51单片机的中断系统十分重要,分为外部中断和定时器中断。本文主要详解51单片机的中断体系结构以及中断的响应过程,具体的跟随小编一起来了解一下。
51单片机的中断体系结构详解
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 。MCS-51系列单片机中断系统的机构如下:
与中断系统相关的特殊寄存器:
1)中断允许控制寄存器(IE)------ 控制各中断的开放和屏蔽
2)中断优先级控制寄存器(IP)------设置各中断的优先级
3)定时器/计数器控制寄存器(TCON)----定时器和外部中断的控制
4)串行口控制寄存器(SCON)------串行中断的控制
中断类型分为三类:
1)T0、T1是2个定时器/计数器中断,由片内定时器提供;
2)INT0、INT1是2个外部中断,由引脚P3.2和P3.2提供;
3)RX、TX为串行口中断所用,由片内串口提供。
1、(P3.2)/(P3.3)可由IT0(TCON.0)/IT1(TCON.2)选择其为低电平有效还是下降沿有效。当CPU检测到P3.2/P3.3引脚上出现有效的中断信号时,中断标志IE0(TCON.1)/IE1(TCON.3)置1,向CPU申请中断。
2、TF0(TCON.5)/TF1(TCON.7),片内定时/计数器T0/T1溢出中断请求标志。当定时/计数器T0/T1发生溢出时,置位TF0/TF1,并向CPU申请中断。
3、RI(SCON.0)或TI(SCON.1),串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时置位RI或当串行口发送完一帧串行数据时置位TI,向CPU申请中断。
1)定时器中断的使用(以定时器0为例)
……
TMOD |= 0x01 | 0x04; //使用模式1,16位计数器,使用“|”符号可以在使用多个定时器时不受影响
TH0=0xFF; //给定初值
TL0=245; //从245计数到255
EA=1; //总中断打开
ET0=1; //定时器中断打开
TR0=1; //定时器开关打开
void Timer0_isr(void) interrupt 1 using 1 //中断服务程序
{
TH0=0xFF; //重新给定初值
TL0=245;
……
}
2)外部中断的使用(以外部中断0为例)
…………
EA=1; //全局中断开
EX0=1; //外部中断0开
IT0=0; //电平触发
void ISR_Key(void) interrupt 0 using 1 //中断服务程序
{
…………
}
中断的响应过程
若某个中断源通过编程设置,处于被打开的状态,并满足中断响应的条件,而且①当前正在执行的那条指令已被执行完
1、当前末响应同级或高级中断
2、不是在操作IE,IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。
在正常的情况下,从中断请求信号有效开始,到中断得到响应,通常需要3个机器周期到8个机器周期。中断得到响应后,自动清除中断请求标志(对串行I/O端口的中断标志,要用软件清除),将断点即程序计数器之值(PC)压入堆栈(以备恢复用);然后把相应的中断入口地址装入PC,使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。
各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下:
中断源 入口地址
INT0(外部中断0) 0003H
TF0(TO中断) 000BH
INT1(外部中断1) 0013H
TFl(T1中断) 001BH
RI/TI(串行口中断) 0023H
由于各个中断入口地址相隔甚近,不便于存放各个较长的中断服务程序,故通常在中断入口地址开始的二三个单元中,安排一条转移类指令,以转入到安排在那儿的中断服务程序。以T1中断为例,其过程下如图四所示。
由于5个中断源各有其中断请求标志0,TF0,IEl,TFl以及RI/TI,在中断源满足中断请求的条件下,各标志自动置1,以向CPU请求中断。如果某一中断源提出中断请求后,CPU不能立即响应,只要该中断请求标志不被软件人为清除,中断请求的状态就将一直保持,直到CPU响应了中断为止,对串行口中断而言,这一过程与其它4个中断的不同之处在于;即使CPU响应了中断,其中断标志RI/TI也不会自动清零,必须在中断服务程序中设置清除RI/TI的指令后,才会再一次地提出中断请求。
CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成,当执行RETI中断返回指令后,断点值自动从栈顶2字节弹出,并装入PC寄存器,使CPU继续执行被打断了的程序。
下面给出一个应用定时器中断的实例。
现要求编制一段程序,使P1.0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。设单片机晶振频率
Fosc=6MHZ.
1、方法:利用定时器T0作1ms定时,达到定时值后引起中断,在中断服务程序中,使P1.0的状态取一次反,并再次定时1ms。
2、定时初值:机器周期MC=12/fosc=2us。所以定时lms所需的机器周期个数为500D,亦即0lF4H。设T0为工作方式1(16位方式),则定时初值是(01F4H)求补=FEOCH
串行端口的控制寄存器:
串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON,用以设置串行端口的工作方式、接收/发送的运行状态、接收/发送数据的特征、波特率的大小,以及作为运行的中断标志等。
①串行口控制寄存器SCON
SCON的字节地址是98H,位地址(由低位到高位)分别是98H一9FH。SCON的格式如图五所示。
SMo,SMl:
串行口工作方式控制位。
00--方式0;01--方式1;
10--方式2;11--方式3。
SM2:
仅用于方式2和方式3的多机通讯控制位
发送机SM2=1(要求程控设置)。
当为方式2或方式3时:
接收机 SM2=1时,若RB8=1,可引起串行接收中断;若RB8=0,不
引起串行接收中断。SM2=0时,若RB8=1,可引起串行接收中断;若
RB8=0,亦可引起串行接收中断。
REN:
串行接收允许位。
0--禁止接收;1--允许接收。
TB8:
在方式2,3中,TB8是发送机要发送的第9位数据。
RB8:
在方式2,3中,RB8是接收机接收到的第9位数据,该数据正好来自发
送机的TB8。
TI:
发送中断标志位。发送前必须用软件清零,发送过程中TI保持零电平,
发送完一帧数据后,由硬件自动置1。如要再发送,必须用软件再清零。
RI:
接收中断标志位。接收前,必须用软件清零,接收过程中RI保持零电平,接收完一帧数据后,由片内硬件自动置1。如要再接收,必须用软件再清零。
电源控制寄存器PCON
PCON的字节地址为87H,无位地址,PCON的格式如图六所示。需指出的是,对80C31单片机而言,PCON还有几位有效控制位。
SMOD:波特率加倍位。在计算串行方式1,2,3的波特率时;0---不加倍;1---加倍。
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