2012 第四章 定时与中断系统
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第4章中断、定时器与串行通信
RL A
;左环移一位
MOV B, A
;回送
RETI ⑥
;中断返回
第5章 输入/输出、 中断、 定时与串行通信
课堂练习
1. 请分别写出8031旳5个中断源及其中断入口地址。 2. 请写出与中断有关旳寄存器及其有关位旳定义。
第5章 输入/输出、 中断、 定时与串行通信
4.2 定时/计数器
对于定时/计数器来说,不论是独立旳定时器芯片还 是单片机内旳定时器,大都有下列特点：
第5章 输入/输出、 中断、 定时与串行通信 图4―5 定时/计数器与TMOD、TCON旳构造框图
第5章 输入/输出、 中断、 定时与串行通信
4.2.2 定时/计数器旳有关特殊功能寄存器
MCS-51单片机有2个特殊功能寄存器TMOD和 TCON:TMOD用于设置T/C旳工作方式;TCON用于控制 定时器T0、T1旳开启与停止,并包括了定时器旳状态。
4.1.2 中断源 所谓中断源就是引起中断旳事件,亦即是什么部件
要求中断。
对于多种计算机来说,其中断源旳允许数目是不同 旳,例如Z80允许128个中断源(不涉及非屏蔽中断),而 8086/8088则允许256个中断源。MCS-51单片机相对来 说较为简朴,只提供了5个中断源：
2个外部中断祈求 /INT0和/INT1 2个片内定时器/计数器T0和T1旳溢出中断祈求 TF0和TF1 1个串行口中断祈求TI或RI(合为一种中断源)。
方式。 M1M0：T/C工作方式定义位,其详细定义方式如表5―4所示。
表4―4 定时/计数器工作方式
第5章 输入/输出、 中断、 定时与串行通信
GATE：门控制位,用于控制定时器旳开启是否受外部 中断源信号旳影响。GATE=0时,与外部中断无关,由TRx 位控制开启。GATE=1时,由控制位TRx和引脚信号共同控 制开启。
第四章 中断系统
第四章 单片机的中断系统
4.1.1 程序控制的查询方式
执行过程为：查询→等待→数据传送，等到下一次数据 传送时则重复上述过程。可以解决CPU与外部I/O设备 交换信息时存在的速度匹配问题。在此传送方式中，以 CPU为主动方，I/O设备为被动方。 优点：程序编制简单，易于实现 缺点：效率低，浪费CPU资源
第四章 单片机的中断系统
3.中断的功能和特点
（1）分时操作，提高了CPU的工作效率，实现了CPU 和外部设备的并行工作 （2）实现实时控制 （3）便于处理突发故障，提高系统可靠性。 （4）能使用户通过键盘发出请求，随时可以对运行中 的计算机进行干预。
第四章 单片机的中断系统
4.2 MCS-51的中断控制系统
（2）用位操作指令
S ETB EX0 S ETB EX1 S ETB EA ； 外部中断 0 允许中断 ； 外部中断 1 允许中断 ； CPU 开放中断
第四章 单片机的中断系统
4.中断优先级控制寄存器（IP）
8051 有两个中断优先级，即高优先级和低优先级，每个中断源都可设置为高或低 优先级，以便 CPU 对所有的中断实现两级中断嵌套。 8051 内部中断系统对各中断源的中断优先级有一个统一的规定，称为自然优先级（也 称为系统缺省优先级）
中断源 外部中断 0 定时器/计数器 T0 外部中断 1 定时器/计数器 T1 串行口中断 中断标志 IE0 TF0 IE1 TF1 TI，RI 缺省优先级 最高 ↓ ↓ ↓ 最低
8051 单片机的中断优先级采用了自然优先级和人工设置高、低优先级的策略，中断被 人工设置为同一级别时，就由自然优先级确定。开机时，每个中断都处于低优先级，中断 优先级可以通过程序来设定，由中断优先级寄存器 IP 来统一管理。
第四章 中断系统
微机原理及应用第四章MCS-51单片机的中断系统4.1 中断的概念中断：在计算机执行程序的过程中，由于内部或外部事件，向CPU 发出服务请求，CPU 响应后，暂时中止正在执行的程序，而转入执行服务程序，待服务程序执行完后，再回到原来被中断的地方，继续执行原来的程序。
这一过程称为中断。
中断源：产生中断请求的信号源称为中断源。
中断优先级：在多个中断源同时发出中断请求时，为解决中断源的处理顺序问题而设定的优先处理级别。
中断嵌套：高级中断源能中断低级中断的中断处理称为中断嵌套。
中断请求主程序中断服务程序RETIP2高级低级主程序RETI RETI中断中断4.2 中断系统结构及中断控制P3PCPC矢量地址硬件查询自然优先级矢量地址硬件查询自然优先级101010110PX0PT0PX1PT1PSEX0ET0EX1ET1ESEAIEIP TCON IE0TF0IE1TF1TI RI ≥1SCONIT0=0IT0=1IT1=0IT1=0INT0INT1T1T0TX RX中断标志高级中断请求低级中断请求优先级源允许总允许4.2.1 中断源和中断请求标志1.中断源(有5个中断源)(1)两个外部中断中断源外部中断0外部中断1中断输入端INT0 (P3.2)INT1 (P3.3)中断标志IE0IE1电平触发IT0 = 0IT1 = 0跳变触发IT0 = 1IT1 = 1(2) 3个内部中断源中断源定时器/计数器0 (T0)定时器/计数器1 (T1)串行口(S)中断标志TF0TF1发送接收TIRIP42.定时器/计数器控制寄存器TCONTCON 的格式：IE0、IE1：分别是INT0 和INT1的中断标志。
当引脚P3.2或P3.3上出现低电平或负跳变时，由硬件使相应的中断标志置位。
使IE0=1或IE1=1，向CPU 申请中断。
CPU 响应中断后，若采用跳变触发方式，中断标志可由硬件自动清0。
若采用电平触发，则中断标志不能由硬件清0。
片微机原理第四章42定时、中断、串行
中断是计算机系统中一种非常重要的机制，它能够使CPU更 加高效地处理各种事件，提高计算机系统的实时性和响应性 。
中断的分类
按触发方式可分为硬件中断和软件中断。硬件中断是由硬 件设备产生的中断，如键盘、鼠标、网卡等；软件中断是 由程序中某些特定指令产生的中断，如系统调用、异常等 。
按优先级可分为高优先级中断和低优先级中断。高优先级 中断是指那些需要立即处理的紧急事件，如实时任务、硬 件故障等；低优先级中断是指那些可以稍后处理的非紧急 事件，如用户输入、定时器溢出等。
联系
协同工作
在实际应用中，定时器、中断和串行通信可以协同工作，例如在串行通信中，可以通过定时器控制数据的发送时间，同时利 用中断处理机制来响应通信过程中的事件。
联系
相互补充
定时器、中断和串行通信各自具有优势和局限性，在实际应用中可以相互补充，以满足复杂系统的需 求。例如，在实时控制系统中，可以利用定时器和中断来实现快速响应，同时通过串行通信实现远程 数据传输和控制。
GPS定位系统
GPS定位系统通过串行通信与卫星进 行数据交换，接收卫星信号并计算出 经纬度等位置信息。
谢谢观看
在实时处理中，中断可以用于实现实时 任务的调度和执行，保证实时任务能够 在规定的时间内得到处理。
在多任务调度中，中断可以用于实现任 务切换和进程调度，保证各个任务能够 得到公平合理的执行机会。
03
串行通信原理
串行通信的基本概念
串行通信
指数据在单条线路上逐位进行传输，与并行通信 相对。
数据格式
包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
片微机原理第四章42定时、中断、 串行
目录
• 定时器原理 • 中断原理 • 串行通信原理 • 定时器、中断、串行通信的比较与联系 • 实际应用案例分析
中断的分类
按触发方式可分为硬件中断和软件中断。硬件中断是由硬 件设备产生的中断，如键盘、鼠标、网卡等；软件中断是 由程序中某些特定指令产生的中断，如系统调用、异常等 。
按优先级可分为高优先级中断和低优先级中断。高优先级 中断是指那些需要立即处理的紧急事件，如实时任务、硬 件故障等；低优先级中断是指那些可以稍后处理的非紧急 事件，如用户输入、定时器溢出等。
联系
协同工作
在实际应用中，定时器、中断和串行通信可以协同工作，例如在串行通信中，可以通过定时器控制数据的发送时间，同时利 用中断处理机制来响应通信过程中的事件。
联系
相互补充
定时器、中断和串行通信各自具有优势和局限性，在实际应用中可以相互补充，以满足复杂系统的需 求。例如，在实时控制系统中，可以利用定时器和中断来实现快速响应，同时通过串行通信实现远程 数据传输和控制。
GPS定位系统
GPS定位系统通过串行通信与卫星进 行数据交换，接收卫星信号并计算出 经纬度等位置信息。
谢谢观看
在实时处理中，中断可以用于实现实时 任务的调度和执行，保证实时任务能够 在规定的时间内得到处理。
在多任务调度中，中断可以用于实现任 务切换和进程调度，保证各个任务能够 得到公平合理的执行机会。
03
串行通信原理
串行通信的基本概念
串行通信
指数据在单条线路上逐位进行传输，与并行通信 相对。
数据格式
包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。
片微机原理第四章42定时、中断、 串行
目录
• 定时器原理 • 中断原理 • 串行通信原理 • 定时器、中断、串行通信的比较与联系 • 实际应用案例分析
第四章 42定时、中断、串行
14
8051中断系统结构
15
4.2.3 中断响应的条件及响应过程
中断源发出中断请求后，要得到CPU的响应是有条件的。 基本条件如下： 首先中断源要发出中断请求，即把中断标志寄存器TCON、 SCON相应位置“1”。 中断总允许位EA＝1，CPU允许响应中断申请。 IE寄存器相应中断允许位置“1”，允许该中断源发出中断申 请，进行中断。 没有更高一级中断响应。
9
二、中断优先级控制寄存器IP（B8H）
中断优先级： 根据每个中断源的重要程度和中断请求的紧急程度，事先排好一 个响应中断的顺序,这个顺序叫中断优先级。 1．自然优先级（机器内预先安排好的中断顺序） 外部中断0（ INT0 ） 最高级 定时器T0中断 外部中断1( INT1 ) 定时器T1中断 串行口中断 最低级
ES、ET1、EX1、ET0、EX0某位为“l”，则允许相应中断源中 断，为“0”则禁止该中断源中断(该中断被屏蔽)。 EA是5个中断源的总控制位。EA=1允许有中断，但具体允许哪 一个中断源中断，还要看相应控制位是否为“1”。若EA＝0禁 止全部中断，即使五个中断源相应控制位为“1”也不能响应中 13 断请求。
中断处理
中断返回
17
例如，定时器T0溢出时发出中断申请，把TCON中的溢出标 志位TF0置“1”。 此时若无更高级中断被响应，而且EA＝l、ET0＝l(EA、 ET0在T0初始化时已设置好)。这时满足了CPU响应T0中断 的条件，则立刻响应中断，通过中断地址入口转去执行T0 中断服务程序。 当一切条件都满足时，CPU是否一定会立即响应中断呢？或者 说每次响应中断的时间是否是固定的呢？ 中 断 受 阻 情 况 正在执行一条指令的过程中，不能响应中断； 在执行RETI或读写IE或IP之后，不能马上响应中 断请求，至少在执行一条其它指令之后才会响应。
8051中断系统结构
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4.2.3 中断响应的条件及响应过程
中断源发出中断请求后，要得到CPU的响应是有条件的。 基本条件如下： 首先中断源要发出中断请求，即把中断标志寄存器TCON、 SCON相应位置“1”。 中断总允许位EA＝1，CPU允许响应中断申请。 IE寄存器相应中断允许位置“1”，允许该中断源发出中断申 请，进行中断。 没有更高一级中断响应。
9
二、中断优先级控制寄存器IP（B8H）
中断优先级： 根据每个中断源的重要程度和中断请求的紧急程度，事先排好一 个响应中断的顺序,这个顺序叫中断优先级。 1．自然优先级（机器内预先安排好的中断顺序） 外部中断0（ INT0 ） 最高级 定时器T0中断 外部中断1( INT1 ) 定时器T1中断 串行口中断 最低级
ES、ET1、EX1、ET0、EX0某位为“l”，则允许相应中断源中 断，为“0”则禁止该中断源中断(该中断被屏蔽)。 EA是5个中断源的总控制位。EA=1允许有中断，但具体允许哪 一个中断源中断，还要看相应控制位是否为“1”。若EA＝0禁 止全部中断，即使五个中断源相应控制位为“1”也不能响应中 13 断请求。
中断处理
中断返回
17
例如，定时器T0溢出时发出中断申请，把TCON中的溢出标 志位TF0置“1”。 此时若无更高级中断被响应，而且EA＝l、ET0＝l(EA、 ET0在T0初始化时已设置好)。这时满足了CPU响应T0中断 的条件，则立刻响应中断，通过中断地址入口转去执行T0 中断服务程序。 当一切条件都满足时，CPU是否一定会立即响应中断呢？或者 说每次响应中断的时间是否是固定的呢？ 中 断 受 阻 情 况 正在执行一条指令的过程中，不能响应中断； 在执行RETI或读写IE或IP之后，不能马上响应中 断请求，至少在执行一条其它指令之后才会响应。
第4章中断、 定时与串行通信
机申请中断。
第4章 中断、 定时与串行通信
图4―2 外部中断请求(电平方式)的撤除
第4章 中断、 定时与串行通信
4.1.7 中断程序举例
在中断服务程序编程时,首先要对中断系统进行初 始化 , 也就是对几个特殊功能寄存器的有关控制位进 行赋值。具体来说,就是要完成下列工作： (1)开中断和允许中断源中断; (2)确定各中断源的优先级; (3) 若是外部中断 , 则应规定是电平触发还是边沿 触发。
要3个机器周期才开始执行中断服务程序。
第4章 中断、 定时与串行通信
4.1.5 MCS-51单片机的中断系统
MCS-51 系列单片机的中断系统属于 8 位单片机中 功能较强的1种中断系统,它可以提供5个中断源,每个中 断源有两个中断优先级别可供选择,可实现两级中断服 务程序嵌套。此外,所有中断均可由软件设定为允许中 断或禁止中断，也就是说,用户可以用关中断指令(或复 位)来屏蔽所有的中断请求,也可以用开中断指令使CPU 接受中断请求。MCS-51单片机的中断系统结构示意图 如图4―1所示。
口发送器正在向 CPU 申请中断。值得注意的是当 CPU
响应该中断后,转向中断服务程序时并不复位TI,TI必须 由用户在中断服务程序中用软件清0(可用CLRTI或其它 指令)。
第4章 中断、 定时与串行通信
RI ：串行口接收中断标志。若串行口接收器允许
接收并以方式0工作,则每当接收到第8位数据时置位RI; 若以方式 1、 2 、3 工作 , 且 SM2=0 时 ,则每当接收器接收 到停止位的中间时置位RI;当串行口以方式2或方式3工 作,且SM2=1时,仅当接收到的第9位数据RB8为1后,同时 还要接收到停止位的中间时置位RI。RI为1表示串行口 接收器正向CPU申请中断,同样RI必须由用户在中断服 务程序中清0。8031复位后,SCON也被清0。
第4章中断系统和定时计数器精选精品文档
其他几位的含义及用法见第5章。
4.1.4 中断响应
1.中断响应条件
• 无同级或高级中断正在服务 • 有中断请求信号 • 相应的中断源已打开，即EA=1，中断源
对应中断允许位也为1。 • 当前的指令周期已经结束 • 如果当前指令为RETI或访问IE和IP的指令，
至少还要再执行完一条指令。
2.中断响应过程
1
0
0
0
1 1
产生A相掉电状态信号送 入P1.0
在中断服务程序中 对该引脚输出1
(2)软件设计
ORG 0000H
LJMP MAIN ；跳至主程序
ORG 0013H ；的中断入口地址
LJMP TEST ；转至中断服务程序
ORG 0100H
MAIN：MOV P1，#15H；P1.0、P1.2、P1.4作输入；P1.1、P1.3、P1.5输出0
4.1 中断系统
4.1.1中断系统的基本概念
1.中断的概念 （1）现实生活中的中断：
某人看书——某人正在处理一件事A
中断请求
电话铃响——出现另一件须立即解决的事B
暂停看书——中止A
书中作记号——记录断点，便于接续
电话谈话——处理B
中断响应
保护断点
继续看书——继续A的工作
中断返回
4.1.1中断系统的基本概念
说明 从P3.2引脚引入的那 向外些C部P部中U件申断请可申中以请 定时器T0溢出时引断发呢中？断申请
从P3.3引脚引入的外部中断申请
定时器T1溢出时引发中断申请 一次串行发送或接收完成后，发出中断申 请
4.1.3 中断控制——中断的控制“工具”
单片机通过对4个特殊功能寄存器实施中断控制：
• 中断允许寄存器IE • 中断优先级寄存器IP • 定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON • 串口控制寄存器SCON
4.1.4 中断响应
1.中断响应条件
• 无同级或高级中断正在服务 • 有中断请求信号 • 相应的中断源已打开，即EA=1，中断源
对应中断允许位也为1。 • 当前的指令周期已经结束 • 如果当前指令为RETI或访问IE和IP的指令，
至少还要再执行完一条指令。
2.中断响应过程
1
0
0
0
1 1
产生A相掉电状态信号送 入P1.0
在中断服务程序中 对该引脚输出1
(2)软件设计
ORG 0000H
LJMP MAIN ；跳至主程序
ORG 0013H ；的中断入口地址
LJMP TEST ；转至中断服务程序
ORG 0100H
MAIN：MOV P1，#15H；P1.0、P1.2、P1.4作输入；P1.1、P1.3、P1.5输出0
4.1 中断系统
4.1.1中断系统的基本概念
1.中断的概念 （1）现实生活中的中断：
某人看书——某人正在处理一件事A
中断请求
电话铃响——出现另一件须立即解决的事B
暂停看书——中止A
书中作记号——记录断点，便于接续
电话谈话——处理B
中断响应
保护断点
继续看书——继续A的工作
中断返回
4.1.1中断系统的基本概念
说明 从P3.2引脚引入的那 向外些C部P部中U件申断请可申中以请 定时器T0溢出时引断发呢中？断申请
从P3.3引脚引入的外部中断申请
定时器T1溢出时引发中断申请 一次串行发送或接收完成后，发出中断申 请
4.1.3 中断控制——中断的控制“工具”
单片机通过对4个特殊功能寄存器实施中断控制：
• 中断允许寄存器IE • 中断优先级寄存器IP • 定时/计数器及外部中断控制寄存器TCON • 串口控制寄存器SCON