维普资讯 http://www.cqvip.com 单片机实用技术讲座（２） 第七讲 单片机的中断系统及其应用 ・严天峰・ Ｅｓ：串行中断允许位。ＥＳ＝１允许串口中断。ＥＳ＝０时禁止。 ＥＴ１：定时器／计数器允许中断位。ＥＴ１＝１。允许Ｔ１中断； ＥＴ１＝０，中断禁止。 单片机中断系统的目的是使ＣＰＵ更好地对外部或内部突发 事件做出及时响应。中断响应时ＣＰＵ将暂停正在执行的主程序 而转向中断子程序，处理完毕后再回到原断点处继续执行主程 序。这个响应突发事件的过程就是中断。下面我们就具体介绍一 下中断的概念和基本用法 ＥＸ１：外部中断１允许中断位。ＥＸ１＝１允许外部中断１； ＥＸ１＝０时禁止。 ８９Ｃ５１单片机的中断结构 在一个单片机应用系统中，引起中断的源头称为中断源。典 型的５１系列单片机有５（或６个）中断源，中断源的人口地址为 Ａ＝８ｎ＋３，其中ｎ＝０～４（或５）。典型的８９Ｃ５１单片机有５个中 断源。表１为８９Ｃ５１单片机的中断类型和人口地址。中断的级别 ＥＴ０：定时器／计数器１、０允许中断位。作用同ＥＴ１。 ＥＸ０：外部中断０中断允许位，作用同ＥＸ１。 ＥＴ２：定时器／计数器Ｔ２中断允许位。（８９Ｃ５２类型单片机才 有）。 ８９Ｃ５１单片机的中断优先级有二层，每一个中断源都可编程 为高优先级或低优先级，它由特殊功能寄存器ＩＰ所对应的位决 定。高优先级的中断源可在低优先级的中断服务程序中再次执 行中断。当系统复位时，ＩＰ寄存器的内容为零。如果ＣＰＵ同时接 有先后之分，ＣＰＵ可以优先选择最需要紧急处理的中断请求，处 表１ 中断名称 中断原因 入口地址 ｎ 外部中断０ Ｐ３．２引脚边沿触发或低电平触发 ０００３Ｈ Ｏ 定时器０中断 ＴＯ计数溢出 ０００ＢＨ １ 外部中断１ Ｐ３ ３引脚边沿触发或低电平触发 ０００ＢＨ ２ 定时器１中断 Ｔ１计数溢出 ＯＯ１ＢＨ ３ 串行口中断 串行发送或接收标志置位 ００２３Ｈ ４ 理完毕后 再响应级 收到二个不同优先级的中断请求时，将优先响应高优先级的中 断。ＩＰ寄存器的各位内容如下表： Ｘ【Ｘ ｆ Ｐｒ２ Ｉ ＰＳ【ＰＴ１｝ＰＸ１盯Ｏ ＰＸ０ 别较低的 中断请 求，这种 中断响应 的先后次序，称为中断优先级。 对于８９Ｃ５２单片机，还有一个定时器２中断，人口地址为 Ａ＝８ｎ（ｎ＝５）＋３＝４３即００２ＢＨ。中断方式的选择及标志由中断 ＰＴ２：定时器１、２中断优先级。ＰＴ２＝１时为高优先级。 ＰＳ：串行口中断优先级，ＰＳ＝１时为高优先级。 ＰＴ１：定时器１中断优先级，ＰＴ１＝１时为高优先级。 ＰＸ１：外部中断１优先级，ＰＸ１＝１时为高优先级。 ＰＴ０：定时器０中断优先级，ＰＴ０＝１时为高优先级。 ＰＸ０：外部中断０优先级，ＰＸ０＝１时为高优先级。 ｘ、ｘ：为保留位。 当中断源在ＩＰ寄存器所对应的标志位同为１或同为零时， 各中断源的优先顺序取决于ＣＰＵ 部的查询次序。即同级别的 中断响应的顺序是：外部中断Ｏ一定时器Ｏ一外部中断１一定时 器１一串行口中断一定时器２（仅８９Ｃ５２）。 方式控制寄存器ＴＣＯＮ决定。ＴＣＯＮ是一个特殊功能寄存器，地 址为８８Ｈ，可以位寻址。各位标志如下表： ＴＦ１ ｌ ＴＲ１ ＴＦ０ ＴＲ０ ＩＥ１ ＩＴ Ｉ ＩＥ０ ＩＴ０ ＴＦ１：定时器／计数器Ｔ１溢出标志。当Ｔ１溢出时，由硬件自 动置１；当执行完中断程序后。由硬件清０。 ＴＲ１：定时器／计数器Ｔ１启动控制标志位。由软件设置或清 除。ＴＲ１＝１时，启动Ｔ１；ＴＲ１＝０，停止Ｔ１。 ＴＦ０：定时器／计数器ＴＯ溢出标志，功能同ＴＦ１。 ＣＰＵ响应中断时，要将程序计数器Ｐｃ的内容压人堆栈，同 时要根据中断来源，按表１所示的人１２１地址转入相应的中断子程 序。中断服务子程序的最后一条指令是中断返回指令ＲＥＴＩ，即从 堆栈取出被压人的Ｐｃ值，从而返回到主程序的断点处继续执行 原先的程序。 ＴＲ０：ＴＯ启动控制标志位，作用同ＴＲ１。 ＩＥ１：外部中断１请求标志位。当检测到ＩＮＴＩ（Ｐ３．３引脚）上 有中断请求信号时，由硬件置１；待ＣＰＵ响应后，由硬件清０。 ＩＴ１：外部中断１方式控制标志。ＩＴ１＝０，当ＩＮＴ１（Ｐ３．３）引脚 在编制中断子程序时，首先应根据中断源的性质设定与中断 相关的寄存器的值，这些初始化的工作通常在主程序的开始进 行。初始化过程一般是这样的： 为低电平时触发外部中断１；ＩＴ１＝１，当Ｐ３．３引脚检测到下降沿 信号时，触发外部中断１。 ＩＥ０和ＩＴ０为外部中断０的中断请求和方式控制标志，作用 同外部中断１。 对于８９Ｃ５１单片机，所有的中断都可以由软件选择开放。 ＣＰＵ对每一个中断的禁止和允许，都是通过操作中断允许寄存器 ＩＥ进行的，ＩＥ寄存器地址是０Ａ８Ｈ，各位标志如下： ＥＡ ｊ ＥＴ２ Ｉ ＥＳ ＥＴ１ Ｊ ＥＸ１ ｉ ＥＴ０ ＥＸ０ （１）在有多个中断源存在时，应根据中断的重要性，设定中断 优先级寄存器ＩＰ。 （２）设置中断允许寄存器ＩＥ，置ＥＡ＝１，并根据中断来源置 位相应的标志位。 （３）设置中断控制寄存器ＴＣＯＮ，对于外部中断０、１。要选择 中断触发方式标志ＩＴ０，ＩＴ１；对于定时器中断０、１．要启动中断控 制标志位ＴＲ０，ＴＲ１。下面我们就具体介绍一下外部中断０和外 部中断１的用法，至于定时器和串行中断的用法，将在以后的讲 座中涉及。 ＥＡ：单片机总中断允许／禁止标志。ＥＡ＝１，允许开中断； ＥＡ＝０，禁止中断。 电子世界２ｏｏ２年第９期 维普资讯 http://www.cqvip.com 外部中断Ｏ和外部中断１的程序设计 外部中断０和１的中断人口地址分别为０００３Ｈ和００１ＢＨ， 依照上面介绍的中断程序的编制方法，我们将外部中断程序的设 计归纳如下： 本例在中断子程序里置ＲＳ０：１，选择 表２ ＲＳ ＲＳ０ 寄存器组 ０ ０ １ １ ０ １ ０ １ ＢＡＮＫ０ ＢＡＮＫ１ ＢＡＮＫ２ ＢＡＮＫ３ ＢＡＮＫ１寄存器组，退出中断子程序前，置 ＲＳ０：０，即在主程序里仍选择ＢＡＮＫ０寄存器 组。在做例１实验时，读者可通过仿真机全速 运行程序，当按下Ｋ３键（即Ｐ３．２为低电平 键时，４个发光二极管熄灭。 （１）设定优先级。在没有其它中断源存在时，可使用默认的 优先级，即外部中断０的优先级高于外部中断１。 （２）开中断。相应的指令为： ＥＡ：１；开总中断开关 时），应能观察到继电器动作和４个发光二极管闪烁；当释放Ｋ３ 在以前的讲座中，我们曾提到集成调试环境ＩｘＶ２内嵌了一 个单片机软件模拟仿真器，下面就针对例１介绍一下软件模拟仿 真具体的使用方法。 按以前讲座介绍的方法建立一个工程文件，并将例１的汇编 文件Ｉｎｔ．ａｓｍ填加到项目组里，编译通过后，选择Ｐｒｏｊｅｃｔ／ｏｐｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔａｒｇｅｔ’ｔａｒｇｅｔ１’，ＥＸＯ：１或ＥＸＯ：１；允许外部中断０或中断１ （３）设置中断触发方式。相应的指令为： ＩＴ０：１；或ＩＴ０：０ ＩＴ１：１；或ＩＴ１：０ 在图１所示的窗口中选择ｕｓｅ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（使用 当ＩＴ０：１时，外部中断０选择下降沿信号触发方式，即当 Ｐ３．２引脚检测到从高到低的电平跳变时，才引起中断；当ＩＴ０：０ 时，选择低电平触发方式，即只要检测到Ｐ３．２引脚为低电平，便 模拟仿真），按确定返回，这时ＩｘＶ２将选择模拟仿真方式。点击 Ｄｅｂｕｇ菜单下的ｓｔａｒｔ／ｓｔｏｐ Ｄｅｂｕｇ ｓｅｓｓｉｏｎ（开始／停止仿真）便可进 引起外部中断。如果Ｐ３．２引脚始终保持在低电平状态，ＣＰＵ将 会反复响应外部中断。ＩＴ１的用法同ＩＴ０。下面我们举例说明。 例１ 检测一个外部告警信号，当信号为低电平时，启动实 验板上的继电器，并使四个发光二极管全亮。 ＪＤＱ ＥＱＵ ＰＩ．５ ＯＲＧ ００００Ｈ ＡＪＭＰ ＭＡＩＮ ＯＲＧ ０００３Ｈ ＡＪＭＰ ＩＮＴ＿Ｏ ＯＲＧ ＯｌＯＯＨ ＭＡＩＮ：ＭＯＶ ＳＰ，＃６０Ｈ ① ：开中断 ＳＥＴＢ ＥＡ人模拟仿真方式，如图２所示。读者可按Ｆ１１键单步调测程序，并 打开Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ菜单下的Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ（中断）和Ｐｏｔｒ３、Ｐｏｒｔｌ窗口来 ＣＬＲ ＩＴＯ；外部中断为低电平触发方式 ＳＥＴＢ ＥＸＯ；开外部中断０ ＳＴＡＲＴ：ＳＥＴＢ ＪＤＱ ＭＯＶ ＰＯ．＃０ＦＦＨ 观察中断寄存器和端口电平的变化情况。本例选择低电平触发 方式，读者可依照图２，置Ｐ３．２为低电平，继续按Ｆ１１单步执行 ＡＪＭＰ ＳＴＡＲＴ ：以下为中断子程序 ＩＮＴ ＩＮＴ ：ＰＵＳＨ ＰＳＷ ＳＥＴＢ ＲＳＯ ＣＬＲ ＪＤＱ ＭＯＶ Ｐ０．＃１０１０１０１０Ｂ ＪＮＢ Ｐ３．２，Ｓ ＣＬＲ ＲＳＯ ＰＯＰ ＰＳＷ ＲＥＴＩ ＥＮＤ 例１中，主程序主要完成对中断初始化参数的设置：在中断 子程序中，请读者注意几点：一是要对一些特殊功能寄存器入栈 保护，如例１中的ＰＵＳＨ ＰＳｗ，以防止中断子程序对这些寄存器 进行修改；二是选择通用寄存器组。寄存器组的地址为００Ｈ～ １ＦＨ，共３２个字节，分成ＢＡＮＫ０～ＢＡＫ３四个寄存器组。每个寄 存器组由８个寄存器组成，分别为Ｒ０～Ｒ７，并通过程序状态字 ② 程序。这时将进入中断子程序并停在语句ＪＮＢ Ｐ３．２，Ｓ处；如果将 Ｐ３．２重新置高，将退出中断子程序返回主程序。读者可在ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｎｄｏｗｓ（输出窗口）栏中键入Ｐ０和Ｐ１，这时可观察到Ｐ０、Ｐ１端 口的变化情况。例１中，由于外部中断０选择低电平触发方式，当 ＩＮＴ０即Ｐ３．２脚始终为低电平时，ＣＰＵ将维持中断状态，读者可 以将语句ＪＮＢ Ｆ３．２ Ｓ去掉，这时例１将反复响应中断。 ＰＳｗ寄存器的ＲＳ１、ＲＳ０两位来选择当前使用的寄存器组，如表 ２所示。 在中断子程序中，为防止中断程序对寄存器组内的寄存器改 动，一般要选择与主程序不同的寄存器组。单片机上电复位时， 默认的寄存器组为ＢＡＮＫ０，即ＲＳ１＝０，ＲＳ０＝０。 ｖ２内嵌的软件模拟仿真器可以完成大多数项目的工作， ３３ 电子世界２∞２年第９期 维普资讯 http://www.cqvip.com 对于没有硬件仿真器的读者，可以采用这种方便的开发方式。仿 （ＩＮＴ１）为低电平，执行外部中断１子程序。如果在主程序里置 真调试通过后，可以将生成的ＨＥＸ格式的目标代码通过编程器 ＰＸ１：１，即设外部中断１的中断级别为高优先级，当外部中断０ 写入到单片机中。在Ｋｅｉｌ ５１编译环境中生成ＨＥＸ目标代码需要 和外部中断１同时有中断源发生时，将首先执行外部中断１的程 在Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｐｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｔａｒｇｅｔ’ｔｅｒｇｅｔｌ’中的ｏｕｔｐｕｔ窗口栏中选中 序。读者可自行实验验证。 Ｃｒｅａｔｅ ＨＥＸ Ｆｉｌｅ一栏，如图３所示。 以上我们介绍了通过 Ｖ２内嵌的模拟仿真软件调试中断的 例ｌ中外部中断为低电平触发方式，如果在主程序里置 方法，下面再配合实验板举一个具体的例子。 ＩＴ０＝１，这时外部中断为下降沿触发方式。即当Ｐ３．２引脚出现一 例３ 六位ＬＥＤ初始显示６ ６ ６ ６ ６ ６，当有外部中断信号产 个下降沿的信号，同时该信号高、低电平的保持时间至少为一个 生时，显示１ ２ ３ ４ ５ ６，并来回循环。 机器周期时，将引发外部中断。读者可修改例１并通过模拟仿真 本例中应首先按例１方式在主程序里对于中断初始化参数 方式进行测试。测试时请注意，将例１中的Ｐ３．２引脚维持在低电 进行设置，并调用显示子程序。当按下Ｋ３即Ｐ３．２脚为低电平时 平时，并不会引发中断，只有当Ｐ３．２引脚出现下降沿信号时才 进入中断子程序，将显示缓存内容改为１、２、３、４、５、６后再次调用 会再次引发中断。以上我们介绍了一个中断源的产生过程，下面 显示子程序，同时改变各个ＬＥＤ位选通线的延时循环时间，这样 举一个有２个中断源的例子。 当按下Ｋ３键时，ＬＥＤ将显示１、２、３、４、５、６，并像跑马灯一样来回 循环。部分程序如下（在本刊的网站上给出了用Ｋｅｉｌ ５１编译器编 译后的一些文件。其中．ＡＳＭ：汇编格式的源程序文件；． ｖ２： Ｋｅｉｌ ５１集成调试环境ｔｒＶｉｓｉｏｎ下的工程项目文件；．ＬＳＴ：Ｋｅｉｌ ５１ Ａ５１宏汇编后产生的列表文件；．Ｍ５１：连接定位器ＢＩ＿５１所生成 的列表文件；．ＯＢＪ：宏汇编后产生的目标文件；．ＨＥＸ：宏汇编后 产生的ＩＮＴＥＬ格式的ｌ６进制代码文件，可以将该文件用编程器 写入单片机或程序存储器）。 ★★★ ：同例１ ＭＡＩＮ：ＳＥＴＢ ＥＡ ＣＬＲ ＩＴ０ ＳＥＴＢ ＥＸ０ ＭＯＶ ６ＥＨ．＃０６ｈ ③ ＭＯＶ ６ＤＨ．＃０６ｈ ＭＯＶ ６ＣＨ．＃０６ｈ 例２ 检测两个外部告警信号，当信号为低电平时，在外部 ＭＯＶ ６ＢＨ．＃Ｏ６ｈ 中断０子程序，启动继电器，并使发光二极管闪烁，在外部中断ｌ ＭＯＶ ６ＡＨ．＃Ｏ６ｈ 子程序，释放继电器，并使发光二极管熄灭。 ＭＯＶ ６９Ｈ．＃Ｏ６ｈ ＯＲＧ ００００Ｈ ＭＯＶ ３０Ｈ，＃４ ＡＪＭＰ ＭＡＩＮ ＬＣＡＬＬ ＤＩＳ ；调用显示子程序 ＯＲＧ ０００３Ｈ ＡＪＭＰ ＭＡＩＮ ＡＪＭＰ ＩＮ１ 中断子程序 ＯＲＧ ００１３Ｈ ＩＮＴ一０：ＳＥＴＢ ＲＳ０ ＡＪＭＰ ＩＮＴ １ ＭＯＶ ６ＥＨ．＃Ｏ６ｈ ＭＡＩＮ：ＳＥＴＢ ＪＤＱ ＭＯＶ ６ＤＨ．＃Ｏ５ｈ ＭＯＶ ＰＯ．＃ＯＦＦＨ ＭＯＶ ６ＣＨ．＃Ｏ４ｈ ＳＥＴＢ ＥＡ ＭＯＶ ６ＢＨ．＃Ｏ３ｈ ＣＬＲ Ｉ Ｉ ＭＯＶ ６ＡＨ，＃Ｏ２ｈ ＣＬＲ ＩＴ１ ＲＥＰ：ＭＯＶ ３０Ｈ，＃１００ ６９Ｈ删 辜 ＳＥＴＢ ＥＸ０ ＬＣＡＬＬ ＤＩＳ ＳＥＴＢ ＥＸ１ ＪＮＢ Ｐ３．２ ＲＥＰ ＨＥＲＥ：ＡＪＭＰ ＨＥＲＥ ＣＬＲ ＲＳ０ ；外部中断０子程序 ＲＥ，ｎ ＩＮＴ一０：ＣＬＲ ＪＤＱ 显示子程序略 ＭＯＶ ＰＯ．＃１０１０１０１０Ｂ ８９Ｃ５１单片机有两个外部中断源，如果要采集多个外部告警 ＲＥＴＩ ；外部中断１子程序 信号时，可通过硬件扩展中断。如图４所示，利用Ｐｌ端口的两个 ＩＮＴ一１：ＳＥＴＢ ＪＤＱ Ｉ／Ｏ口和一个“与门”，便可在ＩＮＴ０上产生２个外部中断信号。设 ＭＯＶ ＰＯ．＃ＯＦＦＨ 外部告警信号为低电平，当无外部告警信号时，由于Ｐｌ端口内部 ＲＥＴＩ 有上拉电阻，平时“与门”输入信号为高电平，不引起中断。当告 ＥＮＤ 警发生时，“与门”输入信号为低，ＩＮＴＯ同时为低将导致中断发 用ｐＮ２模拟上述程序时，应先置Ｐ３．２引脚为低电平，执行 生。程序中应根据Ｐｌ＿ｌ、Ｐ１．０引脚状态来分别处理相应的中断 外部中断０子程序，接着恢复Ｐ３．２脚为高电平，并置Ｐ３．３脚 子程序。 电子世界２００２年第９期
