中斷系統結構及如何設置中斷

本文轉載自查看原文 2020-03-17 15:51 1094 單片機-中斷控制

51單片機中，i中斷分高低兩個優先級，高優先級的中斷能打斷低優先級的中斷。
但同級中斷是不能打斷同級中斷的！無論該中斷函數有多長，在執行到一半這個中斷又發生了，還是要等到該中斷函數執行完畢，並再執行了一條主程序指令后才會再次進入該中斷。

80C51中斷系統的結構

80C51的中斷系統有5個中斷源（8052有 6個）， 2個優先級，可實現二級中斷嵌套。

1、（P3.2）（外部中斷0引腳）可由IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.2引腳上出現有效的中斷信號時，中斷標志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請中斷。

2、(P3.3）（外部中斷1引腳）可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當CPU檢測到P3.3引腳上出現有效的中斷信號時，中斷標志IE1(TCON.3)置1,向CPU申請中斷。

3、TF0（TCON.5），片內定時/計數器T0溢出中斷請求標志。當定時/計數器T0發生溢出時，置位TF0，並向CPU申請中斷。

4、TF1（TCON.7），片內定時/計數器T1溢出中斷請求標志。當定時/計數器T1發生溢出時，置位TF1，並向CPU申請中斷。

5、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數據時置位RI或當串行口發送完一幀串行數據時置位TI，向CPU申請中斷。

中斷請求標志

1、TCON的中斷標志（定時器/計數器控制寄存器TCON）

IT0（TCON.0），外部中斷0觸發方式控制位。

當IT0=0時，為電平觸發方式。

當IT0=1時，為邊沿觸發方式（下降沿有效）。

IE0（TCON.1），外部中斷0中斷請求標志位。

IT1（TCON.2），外部中斷1觸發方式控制位。

IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標志位。

TR0（TCON.4）,定時器0運行控制位，置1時定時器開始啟動（看定時器0方式一邏輯結構有助理解）。

TF0（TCON.5），定時/計數器T0溢出中斷請求標志位。

TR1（TCON.6）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置 0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/ 計數器的啟動與停止。

TF1（TCON.7），定時/計數器T1溢出中斷請求標志位。

51單片機的中斷標志位，在產生該中斷時置位，執行該中斷程序后，由硬件自動清除。

RI、TI，這兩個接受標志位，發送標志位是由硬件拉高，請求中斷，而中斷自己不會自動的處理，必須要軟件清零！

2、SCON的中斷標志（串行口控制寄存器）

RI（SCON.0），串行口接收中斷標志位。當允許串行口接收數據時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RI。注意，RI必須由軟件清除。

TI（SCON.1），串行口發送中斷標志位。當CPU將一個發送數據寫入串行口發送緩沖器時，就啟動了發送過程。每發送完一個串行幀，由硬件置位TI。CPU響應中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清除。

3、中斷允許寄存器IE

CPU對中斷系統所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。

EX0(IE.0)，外部中斷0允許位；

ET0(IE.1)，定時/計數器T0中斷允許位；

EX1(IE.2)，外部中斷0允許位；

ET1(IE.3)，定時/計數器T1中斷允許位；

ES（IE.4)，串行口中斷允許位；

ET2(IE.5)，定時/計數器T2中斷允許位；

EA (IE.7)， CPU中斷允許（總允許）位。

4、中斷優先級控制寄存器IP

80C51單片機有兩個中斷優先級，即可實現二級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優先級都是由中斷優先級寄存器IP中的相應位的狀態來規定的。

PX0（IP.0），外部中斷0優先級設定位；

PT0（IP.1），定時/計數器T0優先級設定位；

PX1（IP.2），外部中斷0優先級設定位；

PT1（IP.3），定時/計數器T1優先級設定位；

PS （IP.4），串行口優先級設定位；

PT2 (IP.5) ，定時/計數器T2優先級設定位。

同一優先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優先權排隊問題。同一優先級的中斷優先權排隊，由中斷系統硬件確定的自然優先級形成，其排列如所示：

設置52單片機的4個中斷源,使他們的優順

序為T1,INT1,INT0,T0.

IPH = 0X08;

PT1 = 1;

IP = 0X40;

PX1 = 1;

80C51單片機的中斷優先級有三條原則：

CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應優先級別最高的中斷請求。

正在進行的中斷過程不能被新的同級或低優先級的中斷請求所中斷。
正在進行的低優先級中斷服務，能被高優先級中斷請求所中斷。

為了實現上述后兩條原則，中斷系統內部設有兩個用戶不能尋址的優先級狀態觸發器。其中一個置1，表示正在響應高優先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置1，表示正在響應低優先級中斷，它將阻斷后來所有的低優先級中斷請求。

中斷響應條件和時間：

中斷響應條件

中斷源有中斷請求；
此中斷源的中斷允許位為1；
CPU開中斷（即EA=1）。

以上三條同時滿足時，CPU才有可能響應中斷。

80C51的定時/計數器

實現定時功能，比較方便的辦法是利用單片機內部的定時/計數器。也可以采用下面三種方法：

軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了CPU的利用率。
采用時基電路定時：例如采用555電路，外接必要的元器件（電阻和電容），即可構成硬件定時電路。但在硬件連接好以后，定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。
采用可編程芯片定時：這種定時芯片的定時值及定時范圍很容易用軟件來確定和修改，此種芯片定時功能強，使用靈活。在單片機的定時/計數器不夠用時，可以考慮進行擴展。

定時/計數器的結構和工作原理

定時/計數器的結構

定時/計數器的實質是加1計數器（16位），由高8位和低8 位兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、 T1的啟動和停止及設置溢出標志。

定時/計數器的工作原理

加1計數器輸入的計數脈沖有兩個來源,一個是由系統的時鍾振盪器輸出脈沖經12分頻后送來；一個是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來一個脈沖計數器加1，當加到計數器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數器回零，且計數器的溢出使TCON中 TF0或TF1置1，向CPU發出中斷請求（定時/計數器中斷允許時）。如果定時/計數器工作於定時模式，則表示定時時間已到；如果工作於計數模式，

則表示計數值已滿。可見，由溢出時計數器的值減去計數初值才是加 1計數器的計數值。

設置為定時器模式時，加1計數器是對內部機器周期計數（1個機器周期等於12個振盪周期，即計數頻率為晶振頻率的1/12）。計數值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t 。
設置為計數器模式時，外部事件計數脈沖由T0或T1引腳輸入到計數器。在每個機器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。當某周期采樣到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時，則計數器加1，更新的計數值在下一個機器周期的S3P1期間裝入計數器。由於檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。當晶振頻率為12MHz時，最高計數頻率不超過1/2MHz，即計數脈沖的周期要大於2us。

定時/計數器的控制

80C51單片機定時/計數器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用於設置其工作方式； TCON用於控制其啟動和中斷申請。

對照其中一個工作方式更好理解TMOD和TCON

一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用於設置定時/計數器的工作方式，低四位用於T0，高四位用於T1。其格式

如下：

GATE：門控位。GATE＝0時，只要用軟件使TCON中的 TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數器工作；GATA＝1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數器工作。即此時定時器的啟動多了一個條件。

M1/M0：工作方式設置位。定時/計數器有四種工作方式，由M1M0進行設置。

二、TCON的中斷標志（定時器/計數器控制寄存器TCON）看前面的介紹

定時/計數器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計數，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0 的8位組成。TL0的低5位溢出時向TH0進位，TH0溢出時，置位T CON中的TF0標志，向CPU發出中斷請求。

定時器模式時有:N＝t/ Tcy

計數初值計算的公式為：X=213 -N

定時器的初值還可以采用計數個數直接取補法獲得。

計數模式時，計數脈沖是T0引腳上的外部脈沖。

門控位GATE具有特殊的作用。當GATE=0時，經反相后使或門輸出為1，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出1 時，控制開關接通，計數開始；當GATE=1時，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控制與門的開啟由外中斷引腳信號和TR0共同控制。當TR0=1時，外中斷引腳信號引腳的高電平啟動計數，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計數。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。