单片机原理及接口技术第5章习题答案

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单片机课后习题答案

1、什么是中断和中断系统?其主要功能是什么?

答:当CPU正在处理某件事情的时候,外部发生的某一件事件请求CPU迅速去处理,于是,CPU暂时中止当前的工作,转去处理所发生的事件,中断服务处理完该事件以后,再回到原来被终止的地方,继续原来的工作。这种过程称为中断,实现这种功能的部件称为中断系统。功能:

(1) 使计算机具有实时处理能力,能对外界异步发生的事件作出及时的处理

(2) 完全消除了CPU在查询方式中的等待现象,大大提高了CPU的工作效率

(3) 实现实时控制

2、试编写一段对中断系统初始化的程序,使之允许INT0,INT1,TO,串行口中断,且使T0中断为高优先级中断。

解:MOV IE, #097H

MOV IP, #02H

3、在单片机中,中断能实现哪些功能?

答:有三种功能:分时操作,实时处理,故障处理

4、89C51共有哪些中断源?对其中端请求如何进行控制?

答:(1)89C51有如下中断源 ①INT0:外部中断0请求,低电平有效 ②INT1:外部中断1请求,低电平有效

③T0:定时器、计数器0溢出中断请求

④T1:定时器、计数器1溢出中断请求

⑤TX/RX:串行接口中断请求

(2)通过对特殊功能寄存器TCON、SCON、IE、IP的各位进行置位或复位等操作,可实现各种中断控制功能

5、什么是中断优先级?中断优先处理的原则是什么?

答:中断优先级是CPU相应中断的先后顺序。原则:

(1) 先响应优先级高的中断请求,再响应优先级低的

(2) 如果一个中断请求已经被响应,同级的其它中断请求将被禁止

(3) 如果同级的多个请求同时出现,则CPU通过内部硬件查询电路,按查询顺序确

定应该响应哪个中断请求

查询顺序:外部中断0→定时器0中断→外部中断1→定时器1中断→串行接口中断

6、说明外部中断请求的查询和响应过程。

答:当CPU执行主程序第K条指令,外设向CPU发出中断请求,CPU接到中断请求信号并在本条指令执行完后,中断主程序的执行并保存断点地址,然后转去响应中断。CPU在每个S5P2期间顺序采样每个中断源,CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志,如

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果查询到某个中断标志为1,将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理,中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC,以便进入相应的中断服务程序。中断服务完毕后,CPU返回到主程序第K+1条指令继续执行。

7、89C51在什么条件下可响应中断?

答:

(1) 有中断源发出中断请求

(2) 中断中允许位EA=1.即CPU开中断

(3) 申请中断的中断源的中断允许位为1,即中断没有被屏蔽

(4) 无同级或更高级中断正在服务

(5) 当前指令周期已经结束

(6) 若现行指令为RETI或访问IE或IP指令时,该指令以及紧接着的另一条指令

已执行完毕

8、简述89C51单片机的中断响应过程。

答:CPU在每个机器周期S5P2期间顺序采样每个中断源,CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志,如查询到某个中断标志为1,将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理,中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC,以便进入相应的中断服务程序。一旦响应中断,89C51首先置位相应的中断“优先级生效”触发器,然后由硬件执行一条长调用指令,把当前的PC值压入堆栈,以保护断点,再将相应的中断服务的入口地址送入PC,于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行。对于有些中断源,CPU在响应中断后会自动清除中断标志。

9、在89C51内存中,应如何安排程序区?

答:主程序一般从0030H开始,主程序后一般是子程序及中断服务程序。在这个大家还要清除各个中断的中断矢量地址。

10、试述中断的作用及中断的全过程。

答:作用:对外部异步发生的事件作出及时的处理

过程:中断请求,中断响应,中断处理,中断返回

11、当正在执行某一个中断源的中断服务程序时,如果有新的中断请求出现,试问在什么情况下可响应新的中断请求?在什么情况下不能响应新的中断请求?

答:(1)符合以下6个条件可响应新的中断请求:

a) 有中断源发出中断请求

b) 中断允许位EA=1,即CPU开中断

c) 申请中断的中断源的中断允许位为1,即中断没有被屏蔽

d) 无同级或更高级中断正在被服务

e) 当前的指令周期已结束

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f) 若现行指令为RETI或访问IE或IP指令时,该指令以及紧接着的另一条指令

已被执行完

12、89C51单片机外部中断源有几种触发中断请求的方法?如何实现中断请求? 答:有两种方式:电平触发和边沿触发

电平触发方式:CPU在每个机器周期的S5P2期间采样外部中断引脚的输入电平。若为低电平,使IE1(IE0)置“1”,申请中断;若为高电平,则IE1(IE0)清零。

边沿触发方式:CPU在每个机器周期S5P2期间采样外部中断请求引脚的输入电平。如果在相继的两个机器周期采样过程中,一个机器周期采样到外部中断请求为高电平,接着下一个机器周期采样到外部中断请求为低电平,则使IE1(IE0)置“1”申请中断;否则,IE1(IE0)置0。

13、89C51单片机有五个中断源,但只能设置两个中断优先级,因此,在中断优先级安排上受到一定的限制。试问以下几种中断优先顺序的安排(级别由高到低)是否可能:若可能,则应如何设置中断源的中断级别:否则,请简述不可能的理由。

1. 定时器0,定时器1,外中断0,外中断1,串行口中断。

可以,MOV IP,#0AH

2. 串行口中断,外中断0,定时器0,外中断1,定时器1。

可以,MOV IP,#10H

3. 外中断0,定时器1,外中断1,定时器0,串行口中断。

不可以,只能设置一级高级优先级,如果将INT0,T1设置为高级,而T0级别 高于INT1.

4. 外中断0,外中断1,串行口中断, 定时器0,定时器1 。

可以,MOV IP,#15H

5. 串行口中断,定时器0,外中断0,外中断1,定时器1。

不可以

6. 外中断0,外中断1,定时器0,串行口中断,定时器1 。

不可以

7. 外中断0,定时器1,定时器0,外中断1,串行口中断。

可以,MOV IP,#09H

14、89C51各中断源的中断标志是如何产生的?又是如何清0的?CPU响应中断时,中断入口地址各是多少?

答:各中断标志的产生和清“0”如下:

(1) 外部中断类

外部中断是由外部原因引起的,可以通过两个固定引脚,即外部中断0和外部中断1输入信号。

外部中断0请求信号,由P3.2脚输入。通过IT0来决定中断请求信号是低电平有效还

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是下跳变有效。一旦输入信号有效,则向CPU申请中断,并且使IE0=1。硬件复位。 外部中断1请求信号,功能与用法类似外部中断0

(2) 定时中断类

定时中断是为满足定时或计数溢出处理需要而设置的。当定时器/计数器中的计数结构发生计数溢出的,即表明定时时间到或计数值已满,这时就以计数溢出信号作为中断请求,去置位一个溢出标志位。这种中断请求是在单片机芯片内部发生的,无需在芯片上设置引入端,但在计数方式时,中断源可以由外部引入。

TF0:定时器T0溢出中断请求。当定时器T0产生溢出时,定时器T0请求标志TF0=1,请求中断处理。使用中断时由硬件复位,在查询方式下可由软件复位。

TF1:定时器T1溢出中断请求。功能与用法类似定时器T0

(3) 串行口中断类

串行口中断是为串行数据的传送需要而设置的。串行中断请求也是在单片机芯片内部发生的,但当串行口作为接收端时,必须有一完整的串行帧数据从RI端引入芯片,才可能引发中断。

RI或TI:串行口中断请求。当接收或发送一串帧数据时,使内部串行口中断请求标志RI或TI=1,并请求中断。响应后必须软件复位。

CPU响应中断时,中断入口地址如下:

中断源 入口地址

外部中断0 0003H

定时器T0中断 000BH

外部中断1 0013H

定时器T1中断 001BH

串行口中断 0023H

15、中断响应时间是否为确定不变的?为什么?

答:1中断响应时间不是确定不变的。由于CPU不是在任何情况下对中断请求都予以响应的;此外,不同的情况对中断响应的时间也是不同的。下面以外部中断为例,说明中断响应的时间。2在每个机器周期的S5P2期间,INT0端的电平被所存到TCON的IE0位,CPU在下一个机器周期才会查询这些值。这时满足中断响应条件,下一条要执行的指令将是一条硬件长调用指令“LCALL”,使程序转入中断矢量入口。调用本身要用2个机器周期,这样,从外部中断请求有效到开始执行中断服务程序的第一条指令,至少需要3个机器周期,这是最短的响应时间。3如果遇到中断受阻的情况,这中断响应时间会更长一些。例如,当一个同级或更高级的中断服务程序正在进行,则附加的等待时间取决于正在进行的中断服务程序:如果正在执行的一条指令还没有进行到最后一个机器周期,附加的等待时间为1~3个机器周期;如果正在执行的是RETI指令或者访问IE或IP的指令,则附加的等待时间在5个机器周期

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内。

若系统中只有一个中断源,则响应时间为3~8个机器周期。

16、中断响应过程中,为什么通常要保护现场?如何保护?

答:因为一般主程序和中断服务程序都可能会用到累加器,PSW寄存器及其他一些寄存器。CPU在进入中断服务程序后,用到上述寄存器时,就会破坏它原来存在寄存器中的内容;一旦中断返回,将会造成主程序的混乱。因而在进入中断服务程序后,一般要先保护现场,然后再执行中断处理程序,在返回主程序以前再恢复现场。

保护方法一般是把累加器、PSW寄存器及其他一些与主程序有关的寄存器压入堆栈。在保护现场和恢复现场时,为了不使现场受到破坏或者造成混乱,一般规定此时CPU不响应新的中断请求。这就要求在编写中断服务程序时,注意在保护现场之前要关中断,在恢复现场之后开中断。如果在中断处理时允许有更高级的中断打断它,则在保护现场之后再开中断,恢复现场之前关中断。

17、清叙述中断响应的CPU操作过程,为什么说中断操作是一个CPU的微查询过程? 答:在中断响应中,CPU要完成以下自主操作过程:

a) 置位相应的优先级状态触发器,以标明所响应中断的优先级别

b) 中断源标志清零(TI、RI除外)

c) 中断断点地址装入堆栈保护(不保护PSW)

d) 中断入口地址装入PC,以便使程序转到中断入口地址处

在计算机内部,中断表现为CPU的微查询操作。89C51单片机中,CPU在每个机器周期的S6状态,查询中断源,并按优先级管理规则处理同时请求的中断源,且在下一个机器周期的S1状态中,响应最高级中断请求。

但是以下情况除外:

a) CPU正在处理相同或更高优先级中断

b) 多机器周期指令中,还未执行到最后一个机器周期

c) 正在执行中断系统的SFR操作,如RETI指令及访问IE、IP等操作时,要延后一条指令

18、在中断请求有效并开中断状况下,能否保证立即响应中断?有什么条件?

答:在中断请求有效并开中断状况下,并不能保证立即响应中断。这是因为,在计算机内部,中断表现为CPU的微查询操作。89C51单片机中,CPU在每个机器周期的S6状态下,查询中断源,并按优先级管理规则处理同时请求的中断源,且在下一个机器周期的S1状态中,响应最高级中断请求。

在以下情况下,还需要有另外的等待:

a) CPU正在处理相同或更高优先级中断

b) 多机器周期指令中,还未执行到最后一个机器周期

c) 正在执行中断系统的SFR操作,如RETI指令及访问IE、IP等操作时,要延后一条指令

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