第五章 MCS-51的中断系统

中断源 外部中断0 T0溢出中断 外部中断l T1溢出中断 串行口中断
中断级别 最高
最低
各中断源在同一个优先级的条件下，外部中 断0的中断优先权最高，串行口中断的优先权最 低。
例5-2 设置IP寄存器的初始值，使得8051的2个外中断 请求为高优先级，其它中断请求为低优先级。
⑴ 用位操作指令编写 SETB PX0 SETB PXl CLR PS CLR PT0 CLR PTl ；串行口、2个定时器为低优先级中断 ；2个外中断为高优先级
IE中各位的功能如下： ①EA—中断允许总控制位
EA=0，CPU屏蔽所有的中断请求，也称CPU关中断。 EA=1，CPU开放所有的中断请求，也称CPU开中断。
②ES—串行口中断允许位
ES=0，禁止串行口中断； ES=1，允许串行口中断。
③ET1—定时器∕计数器T1的溢出中断允许位
ET1=0，禁止T1溢出中断； ET1=1，允许T1溢出中断。
5.1 中断的概念
当MCS-51单片机的CPU正在处理某件事情(例如 正在执行主程序)的时候，单片机外部或内部发生 的某一事件(如外部设备产生的一个电平的变化， 一个脉冲沿的发生或内部计数器的计数溢出等)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,中断服务处理程序处理完 该事件后，再回到原来被中止的地方,继续原来的 工作，这样的过程称为中断。
例5-1 假设允许片内2个定时器／计数器中断,禁止其它 中断源的中断申请。试根据假设条件编写相应程 序段设置IE的相应值。
(1)用位操作指令来编写如下程序段： CLR ES ；禁止串行口中断 CLR EX1 ；禁止外部中断1中断 CLR EX0 ；禁止外部中断0中断 SETB ET1 ；允许定时器／计数器T1中断 SETB ET0 ；允许定时器／计数器T0中断 SETB EA ；CPU开中断 (2)用字节操作指令来编写： MOV IE，#8AH (10001010) 或 MOV A8H，#8AH
第五章
MCSMCS-51的中断系统
第五章 MCS-51的中断系统
MCS-51单片机片内的中断系统主要用于实时监 控，即要求单片机能及时地响应和处理单片机外部 或内部事件所提出的中断请求。由于这些中断请求 都是随机发生的，如果采用定时查询方式来处理这 些中断请求，则单片机的工作效率低，且得不到实 时处理。因此，MCS-51单片机要实时处理这些中断 请求，就必须采用具有中断处理功能的部件——中 断系统来完成。
中断的功能
中断方式完全消除了CPU 在查询方式中的等 待现象，大大提高了CPU的工作效率。 中断方式的另一个应用领域是实时控制。单 片机将从现场采集到的数据通过中断方式及时传 送给 CPU，经过处理后就可立即作出响应，实现 现场控制。 由于中断工作方式的优点极为明显，因此在 单片机的硬件结构中都带有中断系统。
在串行口允许接收时，接收缓冲器每接收完一个串行 数据帧，硬件自动将RI置“1”。CPU在响应本中断时，并 不清除RI，必须在中断服务程序中用软件使RI清“0”。
2.中断允许控制
MCS-51的CPU对中断源的开放或屏蔽，是由片内的中 断允许寄存器IE控制的。IE的字节地址为A8H，可进行位 寻址。其格式如下图：
④IE1—外部中断1的中断请求标志位
其意义与IE0类似。
⑤TF0—定时器／计数器T0溢出中断的请求标志位
当启动T0计数后，定时器/计数器T0从初值开始加l计 数，当最高位产生溢出时，由硬件将TF0置“1”,向CPU申 请中断，CPU响应TF0中断时，硬件自动对TF0清“0”,TF0 也可由软件清O。
8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
各控制位的含义如下： ①IT0—外部中断0请求触发方式的选择控制位
IT0=O，外部中断0为电平触发方式，加到引脚 INT 0 上的外部中断请求输入信号为低电平有效。 IT0=1，外部中断0为跳沿触发方式，加到引脚 INT 0 上的外部中断请求输入信号电平从高到低的负跳变有效。 IT0位可由软件置1或清0。
CPU处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。
主 程 序
断点 程 序
主 程 序
能够实现中断处理功能的部件称为中断系统。 产生中断的请求源称为中断请求源。 中断源向CPU提出的处理请求，称为中断请求(或中 断申请)。 CPU暂时中止自身的事务转去处理事件的过程，称 为CPU的中断响应过程。 对事件的整个处理过程，称为中断处理(或中断服 务)。 处理完毕，再回到原来被中止的地方，继续执行被 中断的程序，这称为中断返回。
⑤PX0—外部中断0中断优先级控制位
PX0=l，外部中断0定义为高优先级中断； PX0=0，外部中断0定义为低优先级中断。 中断优先级控制寄存器IP的各位都由用户程序置1和清 0，可用位操作指令或字节操作指令更新IP的内容,以改变 各中断源的中断优先级。MCS-51复位以后,IP的内容为0， 各个中断源均为低优先级中断。
④EX1—外部中断1中断允许位
EX1=0，禁止外部中断1中断； EX1=1，允许外部中断1中断。
⑤ET0—定时器∕计数器T0的溢出中断允许位
ET0=0，禁止T0溢出中断； ET0=1，允许T0溢出中断。
⑥EX0—外部中断0中断允许位
EX0=0，禁止外部中断0中断； EX0=1，允许外部中断0中断。
中断响应是有条件的，并不是查询到的所有中断请求 都能被立即响应，当遇到下列三种情况之一时，中断响应 被封锁： ⑴ CPU正在处理同级的或更高优先级的中断。因为当 一个中断被响应时，要把对应的中断优先级状态触发器置 “1”，从而封锁了低级中断和同级中断请求。 ⑵所查询的机器周期不是当前所正在执行指令的最后 一个机器周期。作这个限制的目的是只有在当前指令执行 完毕后,才能进行中断响应,以确保当前指令完整的执行。 ⑶正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。因 为按MCS-51中断系统特性的规定，在执行完这些指令后, 需要再去执行完一条指令，才能响应新的中断请求。 如果存在上述三种情况之一， CPU将丢弃中断查询结 果，不能对中断进行响应。
MCS-5l单片机的内部有一个中断优先级控制寄 存器IP,其字节地址为B8H，可位寻址。只要用程序 改变其内容，即可进行各中断源中断级别的设置， IP寄存器格式如下图所示：
BCH BBH
BAH
B9H
B8H
PS
PT1 PX1 PT0 PX0
IP中各位的功能如下： ①PS—串行口中断优先级控制位
PS=l，串行口中断定义为高优先级中断； PS=0，串行口中断定义为低优先级中断。
3.中断优先级控制
MCS-5l的中断请求源有两个中断优先级，每一 个中断请求源可由软件定为高优先级中断或低优先 级中断，可实现两级中断嵌套,就是CPU正在执行低 优先级中断的服务程序时，可被高优先级中断请求 所中断，去执行高优先级中断服务程序，待高优先 级中断处理完毕后,再返回低优先级中断服务程序。
MCS-51的中断系统有两个不可寻址的“优先级 激活触发器”。其中一个指示某高优先级的中断正 在执行，所有后来的中断均被阻止。另一个触发器 指示某低优先级的中断正在执行，所有同级的中断 都被阻止，但不阻断高优先级的中断请求。 在同时收到几个同一优先级的中断请求时，哪 一个中断请求能优先得到响应，取决于内部的查询 顺序。这相当于在同一个优先级内，还同时存在另 一个辅助优先级结构，其查询顺序如下：
②PT1—定时器T1中断优先级控制位
PT1=l，定时器T1定义为高优先级中断； PT1=0，定时器T1定义为低优先级中断。
③PX1—外部中断1中断优先级控制位
PX1=l，外部中断1定义为高优先级中断； PX1=0，外部中断1定义为低优先级中断。
④PT0—定时器T0中断优先级控制位
PT0=l，定时器T0定义为高优先级中断； PT0=0，定时器T0定控制位的含义如下： ①TI—串行口发送中断的请求标志位
CPU将一个字节的数据写入发送缓冲器SBUF 时，就启 动一帧串行数据的发送，每发送完一帧串行数据后，硬件 自动将TI置“1”。CPU响应中断时，CPU并不清除TI,必须 在中断服务程序中用软件对TI清“0” 。
②RI—串行口接收中断的请求标志位
②IT1—外部中断1请求触发方式的选择控制位
其意义与IT0类似。
③IE0—外部中断0的中断请求标志位
当IT0=O，为电平触发方式，CPU在每个机器周期S5P2 采样 INT 0 引脚，若 INT 0 引脚为低电平,则IE0置“1”,说 明有中断请求。在CPU响应该中断时由硬件将IE0清“O”。 当IT0=l，即外部中断请求0设置为跳沿触发方式时， 如果在相继的两个机器周期采样过程中，一个周期中采样 到高电平,下个周期中采样到低电平，则IE0置“l”,表示 外部中断O正在向CPU申请中断。当CPU响应中断,转向中断 服务程序时，由硬件将IE0清“0”。
5.2 中断系统及中断控制
MCS-51单片机的中断系统有5个中断请求源，两 个中断优先级，可实现两级中断服务程序嵌套。
5.2.1 中断请求源
MCS-51中断系统共有5 个中断请求源，它们是： ⑴ INT 0 ：外部中断请求0，由 INT 0 引脚输入。 ⑵ INT 1 ：外部中断请求0，由 INT 1 引脚输入。 ⑶ T0：定时器/计数器0溢出中断请求。 ⑷ T1：定时器/计数器1溢出中断请求。 ⑸ 串行口中断请求。
5.2.2 中断控制
1.中断请求标志
中断请求源的中断请求标志位分别由特殊功能寄存器 TCON和SCON的相应位来锁存。
⑴ 特殊功能寄存器TCON
TCON 为定时器/计数器T0和T1的控制寄存器，字节地 址为88H，可位寻址。该寄存器中既有定时器/计数器T0和 T1的溢出中断请求标志位TF1和TF0，也包括了有关外部中 断请求标志位IE1与IE0。其格式如下图所示：