单片机原理及应用技术项目化教程 项目三

图3-1 单片机中断过程示意图
此处需要注意两点，分别是：保护断点和保护现场。 保护断点指的是当CPU响应外设提出的中断请求时，在 转入中断服务程序之前，把主程序断点(程序计数器PC的当 前值)保存起来，以便中断服务程序执行结束返回到主程序 后，从断点处又开始继续执行主程序。
保护现场指的是CPU执行中断处理程序时，可能要使用 主程序中使用过的累加器、寄存器或标志位，为了使这些单 元的值在中断服务程序中不被冲掉，在进入中断服务程序前， 要将有关寄存器保护起来。中断服务程序执行完时，还必须 恢复原寄存器的内容及原程序中断处的地址，即恢复现场和 恢复断点。
(1) 各中断控制寄存器的每一位的值如何确定？ (2) 采用何种中断信号？如何处理该中断过程？ (3) 按键按下后，中断如何响应？ (4) 中断服务程序如何编写？
3.3 项目支撑知识链接
3.3.1 中断系统概述
1．中断的概念 在现实生活中，往往会遇到这样的事情：你在看书—电 话响了—接电话—通话完毕—从刚才停止的地方继续看书。 这是一个典型的中断现象，为什么会出现此现象呢？就是因 为当你正做一件事情(看书)时，突然出现了一个重要的事情 要处理(接电话)，而一个人又不能同时完成两项任务，这时 就必须采取穿插着去做的方法来实现。
模块3 中断控制的花样彩灯设计
3.1 项目描述 3.2 项目目的与要求 3.3 项目支撑知识链接 3.4 项目实施 项目小结 项目拓展技能与练习
【项目导入】 早期的单片机系统中并没有引入中断机制，随着工业技 术的发展，要求在工业控制系统中能实时、快速、准确地处 理一些突发事件，由此促使了中断技术的出现。如今中断技 术在单片机中的应用越来越广泛。在此，我们通过设计一个 项目—中断控制的花样彩灯，让同学们掌握中断技术在单片 机中的使用。
(4) 实现人机交互。用户需要对单片机的工作进行干预 时，可以通过按键请求使单片机按照用户的意图进行工作。
3.3.2 中断的处理过程
1．中断源 89C51系列单片机有5个中断源：(P3.2)，(P3.3)，定时 器/计数器T0、T1的溢出中断，串行端口的发送(TXD)和接 收(RXD)中断(只占一个中断源)。下面分别作一介绍。
(1) INT0 (P3.2)：外部中断0请求信号输入引脚。可 由IT0(TCON.0)选择其为低电平有效还是下降沿有效。当 CPU检测到P3.2引脚上出现有效的中断信号时，中断标志 IE0(TCON.1)置1，开始向CPU申请中断。
(2) INT1(P3.3)：外部中断1请求信号输入引脚。可由 IT1(TCON.2)选择其为低电平有效还是下降沿有效。当 CPU检测到P3.3引脚上出现有效的中断信号时，中断标志 IE1(TCON.3)置1，开始向CPU申请中断。
【项目目标】 1. 知识目标 (1) 理解中断的概念； (2) 熟悉单片机的中断结构和控制； (3) 理解中断控制寄存器的各位含义； (4) 掌握中断的处理过程。 (5) 掌握C51中断函数的定义。
2. 能力目标 (1) 编程中会使用中断各寄存器； (2) 掌握中断的入口地址的安排； (3) 能运用C51语言编写中断应用程序。
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2．89C51中断系统的结构 89C51系列单片机的中断系统有5个中断源，分别是、、 T0、T1和串行端口。4个中断控制寄存器TCON、SCON、 IE、IP用于控制中断类型、锁存中断标志以及控制中断的开 /关和中断源的优先级别。5个中断源有两个优先级，可实现 二级中断服务嵌套，由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄 存器IE控制CPU是否响应中断请求，由中断优先级寄存器IP 安排各中断源的优先级，同一优先级内各中断同时提出中断 请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。
与生活中的中断现象相似，在单片机执行程序的过程中， 由于内部或者外部发生某一突发事件去请求CPU处理(中断 发生)；CPU暂时中断当前程序的执行，转去处理所发生的 事件(中断响应和中断服务)；待处理完毕后，再返回来执行 原来被中断的程序(中断返回)。这一处理过程称为中断。
在中断系统中，常用到以下几个概念：CPU正常情况下 运行的程序称为主程序；向CPU提出中断申请的设备称为中 断源；中断源向CPU所发出的请求中断的信号称为中断请求； CPU在满足条件的情况下，接受中断申请，终止现行的执行 转而为申请中断的对象服务称为中断响应；为服务对象服务 的程序称为中断服务程序；现行程序被中断的地址称为断点； 中断服务程序结束后，返回到原来的程序称为中断返回。单 片机中断过程示意图如图3-1所示。
3.1 项 目 描 述
单片机的中断技术在工业控制与测量领域有着广泛的 应用。本项目通过用一个按键产生的中断信号来控制花样彩 灯的闪亮方式。通过该项目的学习，学生可掌握单片机中断 的基本概念、中断的处理过程以及中断服务程序的编写，为 以后单片机系统的开发奠定扎实的基础。
3.2 项目目的与要求
本项目采用外部中断方式控制彩灯的运行，通过按动 按键产生中断，使得彩灯以三种方式闪亮。项目在实施过程 中需要解决以下关键问题：
(2) 处理故障。把那些可以预知的故障(如除数为0、掉 电等)作为中断源，编制相应的故障处理中断服务程序，这 样当故障发生时，CPU就能及时发现并自动进行处理。
(3) 实现实时控制。在实时测控系统中，要求单片机能 对现场的许多随机参数、信息进行快速分析、运算并及时处 理，而中断机制正好满足了这种在任何时刻提出处理请求的 实时控制。
89C51单片机的中断系统包括中断请求标志位(在相关的 特殊功能寄存器中)、中断允许寄存器IE、中断优先级寄存 器IP及内部硬件查询电路，如图3-2所示，图中反映出了 89C51单片机中断系统的功能和控制情况。
图3-2 89C51中断系统内部结构图
3．中断的功能 随着计算机技术的应用，人们发现中断技术不仅解决了 快速主机与慢速I/O设备的数据传送问题，而且还具有如下 功能： (1) 提高CPU的工作效率。中断请求发生于时间不确定 的事件(如定时时间到的处理)中，在中断请求发生时需要 CPU暂停当前的工作。因此采用中断技术使CPU避免了不必 要的等待和查询，大大提高了CPU的工作效率，实现了CPU 与外围部件或外部设备的并行工作。