第5章 MCS-51单片机的内部功能部件

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1、第5章MCS-51单片机的内部功能部件5.1MCS-51单片机的中断系统5.2MCS-51单片机的定时器/计数器5.3MCS-51单片机的串行通信I/O接口5.1MCS-51单片机的中断系统MCS-51单片机内部功能部件包括:一套完整的中断系统按照2级中断优先级提供了5个中断请求源;2个16位可编程的定时器/计数器，以及一个全双工的串行通信接口。下一页返回5.1MCS-51单片机的中断系统5.1.1中断的概念1.什么是中断所谓中断是指中央处理器CPU正在处理某件事情的时候，外部发生了某一事件(如定时器定时时间到)，请求CPU迅速去处理，CPU暂时中断当前的工作，转去处理所发生的事件，处理完

2、以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统(中断机构)。中断过程如图5-1所示。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统表面上看，程序中断类似于子程序调用过程，因此又称中断处理程序为中断服务子程序。但程序中断与子程序调用有着很大的区别:子程序调用是由程序员事先安排好在程序运行到某一步时进行的，通过LCALL或ACALL调用指令来实现，而中断则往往是无法预知何时发生的事件，程序中无调用命令，而是由内、外部设备向CPU发出中断请求，CPU响应实现的。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统2.为什么要用中断中断技术在实时

3、控制、分时操作、人机交互、多机系统等方面得到了广泛的应用，大大扩大了计算机的应用范围，提高了计算机的性能。例如:在CPU与外设交换信息时，若用查询方式，则CPU会浪费较多时间去等待外设，这就是快速CPU和慢速外设之间的矛盾，为了解决这个问题引入了中断的概念，引入中断后有以下优点。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统1)同步工作有了中断功能后，就可以使CPU和外设同步工作。例如，CPU启动外设工作后，就继续执行主程序，而外设把数据准备好后，发出中断请求，请求CPU中断原来主程序的运行，转去执行输入/输出操作(中断处理)，中断程序执行完后，CPU恢复执行主程序，外设也继续工作，这

4、样CPU就可指挥多个外设同时工作，大大提高了CPU的利用率，也提高了输入/输出速度。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统2)实时处理在实时控制中，现场采集到的各种数据可在任何一时刻发出中断请求，要求CPU处理，若中断是开放的，则CPU即可马上对这些数据进行处理。3)分时处理利用中断功能，CPU可以同时为多个对象服务。只有服务对象向CPU发出中断请求，CPU才转而为之服务，这样就大大提高了CPU的效率。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统4)故障处理计算机在运行过程中出现了事先预料不到的情况或故障时(如掉电、存储出错、溢出等)，可以利用中断系统自行处理，而不必停机

5、。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统3.中断源引起中断的原因，或能发出中断请求的来源，称为中断源，通常的中断源有以下几种。(1)外部输入/输出设备，如A/D转换器、打印机等。(2)数据通信设备，如进行双机或多机通信。(3)定时时钟。(4)故障源，如掉电保护请求等。(5)为调试程序而设置的中断源。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统每一个中断源可由程序控制为允许中断或禁止中断。当CPU执行“关”中断指令(或系统复位)后，将屏蔽所有的中断请求，当CPU执行“开”中断指令以后才可能接受中断请求。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统4.中断系统的功能1)

6、实现中断并返回当某一个中断源发出中断请求时，CPU应决定是否响应这个中断请求(当CPU正在执行更重要的工作时，可暂时不响应中断)，若响应这个中断请求，CPU必须在现行指令执行完后，保护现场和断点，然后转到需要处理的中断源的服务程序入口，执行中断服务程序。当中断处理完后再恢复现场和断点，使CPU返回去继续执行主程序。下一页返回上一页5.1MCS-51单片机的中断系统2)能实现优先排队通常，在系统中会有多个中断源，有时会出现两个以上的中断源同时提出中断请求的情况，这时CPU应能找到优先级别最高的中断源，响应它的中断请求，在优先级别最高的中断源处理完后，再去响应级别较低的中断源。下一页返回上一页

7、5.1MCS-51单片机的中断系统3)高级中断源能中断低级的中断处理当CPU响应某一中断源的请求，在进行中断处理时，若有优先级别更高的中断源发出中断请求，则CPU应能中断正在执行的中断服务程序，保留这个程序的断点和现场，响应高级中断，在高级中断处理完后，再继续执行被中断的中断服务程序。若当发出新的中断请求的中断源的优先级别与正在处理的中断源同级或更低时，CPU不响应这个中断请求，直到正处理的中断服务程序执行完后，才去处理