MCS-51单片机的中断系统（1）

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。
 
MCS-51单片机的中断系统

 

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（#INT0）：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（#INT1）：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（T0）：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(T1)：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P3.5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。

 

 

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	8FH	8EH	8DH	8CH	8BH	8AH	89H	88H
位符号	TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE0	IT0

 
             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#INT0（或#INT1）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。寄存器的内容及位地址表示如下：  
 

位地址	9FH	9EH	9DH	9CH	9BH	9AH	99H	98H
位符号	SM0	SM1	SM2	REN	TB8	RB8	TI	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	0AEH	0ADH	0ACH	0ABH	0AAH	0A9H	0A8H
位符号	EA	/	/	ES	ET1	EX1	ET0	EX0

    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寄存器地址0B8H，位地址为0BFH～0B8H。寄存器的内容及位地址表示如下：

位地址	0BFH	0BEH	0BDH	0BCH	0BBH	0BAH	0B9H	0B8H
位符号	/	/	/	PS	PT1	PX1	PT0	PX0

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。