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项目单元 7 单片机外部中断实训 训练要求在循环流水灯电路的基础上设计中断接口电路,将按键信号转变成外部中断的请求信号, 按键每按一下,灯循环移一位。 训练目的 。 uVision 环境中调试中断程序的方法。 相关知识项目学习情境 1 80C51 单片机的中断系统 ,我们从一个生活中的例子引入。你正在家中看书,突然电话铃响了,你放下书本,去接电话,和来电话的人交谈,然后放下电话,回来继续看你的书。这就是生活中的“中断”的现象,就是正常的工作过程被外部的事件打断了。仔细研究一下生活中的中断,对于我们学习单片机的中断也很有好处。第一,什么可经引起中断,生活中很多事件可以引起中断:有人按了门铃了,电话铃响了,你的闹钟闹响了, 你烧的水开了……等等诸如此类的事件,我们把可以引起中断的称之为中断源,单片机中也有一些可以引起中断的事件, 80C51 中一共有 5个:两个外部中断,两个计数/定时器中断, 一个串行口中断。第二,中断的嵌套与优先级处理:设想一下,我们正在看书,电话铃响了,同时又有人按了门铃,你该先做那样呢?如果你正是在等一个很重要的电话,你一般不会去理会门铃的, 而反之,你正在等一个重要的客人,则可能就不会去理会电话了。如果不是这两者(即不等电话,也不是等人上门),你可能会按你通常的习惯去处理。总之这里存在一个优先级的问题,单片机中也是如此,也有优先级的问题。优先级的问题不仅仅发生在两个中断同时产生的情况,也发生在一个中断已产生,又有一个中断产生的情况,比如你正接电话,有人按门铃的情况,或你正开门与人交谈,又有电话响了情况。考虑一下我们会怎么办吧。第三,中断的响应过程:当有事件产生,进入中断之前我们必须先记住现在看书的第几页了,或拿一个书签放在当前页的位置,然后去处理不同的事情(因为处理完了, 我们还要回来继续看书):电话铃响我们要到放电话的地方去,门铃响我们要到门那边去,也说是不同的中断,我们要在不同的地点处理,而这个地点通常还是固定的。计算机中也是采用的这种方法,五个中断源,每个中断产生后都到一个固定的地方去找处理这个中断的程序,当然在去之前首先要保存下面将执行的指令的地址,以便处理完中断后回到原来的地方继续往下执行程序。具体地说,中断响应可以分为以下几个步骤: 1、保护断点,即保存下一将要执行的指令的地址,就是把这个地址送入堆栈。 2、寻找中断入口,根据 5个不同的中断源所产生的中断,查找 5个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的,与编程者无关。在这 5个入口地址处存放有中断处理程序(这是程序编写时放在那儿的,如果没把中断程序放在那儿,就错了,中断程序就不能被执行到)。 3、执行中断处理程序。 4、中断返回:执行完中断指令后,就从中断处返回到主程序,继续执行。究竟单片机是怎么样找到中断程序所在位置,又怎么返回的呢?我们稍后再谈。计算机具有实时处理能力,能对外界发生的事件进行及时处理,这是依靠它们的中断系统来实现的。 CPU 在处理某一事件 A时,发生了另一事件 B请求 CPU 迅速去处理(中断发生); CPU 暂时中断当前的工作,转去处理事件 B(中断响应和中断服务);待 CPU 将事件 B 处理完毕后,再回到原来事件 A被中断的地方继续处理事件 A(中断返回),这一过程称为中断。如图 7-1 所示。引起 CPU 中断的根源,称为中断源。中断源向 CPU 提出的中断请求。 CPU 暂时中断原来的事务 A,转去处理事件 B。对事件 B处理完毕后,再回到原来被中断的地方(即断点),称为中断返回。实现上述中断功能的部件称为中断系统(中断机构)。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,而且还具有如下优点: ·分时操作。 CPU 可以分时为多个 I/O 设备服务,提高了计算机的利用率; ·实时响应。 CPU 能够及时处理应用系统的随机事件,系统的实时性大大增强; ·可靠性高。 CPU 具有处理设备故障及掉电等突发性事件的能力,从而使系统可靠性提高。主程序 A响应返回 RETI ……中断服务程序 B 返回断点图7-1 中断过程示意图 中断系统的结构 80C51 单片机的中断系统有 5个中断源, 2个优先级,可实现二级中断嵌套。由片内中断允许寄存器 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源同时提出中断请求时,由内部的查询逻辑确定其响应次序。 80C51 单片机的中断系统由中断请求标志位(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组成,如图 7-2