最佳途經(jīng)，掌握中斷技術(shù)是學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的重要內(nèi)容之一。 4．2．2 中斷響應(yīng)過(guò)程 主程序運(yùn)行響應(yīng)中斷時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC的值稱(chēng)為斷點(diǎn)；中斷程序的地址稱(chēng)為中斷程序入口；響應(yīng)中斷后執(zhí)行的程序稱(chēng)為中斷服務(wù)程序；中斷程序執(zhí)行完返回?cái)帱c(diǎn)重新執(zhí)行主程序稱(chēng)為中斷返回。 中斷檢測(cè) 由于中斷發(fā)生時(shí)間是隨機(jī)的，因此程序的斷點(diǎn)是不確定的。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)產(chǎn)生時(shí)，低電平向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣是否為0，如果為0中斷標(biāo)志自動(dòng)將IE0置1，如圖4－4所示。 中斷入口 4．2．3 MCS－51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1. 5個(gè)中斷源 1． ：外部中斷0請(qǐng)求，由P3.2腳輸入。它受外部電路控制實(shí)現(xiàn)中斷0請(qǐng)求，由P3.2腳輸入。通過(guò)IT0位來(lái)決定中斷請(qǐng)求信號(hào)是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號(hào)有效，則向CPU申請(qǐng)中斷，并建立IE0標(biāo)志。 2． ：外部中斷1請(qǐng)求，由P3.3腳輸入。通過(guò)IT1位來(lái)決定是低電平有效還是下降沿有效。一旦輸入信號(hào)有效，則向CPU申請(qǐng)中斷，并建立IE1標(biāo)志。 3．T0 ：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求。當(dāng)T0工作在計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖從P3.4腳輸入。當(dāng)定時(shí)器T0產(chǎn)生溢出時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位置位（由硬件自動(dòng)執(zhí)行），請(qǐng)求中斷處理。 1. 5個(gè)中斷源 4．T1：定時(shí)器T1溢出中斷請(qǐng)求。當(dāng)T1工作在計(jì)數(shù)狀態(tài) 時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖從P3.5腳輸入。當(dāng)定時(shí)器T1產(chǎn)生溢出時(shí)，定時(shí)器T1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位（TCON.7）置位（由硬件自動(dòng)執(zhí)行），請(qǐng)求中斷處理。 5．RX/TX：串行中斷請(qǐng)求。當(dāng)接收或發(fā)送完一串行幀時(shí)，內(nèi)部串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志位RI（SCON.0）或TI（SCON.1）置位（由硬件自動(dòng)執(zhí)行），請(qǐng)求中斷。串行口應(yīng)用時(shí)，一般是RX、TX同時(shí)使用，相互配合完成串行數(shù)據(jù)傳輸工作。 2. 4個(gè)中斷有關(guān)的控制寄存器 （1）中斷控制寄存器TCON 中斷控制寄存器TCON有兩個(gè)作用，即除了控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出中斷外，還控制外部中斷的觸發(fā)方式和鎖存外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TCON字節(jié)地址為88H，可位尋址，位地址范圍為88H～8FH。 2. 4個(gè)中斷有關(guān)的控制寄存器 3． 3 級(jí)中斷控制開(kāi)關(guān)設(shè)置 1. 第一級(jí)開(kāi)關(guān)——中斷觸發(fā)方式開(kāi)關(guān) IT0/IT1=1時(shí)， 外部中斷信號(hào)取下降沿觸發(fā)方式。 IT0/IT1=0時(shí)， 外部中斷信號(hào)取電平觸發(fā)方式，低電平維持時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，一個(gè)中斷申請(qǐng)會(huì)引發(fā)多個(gè)中斷，因此必須采用措施撤消中斷申請(qǐng)。 2. 第二級(jí)開(kāi)關(guān)——中斷允許和開(kāi)放中斷開(kāi)關(guān) 五個(gè)中斷源各有一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)軟件對(duì)IE的某位置1操作，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)中斷允許開(kāi)關(guān)閉合，于是某個(gè)中斷申請(qǐng)被允許。注意，無(wú)論哪個(gè)或哪幾個(gè)中斷被允許，能否實(shí)現(xiàn)中斷還必須開(kāi)放總中斷，即用軟件設(shè)置EA=1。 3．第三級(jí)開(kāi)關(guān)——中斷優(yōu)先級(jí)開(kāi)關(guān)設(shè)置 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP的字節(jié)地址是B8H，可以字節(jié)尋址，也可以位尋址。各位定義如下： 圖4—8 中斷優(yōu)先寄存器IP各位定義 2. 中斷服務(wù)子程序的結(jié)構(gòu) （1） 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) 主程序使用一些常用特殊功能寄存器和工作存儲(chǔ)器，例如ACC、DPTR、Rn等。一般在中斷服務(wù)程序中可能也要應(yīng)用這些常用的特殊功能寄存器、工作寄存器，執(zhí)行中斷程序之前，必須將這些單元的內(nèi)容保存起來(lái)，這樣在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序返回主程序是能夠恢復(fù)這些單元的內(nèi)容，使主程序能夠繼續(xù)按照中斷前的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行。 （2）中斷服務(wù)程序主體 中斷服務(wù)程序主體是中斷系統(tǒng)中獨(dú)立的子程序，根據(jù)中斷的要求來(lái)設(shè)計(jì)。 （3）恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 為了使中斷服務(wù)程序返回主程序能夠繼續(xù)執(zhí)行主程序，中斷返回之前必須恢復(fù)堆棧的數(shù)據(jù)到原工作寄存器中。注意堆棧操作必須遵循后進(jìn)先出的原則。 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的指令有POP。 （4）中斷返回 中斷服務(wù)程序返回指令必須是RETI。CPU執(zhí)行RETI時(shí)自動(dòng)從SP中取回?cái)帱c(diǎn)地址，繼續(xù)執(zhí)行主程序。 【例4－2】某中斷系統(tǒng)使用作外部中斷控制端，低電平觸發(fā)方式，設(shè)中斷服務(wù)子程序名為EXINT0 ，試寫(xiě)出其初始化程序。 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP EXINT0 ORG 0100H MAIN： …… ；主程序 CLR IT0 ；設(shè)置為電平觸發(fā)方式 SETB EX0 ；允許中斷 SETB EA ；開(kāi)中斷 …… EXINT0：…… ；中斷服務(wù)子程序 RETI ；中斷返回 …… END 4．2．5 中斷計(jì)數(shù)流水燈硬件電路設(shè)計(jì) 中斷方式計(jì)數(shù)流水燈電路如圖4－10所示，單片機(jī)P2口接一共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示器，實(shí)現(xiàn)0～9的循環(huán)計(jì)數(shù)顯示。P0口接8個(gè)LED作流水燈，圖中電阻均為限流電阻。中斷由P3.2口（INT0）上連接一個(gè)開(kāi)關(guān)SW1，作外部中斷控制信號(hào)。發(fā)光二極管D9是指示開(kāi)關(guān)狀態(tài)而設(shè)立的。 當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，單片機(jī)運(yùn)行循環(huán)計(jì)數(shù)主程序；當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，單片機(jī)運(yùn)行流水燈中斷程序，執(zhí)行完中斷程序后返回繼續(xù)執(zhí)行計(jì)數(shù)顯示主程序。EBg紅軟基地

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