2.6 中断系统

2.6.1 中断系统结构

8051有5个中断源，它们是两个外中断INT0（P3.2）和INT1（P3.3）、两个片内定时/计数器溢出中断TF0和TF1，一个是片内串行口中断TI或RI，这几个中断源由TCON和SCON两个特殊功能寄存器进行控制。其结构如图2-14所示。

图2-14 中断系统结构

计算机的中断系统能够加强CPU对多任务事件的处理能力。从而使它的应用范围进一步扩大。在MCS-48结构的基础上，MCS-51在增强了I/O的种类、功能和数量的同时，也增强了中断能力。MCS-51提供了5个中断源，两个中断优先级控制，可实现两个中断服务嵌套。当CPU支持中断屏蔽指令后，可将一部分或所有的中断关断，只有打开相应的中断控制位后，方可接收相应的中断请求。程序设置中断的允许或屏蔽，也可设置中断的优先级。

2.6.2 MCS-51中断源

MCS-51单片机共有5个中断源，其中2个外部中断源，3个内部中断源：

INT0：外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。

INT1：外部中断1，中断请求信号由P3.3输入。

T0：定时/计数器0溢出中断。

T1：定时/计数器1溢出中断。

串行中断：包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。

2.6.3 中断控制

MCS-51单片机对中断的控制主要有4个特殊功能寄存器：

定时/外部中断控制寄存器TCON；串行中断控制寄存器SCON；中断允许控制寄存器IE；中断优先级控制寄存器IP。

其中TCON和SCON只有一部分用于中断控制，通过以上4个中断控制寄存器各位进行配置，可实现各种中断控制功能。

1.定时/外部中断控制寄存器TCON（见表2-4）

表2-4 定时/外部中断控制寄存器TCON

其中断有关控制位功能如下：

IT0：外部中断0类型控制位，通过软件设置或清除，用于控制外中断的触发信号类型。当IT0=1时是边沿触发，当IT0=0时是电平触发。

IE0：外部边沿触发中断0请求标志，当引脚P.2信号有效时，触发IE0置“1”，当CPU响应该中断后，由片内硬件自动清零（只适用于边沿触发方式）。

IT1：外部中断1类型控制位，其意义和IT0一样。

IE1：外部边沿触发中断0请求标志，其意义和IE0一样。

2.串行中断控制寄存器SCON（见表2-5）

表2-5 串行中断控制寄存器SCON

各位功能如下：

RI：串行口接收中断标志。若串行口接收器允许接收，并以方式0工作，每当接收到8位数据时，RI被置1；若以方式1、2、3工作，当接收到半个停止位时，RI被置1；当串行口以方式2或3工作，且当SM2=1时，仅当接收到第9位数据RB8为1后，同时还要在接收到半个停止位时，RI被置1。RI=1表示串行口接收器正向CPU申请中断。同样RI标志必须由用户软件清零。

TI：串行口发送中断标志。在串行口以方式0发送时，每当发送完8位数据后由硬件置位。如果以方式1、2、3发送时，在发送停止位的开始时TI被置1。TI=1表示串行发送器正向CPU发出中断请求，向串行口的数据缓冲器SBUF写入一个数据后就立即启动发送器继续发送。但是CPU响应中断请求后，转向执行中断服务程序时，并不清零TI，TI必须由用户的中断服务程序清零。

3.中断允许控制寄存器IE（见表2-6）

表2-6 中断允许控制寄存器IE

其各位功能如下：

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。

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。

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。

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。

ES：串行口中断控制位。ES=1，允许串行口中断；ES=0，禁止串行口中断。

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

4.中断优先级控制寄存器IP（见表2-7）

表2-7 中断优先级控制寄存器IP

其各位功能如下：

PX0：外中断0优先级控制位。PX0=1，声明外中断0为高优先级中断；PX0=0，定义外中断0为低优先级中断。

PT0：定时器0优先级控制位。PT0=1，声明定时器0为高优先级中断；PT0=0，定义定时器0为低优先级中断。

PX1：外中断1优先级控制位。PX1=1，声明外中断1为高优先级中断；PX1=0，定义外中断1为低优先级中断。

PT1：定时器1优先级控制位。PT1=1，声明定时器1为高优先级中断；PT1=0，定义定时器1为低优先级中断。

PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，串行口中断声明为高优先级中断；PS=0，串行口定义为低优先级中断。

2.6.4 中断响应等待时间

正常中断响应时间至少为3～8个机器周期，如果有同级或高级中断服务，将延长中断响应时间。

2.6.5 中断撤消

中断源发出中断请求后，相应中断请求标志置“1”。CPU响应中断后，必须清除中断请求标志，否则中断响应返回后将再次进入该中断，从而进入死循环。详细说明如下：

（1）对定时/计数器T0、T1中断，CPU响应中断时就用硬件自动清除了相应的中断请求标志TF0或TF1，用户可以不必手动清除。

（2）对外部中断INT0、INT1，若采用边沿触发方式，CPU响应中断时也用硬件自动清除了相应中断请求标志IE0或IE1。

（3）对外部中断INT0、INT1，若采用电平触发方式，CPU响应中断时，虽也是用硬件自动清除了相应中断请求标志IE0或IE1，但相应引脚的低电平信号若继续保持下去，中断请求标志IE0或IE1就无法清零，也会发生再次进入中断的情况。

（4）对串行中断，CPU响应中断后并不自动清除相应的中断标志位TI或RI，用户应在串行中断服务程序中用软件清除TI或RI。

2.6.6 中断系统应用举例

C51编译器支持在C语言源程序中直接编写51单片机的中断服务程序，比汇编编写中断程序方便许多。为了能在C语言中直接编写中断服务函数，C51编译器对函数的定义有所扩展，增加了一个扩展关键字interrupt。关键字interrupt是函数定义时的一个选项，加上这个选项即可将函数定义成中断服务函数。

定义中断服务函数的一般形式为

函数类型 函数名（形式参数）[interrupt n][using n]

interrupt后面的n是中断号，n的取值范围为0～31。编译器从8n+3处产生中断向量，具体的中断号n和中断向量取决于不同的51系列单片机芯片。using n中的n表示使用的寄存器组号。在C语言中可用如下方法定义中断服务函数：

void intersvr0（void）interrupt 0 using 1//定义外部中断0，使用第一组寄存器。

51单片机常用的中断源和中断向量见表2-8。

表2-8 常用的中断源和中断向量

外部中断的应用范例：

硬件原理如图2-15所示。利用外部中断（S1）来控制P00的LED，当有外部中断时LED的状态取反。

图2-15 硬件原理

程序设计：