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