1、单片机原理及应用技术MCS51中断应用报警器设计Project3 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门任务1中断入门4 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门中断的基本原理one与生活中的“”现象相似，单片机的中断是指在正常执行某一程序过程中，由于内部或外部的突发事件，CPU暂停执行此程序而转去处理突发事件（即），事件处理结束后返回主程序断点处（被中断的下一条指令）继续执行。中断处理过程如图所示。生活中我们常常遇到这样的事情，正在书房看书的时候，厨房里烧的水开了，接下来我们会将书签放置到读到的位置，然后去厨房处理开水，回到书房时从夹书签的位置开始继续阅读。主程序
2、中断请求 中断服务子程序 中断响应 中断返回 5 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门中断的好处two采用中断技术可以提高单片机的性能，主要表现在以下方面：实现分时操作 只有当服务对象向CPU发出中断申请时，才去为它服务，这样单片机可以同时为多个对象服务，从而大大提高工作效率。实现实时处理 利用中断技术，各个服务对象可以根据需要随时向CPU发出中断申请，及时发现和处理中断请求并为之服务，以满足实时控制的要求。进行故障处理 发生难以预料的情况或故障时，例如突然断电、存储出错、运算溢出等，系统及时发出请求中断，由CPU快速作出相应的处理，可以提高系统自身的可靠性。6 项目四 MCS
3、51中断应用报警器设计任务一 中断入门onetwothreefour：外部中断，由引脚P3.2引入中断请求：外部中断，由引脚P3.3引入中断请求five：内部中断，定时计数器0溢出时发出中断请求：内部中断，定时计数器1溢出时发出中断请求：内部中断，包括串行接收中断RI和串行发送中断TI中断源three向CPU发出中断请求的信号称为中断源。在项目二任务一中我们已经了解到MCS-51系列单片机中有5个中断源，其中2个外部中断源，3个内部中断源，具体如下：7 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门中断控制寄存器fiveMCS-51系列单片机的中断系统结构图8 项目四 MCS51中断应用
4、报警器设计任务一 中断入门由图可以看出，中断系统中涉及、以及IP四个特殊功能寄存器，它们主要有以下功能：TCON和SCON锁存各中断源的中断请求标志位锁存中断请求标志 控制CPU是否响应中断源的请求中断允许寄存器IE 设置各中断源的优先级，每个中断源可编程为高优先级中断或低优先级中断。中断优先级寄存器IP9 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门1、TCON中的中断标志位的字节地址为88H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及功能如表所示。TCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8
5、AH89H88H功能用于定时/计数器用于中断10 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门020103IT0（D0位）当CPU检测到外部中断请求时，该标志位置“1”，当CPU转向中断处理子程序时，由硬件自动清“0”（只适用于边沿触发方式）。IT0=1时，为边沿触发方式（即当引脚P3.2出现下降沿脉冲信号时，中断请求有效）；IT0=0时，为电平触发方式（即当引脚P3.2为低电平信号时，中断请求有效）。IT1（D2位）和IE1（D3位），其含义与IT0和IE0相同。IE0（D1位）在电平触发方式中，CPU转向中断处理子程序时，不能自动清除IE标志位，也不能由软件进行清除。所以在中断返回
6、前需撤销引脚上的低电平，否则就会产生CPU多次响应一次中断的错误。11 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门050406TR0（D4位）定时器作加1计数，当最高位产生进位时，定时器计数溢出，此时，由硬件置位TF0=1，CPU响应中断后，由硬件清“0”，TF0=0。TR0=1时，定时器开始计数（即从设定的初值作加1计数）；TR0=0时，定时器停止。TR1（D6位）和TF1（D7位），其含义与TR0和TF0相同。TF0（D5位）12 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门2、SCON中的中断标志位的字节地址为98H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及功能如
7、表所示。SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名称SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H功能用于串行通信控制串行口中断13 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门T1RT1SCON中的中断标志位串行口接收中断标志位，当串行口接收到一帧数据时，RI置1，CPU响应中断后，硬件不能自动清除RI，需要由软件清“0”。串行口发送中断标志位，当串行口发送一帧数据时，T1置1，CPU响应中断后，硬件不能自动清除RI，同样需要由软件清“0”。RI和TI通过一个或门向CPU发中断请求，CPU响应中断请求后，首先需要判断是RI和TI哪
8、一个中断源发出的请求，才能去执行相应的中断子程序。串行中断的有关内容以及SCON中的其他标志位含义将在项目六中进行详细讲述。14 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门3、中断允许控制寄存器IE控制所有中断源的和，字节地址为A8H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及控制的相应中断源如表所示。IED7D6D5D4D3D2D1D0位名称EAESET1EX1ET0EX0位地址AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H中断源CPU串行口T1INT1T0INT015 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门 外部中断INT0的中断允许控制位。EX0=1时，IN
9、T0开中断；EX0=0时，INT0关中断。EX0 定时计数器T0中断允许控制位。ET0=1时，T0开中断；ET0=0时，T0关中断。ET0 外部中断INT1的中断允许控制位。EX1=1时，INT1开中断；EX1=0时，INT1关中断。EX1 定时计数器T1中断允许控制位。ET0=1时，T1开中断；ET0=0时，T1关中断。ET1 串行口中断允许控制位。ES=1时，串行口开中断；ES=0时，串行口关中断。ES CPU中断允许控制位。EA=1时，CPU全部开中断；EA=0时，CPU全部关中断。EACPU复位时，IE各位清0，禁止所有中断。16 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务一 中断入门4
10、、中断优先级控制寄存器IPMCS-51单片机中有两个中断优先级，。IP的状态由用户来设定，某位为1，则相应的中断源处于高优先级中断；某位为0，则相应的中断源处于低优先级中断。IP的结构、位名称、位地址以及控制的中断源如表所示。IPD7D6D5D4D3D2D1D0位名称PSPT1PX1PT0PX0位地址BFHBEHBDHBCHBBHBAHB9HB8H中断源串行口T1INT1T0INT0单片机复位时，IP各位清0，各中断源处于低优先级中断。17 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程任务2中断处理过程18 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程YNNY中断返回有
11、中断请求？恢复现场执行指令保护现场中断服务满足响应条件？如图所示，单片机工作时，在每个机器周期中都去查询各个中断标记位，；。如果本次查询中没有中断请求或中断请求不能满足响应条件，CPU将继续原来的指令执行操作。19 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程中断响应oneCPU检测到中断请求后，需要判断此中断请求是否满足响应条件，如下：CPU开中断，申请中断请求的中断源开中断。one没有响应同级别或更高级别的中断。two20 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程当前处在所执行指令的最后一个周期。单片机有单周期指令、双周期指令、三周期指令和两个四周期指令，如果正
12、在执行的是多字节指令，需要等整条指令执行结束，才能响应中断。three如果正执行的指令是返回指令（RETI）或访问IP、IE寄存器的指令，那么CPU将至少再执行一条指令才能响应中断。four中断二级嵌套的响应原则：同一中断优先级中，有多个中断请求时，按自然优先级进行响应（即查询顺序）。21 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程 将IP中相应的优先级控制位置1，以阻断后来的同级和低级的中断请求。A 撤销该中断源的中断请求标志，否则，中断返回后将重复响应该中断。B保护断点地址，程序转向执行中断服务子程序。C22 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程中断处理t
13、wo（1）保护现场中断处理过程一般可以分为、和三个过程。如果主程序和中断服务子程序中都用到一些公共存储空间（如A、PSW和DPTR等），那么执行中断服务子程序前需要将这些数据保存起来，以免返回主程序时出现错误。23 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程（2）执行中断服务程序在MCS-51系列单片机中，五个中断源都有它们各自的。可以看出，中断服务程序的存储空间很小，如果我们需要的程序超出了空间的限制，这时可以。onetwothreefourfive24 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程ORG0000HLJMPSTARTORG0003HLJMPAINT0
14、;转外中断0服务程序 START:;主程序AINT0:;中断服务程序RETI;从中断服务程序返回END【例3-36】中断程序示例25 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务二 中断处理过程（3）恢复现场恢复现场和保护现场相对，不能使用“RET”指令代替“RETI”指令。26 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计任务3典型应用报警器设计27 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计在工业控制中，如果发生一些紧急情况，系统总是会发出警报进行提醒，这里我们设计一个简单的单片机系统来模仿工业控制中的。系统设计思想如下：。28 项目四 MCS51中断应用
15、报警器设计任务三 典型应用报警器设计硬件设计one根据系统的设计思想，系统的如图所示，开关按钮的一端接地，另一端连接P3.3端口（外部中断INT1请求输入端）。29 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计蜂鸣器的正极连接电源，负极接到三极管的发射极E，三极管的基级经过限流电阻R1后由单片机的P3.5引脚控制。当P3.5输出高电平时，三极管截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当P3.5输出低电平时，三极管导通，蜂鸣器的电流形成回路，可以发出警报。在P3.5端口连接发生设备蜂鸣器（在元件库中可以通过关键字“”搜索），由于单片I/O引脚输出的电流较小，因此这里。30 项目四
16、 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计软件设计two在软件设计环节需要考虑的三个主要的问题：；。解决这三个问题的思路如下：01P3口内部有上拉电阻，在开关按钮按下之前，端口P3.3会保持在高电平；当开关闭合时，P3.3端口接地，变为低电平。因此，通过检测端口的状态变化就可以判断是否产生中断。02改变单片机P3.5引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，控制P3.5脚的电平可以使蜂鸣器发出警报（原理详见硬件设计中的提示部分）。03通过对P3.5引脚取反来实现特定频率的报警音频信号的产生：500Hz信号的周期为2ms（1/500Hz），信号电平为每1ms（2ms/2）取反1
17、次；1KHz的信号周期为1ms（1/1KHz），信号电平每500s（1ms/2）取反1次。1ms正好为500s的2倍，可以利用延时500s的延时子程序来实现延时，1ms正好调用2次延时子程序。31 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计程序如下;ORG0040HAJMPMAINORG0013HAJMPINT_1;MAIN:MOVSP,#60H;堆栈指针初始化SETBIT1;设置触发方式SETBEA;打开中断总开关32 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计SETBEX1;外部中断1允许控制位置1SJMP$;等待外部中断;INT_1:CLRP3.5
18、MOVR0,#3;循环发声3次ALARM:MOVR2,#200DV1:;输出500Hz音频信号CPLP3.5LCALLDELY500usLCALLDELY500us33 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计DJNZR2,DV1MOVR2,#200DV2:;输出1KHz的音频信号CPLP3.5LCALLDELY500usDJNZR2,DV2DJNZR0,ALARMRETI;中断返回;DELY500us:MOVR7,#25034 项目四 MCS51中断应用报警器设计任务三 典型应用报警器设计LOOP1:NOPDJNZR7,LOOP1RETEND;程序结束在Protues中进行系统仿真，当系统运行时，戴上电脑的耳机，会听到令你惊喜的报警声。35 MCS51中断应用报警器设计项目总结项目总结在本项目中我们学习的是MCS-51系列单片机的中断系统，首先了解了；随后，任务一中介绍了MCS-51系列单片机的和；接下来讲述了；最后，报警器系统综合前面所学知识，亲自动手设计能够进一步加深对中断机制的理解。36 THANKS FOR WATCHING谢谢收看
