淺談MCS—51單片機(jī)中斷系統(tǒng)邏輯控制圖

袁芬　余成路

摘 要：?jiǎn)纹瑱C(jī)所具有的復(fù)雜實(shí)時(shí)控制功能與中斷技術(shù)密不可分，面對(duì)控制對(duì)象隨機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求，單片機(jī)必須做出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，以使被控制對(duì)象保持在最佳工作狀態(tài)，達(dá)到預(yù)定的控制效果。中斷技術(shù)對(duì)單片機(jī)來說顯得尤為重要，正確掌握中斷技術(shù)對(duì)于后期單片機(jī)的學(xué)習(xí)有很大意義。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；中斷系統(tǒng)邏輯控制圖；特殊功能寄存器

單片機(jī)所具有的復(fù)雜實(shí)時(shí)控制功能與中斷技術(shù)密不可分，面對(duì)控制對(duì)象隨機(jī)發(fā)出的中斷請(qǐng)求，單片機(jī)必須做出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，以使被控制對(duì)象保持在最佳工作狀態(tài)。下面針對(duì)單片機(jī)的中斷系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析，以便讀者對(duì)該部分內(nèi)容能有更透徹地了解。

1 現(xiàn)實(shí)生活中的“中斷”現(xiàn)象（圖1）

2 計(jì)算機(jī)的中斷概念

是指計(jì)算機(jī)在按序執(zhí)行某程序時(shí)，為處理來自機(jī)內(nèi)外的隨機(jī)事件，CPU隨機(jī)暫停正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，執(zhí)行完后自動(dòng)返回原處。

2.1 中斷嵌套

計(jì)算機(jī)正在執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)子程序時(shí)，如出現(xiàn)另一個(gè)更緊急的中斷請(qǐng)求， CPU暫停執(zhí)行當(dāng)前的中斷服務(wù)程序，轉(zhuǎn)向處理新的中斷服務(wù)，等到這個(gè)任務(wù)完成后再返回原中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過程稱為中斷嵌套。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)

（1）現(xiàn)場(chǎng)——中斷時(shí)刻單片機(jī)中有關(guān)存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)——為了防止因執(zhí)行中斷服務(wù)程序，而修改原存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)或狀態(tài)，將相關(guān)數(shù)據(jù)送入堆棧中保存起來，以便在中斷返回后不改變主程序的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（3）現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)——中斷服務(wù)結(jié)束后，在返回主程序之前，把保存的現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)容從堆棧中彈出，以恢復(fù)相關(guān)存儲(chǔ)單元的原有內(nèi)容。

2.3 關(guān)中斷和開中斷

2.4 中斷的作用

使一臺(tái)計(jì)算機(jī)能“同時(shí)”處理多項(xiàng)事務(wù)；完全消除了內(nèi)外信息交換時(shí)的等待時(shí)間，極大地提高了工作效率；實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制。

3 MCS-51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)概述

3.1 中斷系統(tǒng)邏輯控制圖（圖3）

該圖能夠讓讀者形成較清晰的邏輯思路。

3.2 中斷源和中斷矢量地址

所謂中斷源，是指引起CPU中斷的根源，或能向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來源。

中斷矢量地址也稱中斷向量，它是指相應(yīng)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后，CPU應(yīng)將程序引向何處——PC地址。這個(gè)地址是該中斷服務(wù)子程序的起始地址（也稱入口地址或首址）。

3.3 外中斷、定時(shí)中斷

外中斷作用：緊急處理外部事件或因外部事件引發(fā)的問題；外中斷請(qǐng)求信號(hào)0和外中斷請(qǐng)求信號(hào)1分別由12#和13#引腳輸入；有電平和脈沖兩種請(qǐng)求方式，用戶采用軟件選擇，低電平或下降沿有效；外部請(qǐng)求信號(hào)的高、低電平至少要維持1個(gè)機(jī)器周期。

定時(shí)中斷作用：滿足定時(shí)和計(jì)數(shù)的需要；任一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到或計(jì)數(shù)值滿時(shí)計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)溢出，它可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)從單片機(jī)內(nèi)部向中斷系統(tǒng)發(fā)出中斷請(qǐng)求；計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的計(jì)數(shù)、定時(shí)信號(hào)分別從外部和內(nèi)部輸入。

3.4 串行中斷

作用：進(jìn)行串行數(shù)據(jù)的傳送；在串行口接收或發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，單片機(jī)內(nèi)部自動(dòng)向中斷系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。

3.5 中斷請(qǐng)求標(biāo)志位

每一個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，它們?cè)O(shè)置在兩個(gè)特殊功能寄存器——定時(shí)器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）中，當(dāng)有中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，由它們的相應(yīng)位作標(biāo)志。

3.6 中斷允許與優(yōu)先級(jí)控制

中斷的允許與否、優(yōu)先級(jí)別則分別由中斷允許控制寄存器（IE）和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）經(jīng)軟件方式設(shè)定。

限于篇幅跟中斷有密切關(guān)系的其他四個(gè)特殊功能的寄存器：定時(shí)器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）、中斷允許控制寄存器（IE）、中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）功能在此就不再詳細(xì)講解。