中断系统结构及中断控制详解

MCS—51 提供 5 个中断请求源，2 个中断优先级，可实现两级中断服务程序嵌套。当 CPU 执行关中断指令后（或复位），将屏蔽所有中断请求，只有 CPU 执行开中断指令后才有可能接受中断请求，每个中断源可由软件编程为允许中断和禁止中断，每个中断源可程控为高优先级中断或低优先级中断。可见 MCS-51 具有较强的中断处理能力。

一、中断系统内部结构

MCS-51 的中断系统结构框图如下图所示，与中断有关的特殊功能寄存器有 4 个，分别为中断源寄存器(即专用寄存器 TCON 和 SCON 的相关位)、IE 和 IP。

MCS-51 单片机有 5 个中断源，可提供两个中断优先级，即可实现二级中断嵌套。

二、MCS-51 中断源及中断入口

MCS-51 的中断源可分为三类：外部中断、定时中断和串行口中断。

1．外部中断类

由外部原因引起的：

INT0——外部中断 0 请求信号，由 P3.2 输入，IT0 (TCON．0) 决定中断请求信号是低电平有效还是下降沿有效。一旦输入有效，即向 CPU 申请中断，并使 IE0＝1。

INT1——外部中断 1 请求信号，由 P3.3 输入，由 IT1 (TCON.2) 决定中断请求信号是低电平有效还是下降沿有效。一旦输入有效，即向 CPU 申请中断，并使 IE1＝1。

2．定时中断类

定时中断是为满足定时或计数溢出处理的需要而设置的，在单片机芯片内部发生，无需在芯片上设置引入端，但在计数方式时，中断源可以由单片机芯片外部引入。

TF0——定时器 T0 溢出中断请求。当定时器 T0 产生溢出时，其中断请求标志 TF0＝1，请求中断处理。

TF1——定时器 T1 溢出中断请求。当定时器 T1 产生溢出时，其中断请求标志 TF1＝1，请求中断处理。

3．串行口中断类

串行口中断为串行数据的传送需要而设置的。

RI 或 TI——串行中断请求。

各中断源对应的中断服务程序入口地址：

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

三、MCS-51 中断请求

中断标志位：

TF1、TF0、IE1、IE0、RI 、TI 登记各中断源请求信号：=1，有中断请求；= 0，无中断请求。

CPU 响应中断后，该中断标志自动清零。TI，RI 标志必须软件清零。

外部中断触发方式选择位：

• IT0、IT1=1：负边沿触发中断请求；= 0：低电平触发中断请求。

• IE0：外中断 0 中断申请标志

  若 IT0=0，每个机器周期的 S5P2 采样 INT0 ，若 INT0=0 则 IE0=1；当 IT0=1 时，第一个机器周期采样到 INT0 为高电平，第二个机器周期为低电平，则 IE0=1。IE0=1 表示外中断 0 正在向 CPU 申请中断，当 CPU 响应中断，转向中断服务程序时，由硬件清“0”IE0

• TF0： T0 溢出中断标志

  T0 被启动计数后，加 1 计数，溢出后，由硬件使 TF0＝1，请求中断，此标志保持到 CPU 响应中断后，由硬件自动清“0”。也可用软件查询该标志，并由软件清“0”。

四、中断允许控制

中断允许控制位：EA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0

=1 开中断；= 0 关中断。

例：允许 CPU 响应 INT0 的中断请求

SETB EX0

SETB EA

中断允许寄存器 IE 格式和各位含义如下：

• EA——CPU 中断总允许位。EA＝1，CPU 开放中断；

• ES ——串行口中断允许位。 ES＝1，允许串行口中断

• ET1—— T1 中断允许位。 ET1＝1，允许 T1 中断。

• EX1——外部中断 1 允许位。 EX1＝1，允许外部中断 1 中断

• ET0—— T0 中断允许位。 ET0＝l，允许 T0 中断；

• EX0——外部中断 0 允许位。EX0＝1，允许外部中断 0 中断

• MCS－5l 系统复位后，IE 中各中断允许位均被清“0” 。

五、 中断优先级

中断优先级——设计人员给每个中断源事先安排中断响应的优先顺序。然后按轻重缓急的次序响应。

专用寄存器 IP 统一管理中断优先级。可实现两级中断嵌套。

• PS ——串行口中断优先级控制位。

• PT1——T1 中断优先级控制位。

• PX1——外部中断 1 中断优先级控制位。

• PT0——T0 中断优先级控制位。

• PX0——外部中断 0 中断优先级控制位。

以上对应位为 1，高优先级；为 0，低优先级。

当系统复位后，IP 低 5 位全部清“0”，将所有中断源设置为低优先级中断。

同一优先级别按内部查询顺序排列优先级：

高 INT0、T0、INT1、T1、SIO 低。

自然优先级由硬件形成，排列次序如下：

• 中断源 自然优先级

• 外部中断 0 最高级

• 定时器 T0 中断

• 外部中断 1

• 定时器 T1 中断

• 串行口中断 最低级