AT89C51单片机中断系统

AT89C51单片机中断系统

5.1 中断的基本概念

在CPU 与外设交换信息时，存在着一个快速的CPU 与慢速的外设之间的矛盾。为解决这个问题，发展了中断的概念。

单片机在某一时刻只能处理一个任务，当多个任务同时要求单片机处理时，这一要求应该怎么实现呢？通过中断可以实现多个任务的资源共享。

中断现象在现实生活中也会经常遇到，例如，你在看书——手机响了——你在书上作个记号——你接通电话和对方聊天——谈话结束——从书上的记号处继续看书。这就是一个中断过程。通过中断，你一个人在一特定的时刻，同时完成了看书和打电话两件事情。用计算机语言来描述，所谓的中断就是，当CPU 正在处理某项事务的时候，如果外界或者内部发生了紧急事件，要求CPU 暂停正在处理工作而去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断。

从中断的定义我们可以看到中断应具备中断源、中断响应、中断返回这样三个要素。中断源发出中断请求，单片机对中断请求进行响应，当中断响应完成后应进行中断返回，返回被中断的地方继续执行原来被中断的程序。

5.2 MCS-51单片机的中断系统

5.2.1 MCS-51单片机的中断源

MCS-51单片机的中断源共有两类，它们分别是：外部中断和内部中断

1. 外部中断源

●外部中断0（）：来自P3.2引脚，采集到低电平或者下降沿时，产生中断请

求。

●外部中断1（）：来自P3.3引脚，采集到低电平或者下降沿时，产生中断请

求。

2. 内部中断源

●定时器∕计数器0（T

）：定时功能时，计数脉冲来自片内；计数功能时，计数

脉冲来自片外P3.4引脚。发生溢出时，产生中断请求。

●定时器∕计数器1（T

）：定时功能时，计数脉冲来自片内；计数功能时，计数

1

脉冲来自片外P3.5引脚。发生溢出时，产生中断请求。

●串行口：为完成串行数据传送而设置。单片机完成接受或发送一组数据时，产生

中断请求。

5.2.2 中断控制的专用寄存器

MCS-51单片机为用户提供了四个专用寄存器，来控制单片机的中断系统。

1.定时器控制寄存器（TCON）

该寄存器用于保存外部中断请求以及定时器的计数溢出。进行字节操作时，寄存器地址为88H。按位操作时，各位的地址为88H～8FH。寄存器的内容及位地址表示如下：

位地址8F

H

8EH 8DH

8C

H

8B

H

8AH

89

H

88

H

位符号TF1 TR1 TF0

TR

IE1IT1IE0IT0

●IT0 和IT1——外部中断请求触发方式控制位

IT0（IT1）＝1 脉冲触发方式，下降沿有效

IT0（IT1）＝0 电平触发方式，低电平有效

●IE0和IE1——外中断请求标志位

当CPU采样到（或）端出现有效中断请求时，IE0（IE1）位由硬件置“1”。当中断响应完成转向中断服务程序时，由硬件把IE（或IE）清零。

●TR0和TR1——定时器运行控制位

TR0（TR1）＝0 定时器/计数器不工作

TR0（TR1）＝1 定时器/计数器开始工作

●TF0和TF1——计数溢出标志位

当计数器产生计数溢出时，相应的溢出标志位由硬件置“1”。当转向中断服务时，再由硬件自动清“0”。计数溢出标志位的使用有两种情况：采用中断方式时，作中断请求标志位来使用；采用查询方式时，作查询状态位来使用。

2. 串行口控制寄存器（SCON）

进行字节操作时，寄存器地址为98H。按位操作时，各位的地址为98H~9FH。寄存器

位地址9F

H

9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H

位符号

S

M0

SM1SM2R EN TB8RB8TI RI

其中与中断有关的控制位共2位：

●TI——串行口发送中断请求标志位

当发送完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务程序后，用软件清“0”。

●RI——串行口接收中断请求标志位

当接收完一帧串行数据后，由硬件置“1”；在转向中断服务程序后，用软件清“0”。串行中断请求由TI和RI的逻辑或得到。就是说，无论是发送标志还是接收标志，都会产生串行中断请求。

3. 中断允许控制寄存器（IE）

进行字节操作时，寄存器地址为0A8H。按位操作时，各位的地址为0A8H~0AFH。寄存器的内容及位地址表示如下：

位地址0AFH 0AE

H

0ADH 0ACH 0ABH 0AAH 0A9H 0A8H

位符号EA / / ES ET1EX1ET0EX0其中与中断有关的控制位共6位：

●EA——中断允许总控制位

EA＝0 中断总禁止，禁止所有中断

EA＝1 中断总允许，总允许后中断的禁止或允许由各中断源的中断允许控制位进行设置。

●EX0和EX1——外部中断允许控制位

EX0（EX1）＝0 禁止外部中断

EX0（EX1）＝1 允许外部中断

●ET0和ET1——定时器/计数器中断允许控制位

ET0（ET1）＝0 禁止定时器/计数器中断

ET0（ET1）＝0 允许定时器/计数器中断

●ES——串行中断允许控制位

ES=0 禁止串行中断

ES=1 允许串行中断

可见，MCS-51单片机通过中断允许控制寄存器对中断的允许（开放）实行两级控制。即以EA位作为总控制位，以各中断源的中断允许位作为分控制位。当总控制位为禁止时，关闭整个中断系统，不管分控制为状态如何，整个中断系统为禁止状态；当总控制位为允许时，开放中断系统，这时才能由各分控制位设置各自中断的允许与禁止。

MCS-51单片机复位后（IE）＝00H，因此中断系统处于禁止状态。单片机在中断响应后不会自动关闭中断。因此在转中断服务程序后，应根据需要使用有关指令禁止中断，即以软件方式关闭中断。

4. 中断优先级控制寄存器（IP）

MCS-51单片机的中断优先级控制比较简单，因为系统只定义了高、低2个优先级。高优先级用“1”表示，低优先级用“0”表示。各中断源的优先级由中断优先级寄存器（IP）进行设定。IP

其中：

PX0——外部中断0优先级设定位；

PT0——定时中断0优先级设定位；

PX1——外部中断1优先级设定位；

PT1——定时中断1优先级设定位；

PS——串行中断优先级设定位。

以上各位设置为“0”时，则相应的中断源为低优先级；设置为“1”时，则相应的中断源为高优先级。

优先级的控制原则是：

●低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务；但高优先级中断请求可以打断低优

先级的中断服务，从而实现中断嵌套。

●如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断服务将被禁止。即同级不能嵌套。

●如果同级的多个中断同时出现，则按CPU查询次序确定哪个中断请求被响应。其查询

次序为：外部中断0→定时中断→外部中断→定时中断→串行中断。

中断优先级控制，除了中断优先级控制寄存器之外，还有两个不可寻址的优先级状态触发器。其中一个用于指示某一高优先级中断正在进行服务，从而屏蔽其它高优先级中断；另一个用于指示某一低优先级中断正在进行服务，从而屏蔽其它低优先级中断，但不能屏蔽高优先级的中断。此外，对于同级的多个中断请求查询的次序安排，也是通过专门的内部逻辑实现的。

上述四个专用寄存器的用途可以用图5.1说明。