单片机中断系统控制|C语言版单片机控制技术

51系列单片机（以AT89S51为例）的中断系统主要由与中断有关的4个特殊功能寄存器和硬件查询电路等组成。4个特殊功能寄存器分别是：定时控制寄存器TCON、串行口控制寄存器SCON、中断允许寄存器IE和中断优先级寄存器IP。在中断工作过程中，它们主要用于控制中断的开放和关闭、保存中断信息、设定中断优先级。硬件查询电路主要用于判别5个中断源的自然优先级别。中断系统结构图如图6-3所示。

图6-3　51系列单片机中断系统结构图

1.中断源

单片机类型不同，中断源的数量也不同。51系列单片机的中断源有五个，三个是内部中断源，两个是外部中断源。

（1）外部中断源。

通常外部中断是指外部设备（如打印机、键盘、外部故障等）引起的中断。单片机的外部中断源有两个，分别是外部中断和外部中断。

·：外部中断0请求，由P3.2脚输入。通过IT0位来决定是低电平有效还是下跳变有效。一旦输入信号有效，硬件自动将外部中断0请求标志IE0置“1”，并向CPU申请中断。

·：外部中断1请求，由P3.3脚输入。通过IT1位来决定是低电平有效还是下跳变有效。一旦输入信号有效，硬件自动将外部中断1请求标志IE1置“1”，并向CPU申请中断。

（2）内部中断源。

由单片机内部的功能单元（定时器或串行口）所引起的中断被称为内部中断。单片机的内部中断源有3个，分别是定时器0（T0）中断、定时器1（T1）中断和串行口中断。

·T0中断：由定时器T0定时或计数溢出引起。在定时器T0溢出时硬件自动将TF0溢出标志置“1”，并向中断系统提出中断请求。

·T1中断：由定时器T1定时或计数溢出引起。在定时器T1溢出时硬件自动将TF1溢出标志置“1”，并向中断系统提出中断请求。

·串行口中断：为接收或发送串行数据而设置。串行口发送一帧数据，便由硬件自动将发送请求标志TI置“1”，向CPU申请中断；串行口接收一帧数据，便由硬件自动将接收请求标志RI置“1”，向CPU申请中断。

2.中断系统控制

（1）中断标志类寄存器：TCON寄存器与SCON寄存器。单片机的各中断源在向CPU发出请求时，硬件系统会自动产生相应的中断请求标志，5个中断源共生成6个请求标志。其中，外部中断源、定时／计数器的中断请求标志位分布在TCON中，串口中断标志位分布在SCON中。

①定时控制寄存器TCON（88H）：可位寻址。

格式如下：

·IT0：为外部中断0的中断触发标志位，由软件设置，以控制外部中断的触发类型。IT0＝1，边沿触发方式，即测到P3.2引脚上有“1”→“0”跳变才有效；IT0＝0，电平触发方式，在P3.2引脚上有“0”电平就有效。

·IT1：为外部中断1的中断触发标志位，与IT0的作用相同。

·IE0：外部中断0的请求标志，当测到P3.2引脚上中断请求信号有效时，由内部硬件置位IE0，请求中断，中断响应后，该位被硬件自动清除。

·IE1：外部中断1的请求标志，功能同IE0。

注意：为保证CPU检测到有效信号，对于低电平触发的外部中断，“0”电平至少应保持1个机器周期；对于外部边沿触发中断，“0”“1”电平至少各保持1个机器周期。

·TF0：定时器T0溢出中断标志。

·TF1：定时器T1溢出中断标志。

·TR0与TR1：见定时器部分。

②串行控制寄存器SCON（98H）：可位寻址。

串行口控制寄存器SCON的低2位TI和RI保存串行口的两个中断请求标志，SCON格式如下：

(www.xing528.com)

·TI：串行口发送中断标志。串行口每发送完一帧数据，便由硬件置TI＝1，向CPU申请中断。当向串行口的数据缓冲器SBUF写入一个数据后，立刻启动发送器继续发送。CPU响应中断后，不会由硬件自动对TI清“0”，必须在中断服务程序中对其清“0”。

·RI：串行口接收中断标志。当串行口接收器允许接收时，每收到一帧数据，便由硬件置RI＝1，向CPU申请中断。CPU响应中断后，也必须在中断服务程序中对其清“0”。

SCON的其他各位的功能见串行通信部分。

（2）中断允许寄存器IE（A8H）：可位寻址。

计算机中断系统有两种不同类型的中断：一类为非屏蔽中断，另一类为可屏蔽中断。对非屏蔽中断，用户不能用软件的方法加以进制，一旦有中断申请，CPU必须响应。对于可屏蔽中断，用户可通过软件的方法来控制是否允许某个中断源的中断，允许中断又被称为中断开放，不允许中断又被称为中断屏蔽。AT89S51单片机的5个中断源均为可屏蔽中断。这些中断的开放与屏蔽是由特殊功能寄存器IE控制的，IE的控制分为两级，类似于开关，其中第一级为一个总开关，第二级为五个分开关。

IE格式如下：

·EA：中断总控制位。EA＝1，CPU开放中断；EA＝0，CPU禁止所有中断。

·ES：串行口中断控制位。ES＝1，允许串行口中断；ES＝0，屏蔽串行口中断。

·ET1：定时／计数器T1中断控制位。ET1＝1，允许T1中断；ET1＝0，禁止T1中断。

·EX1：外中断1中断控制位。EX1＝1，允许外中断1中断；EX1＝0，禁止外中断1中断。

·ET0：定时／计数器T0中断控制位。ET1＝1，允许T0中断；ET1＝0，禁止T0中断。

·EX0：外中断0中断控制位。EX1＝1，允许外中断0中断；EX1＝0，禁止外中断0中断。

（3）中断优先级寄存器IP（B8H）：可位寻址。

CPU同一时间只能响应一个中断请求。若同时来了两个或两个以上中断请求，就必须有先有后。为此，51单片机设有两个中断优先级，每个中断源都可以通过编程确定为高优先级中断或低优先级中断，由IP控制。IP格式如下：

若某位置“1”，则对应的中断源为高优先级；反之，为低优先级。当系统复位后，IP低5位全部清“0”，所有中断源均设定为低优先级中断。

·PS：串行口中断优先级控制位。

·PT1：定时／计数器1中断优先级控制位。

·PX1：外部中断源1中断优先级控制位。

·PT0：定时／计数器0中断优先级控制位。

·PX0：外部中断源0中断优先级控制位。

中断优先级遵守如下规则：

✧不同级的中断源同时申请中断时：先高后低。

✧处理低级中断时接收到高级中断时：停低转高。

✧处理高级中断时收到低级中断：高不睬低。

✧同级中断源同时申请中断时，CPU通过内部硬件查询电路，按自然优先级顺序确定先响应哪个中断请求。自然优先级由硬件形成，排列如下：

（最低）串行口中断→T1中断→→T0中断→（最高）

总之，在实际使用时，5个中断源的排列顺序由中断优先级控制寄存器IP和顺序查询逻辑电路共同决定。