51中断

51单片机的中断系统详解　

中断系统：

8031单片机的中断系统简单实用，其基本特点是：有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序；5个中断源有两级中断优先级，可形成中断嵌套；2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置的编程。

中断系统的结构：

5个中断源的符号、名称及产生的条件如下。

INT0：外部中断0，由P3．2端口线引入，低电平或下跳沿引起。

INT1：外部中断1，由P3．3端口线引入，低电平或下跳沿引起。

T0：定时器／计数器0中断，由T0计满回零引起。

T1：定时器／计数器l中断，由T1计满回零引起。

TI／RI：串行I／O中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。

整个中断系统的结构框图见下图一所示。

由图一可见，外部中断有下跳沿引起和低电平引起的选择；串行中断有发送(TI)相接收(R1)的区别；各个中断源打开与否，受中断自身的允许位和全局允许位的控制，并具有高优先级和低优先级的选择。

中断系统的控制寄存器：

中断系统有两个控制寄存器IE和IP，它们分别用来设定各个中断源的打开／关闭和中断优先级。此外，在TCON中另有4位用于选择引起外部中断的条件并作为标志位。

1．中断允许寄存器--IE

IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址(由低位到高位)分别是A8H-AFH。

IE用来打开或关断各中断源的中断请求，基本格式如下图二所示：

EA：全局中断允许位。EA＝0，关闭全部中断；EA＝1，打开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。

×：无效位。

ES：串行I／O中断允许位。ES＝1，打开串行I／O中断；ES＝0，关闭串行I／O中断。

ETl；定时器／计数器1中断允许位。ETl＝1，打开T1中断；ETl＝O，关闭T1中断。

EXl：外部中断l中断允许位。EXl＝1，打开INT1；EXl＝0，关闭INT1。

ET0：定时器／计数器0中断允许位。ET0＝1，打开T0中断；ET0＝0，关闭TO中断。

EXO：外部中断0中断允许位。Ex0＝1，打开INT0;EX0=0,关闭INT0.

中断优先寄存器--IP：

IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址(由低位到高位)分别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级，IP的基本格式如下图三所示：

×：无效位。

PS：串行I／O中断优先级控制位。PS＝1，高优先级；PS＝0，低优先级。

PTl：定时器／计数器1中断优先级控制位。PTl＝1，高优先级；PTl＝0，低优先级。

Pxl：外部中断1中断优先级控制位。Pxl＝1，高优先级；PXl＝O，低优先级。

PT0：定时器／计数器o中断优先级控制位。PT0＝1，高优先级；PTO＝0，低优先级。

Px0：外部中断0中断优先级控制位。Px0＝1，高优先级；Px0＝0，伤优先级。

在MCS-51单片机系列中，高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套；同级中断之间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序：

INT0一T0---INT1一T1一RI／T1.

中断的响应过程

若某个中断源通过编程设置，处于被打开的状态，并满足中断响应的条件，而且`当前正在执行的那条指令已被执行完

1、当前末响应同级或高级中断

2、不是在操作IE，IP中断控制寄存器或执行REH指令则单片机响应此中断。

在正常的情况下，从中断请求信号有效开始，到中断得到响应，通常需要3个机器周期到8个机器周期。中断得到响应后，自动清除中断请求标志(对串行I／O端口的中断标志，要用软件清除)，将断点即程序计数器之值(PC)压入堆栈(以备恢复用)；然后把相应的中断入口地址装入PC，使程序转入到相应的中断服务程序中去执行。

各个中断源在程序存储器中的中断入口地址如下：

中断源 入口地址

INT0(外部中断0) 0003H

TF0(TO中断) 000BH

INT1(外部中断1) 0013H

TFl(T1中断) 001BH

RI／TI(串行口中断) 0023H

由于各个中断入口地址相隔甚近，不便于存放各个较长的中断服务程序，故通常在中断入口地址开始的二三个单元中，安排一条转移类指令，以转入到安排在那儿的中断服务程序。以T1中断为例，其过程下如图四所示。

由于5个中断源各有其中断请求标志0，TF0，IEl，TFl以及RI／TI，在中断源满足中断请求的条件下，各标志自动置1，以向CPU请求中断。如果某一中断源提出中断请求后，CPU不能立即响应，只要该中断请求标志不被软件人为清除，中断请求的状态就将一直保持,直到CPU响应了中断为止,对串行口中断而言，这一过程与其它4个中断的不同之处在于；即使CPU响应了中断，其中断标志RI／TI也不会自动清零，必须在中断服务程序中设置清除RI／TI的指令后，才会再一次地提出中断请求。

CPU的现场保护和恢复必须由被响应的相应中断服务程序去完成，当执行RETI中断返回指令后，断点值自动从栈顶2字节弹出，并装入PC寄存器，使CPU继续执行被打断了的程序。

下面给出一个应用定时器中断的实例。

现要求编制一段程序，使P1．0端口线上输出周期为2ms的方波脉冲。设单片机晶振频率

Fosc＝6MHZ．

1、方法：利用定时器T0作1ms定时，达到定时值后引起中断，在中断服务程序中，使P1．0的状态取一次反，并再次定时1ms。

2、定时初值：机器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定时lms所需的机器周期个数为500D，亦即0lF4H。设T0为工作方式1(16位方式)，则定时初值是(01F4H)求补＝FEOCH

START： MOV TMOD，#01H ；T0为定时器状态，工作方式1

　 MOV TL0，#0CH ；T0的低位定时初值

　 MOV TH0，#0FEH ；T0的高位定时初值

　 MOV TCON，#10H ；打开T0

　 SETB ET0 ；1ET0，即允许T0中断

　 SETB EA ；1EA，即充许全局中断

　 AJMP $ ；动态暂存

000BH： AJMP IST0 ；转入T0中断服务程序入口地址IST0

IST0： MOV TL0，#0CH ；重置定时器初值

　 MOV TH0，#0FEH ；重置定时器初值

　 CPL P1.0 ；P1.0取反

　 RET1 ；中断返回

串行端口的控制寄存器：

串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的工作方式、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的大小，以及作为运行的中断标志等。

`串行口控制寄存器SCON

SCON的字节地址是98H，位地址(由低位到高位)分别是98H一9FH。SCON的格式如图五所示。

SMo，SMl：

串行口工作方式控制位。

00--方式0；01--方式1；

10--方式2；11--方式3。

SM2：

仅用于方式2和方式3的多机通讯控制位

发送机SM2＝1(要求程控设置)。

当为方式2或方式3时：

接收机 SM2＝1时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若RB8＝0，不

引起串行接收中断。SM2＝0时，若RB8＝1，可引起串行接收中断；若

RB8＝0，亦可引起串行接收中断。

REN:

串行接收允许位。

0--禁止接收；1--允许接收。

TB8:

在方式2，3中，TB8是发送机要发送的第9位数据。

RB8:

在方式2，3中，RB8是接收机接收到的第9位数据，该数据正好来自发

送机的TB8。

TI:

发送中断标志位。发送前必须用软件清零，发送过程中TI保持零电平，

发送完一帧数据后，由硬件自动置1。如要再发送，必须用软件再清零。

RI:

接收中断标志位。接收前，必须用软件清零，接收过程中RI保持零电

平，接收完一帧数据后，由片内硬件自动置1。如要再接收，必须用软件

再清零。

电源控制寄存器PCON

PCON的字节地址为87H，无位地址，PCON的格式如图六所示。需指出的是，对80C31单片机而言，PCON还有几位有效控制位。

SMOD：波特率加倍位。在计算串行方式1，2，3的波特率时；0---不加倍；1---加倍。

串行中断的应用特点：

8031单片机的串行I／O端口是一个中断源，有两个中断标志RI和TI，RI用于接收，TI用于发送。

串行端口无论在何种工作方式下，发送／接收前都必须对TI／RI清零。当一帧数据发送／接收完后，TI/RI自动置1，如要再发送／接收，必须先用软件将其清除。

在串行中断被打开的条件下，对方式0和方式1来说，一帧数据发送／接收完后，除置位TI／RI外，还会引起串行中断请求，并执行串行中侧目务程序。但对方式2和方式3的接收机而言，还要视SM2和RB8的状态，才可确定RI是否被置位以及串行中断的开放：

SM2 RB8 接收机中断标志与中断状态

0 1 激活RI，引起中断

1 0 不激活RI，不引起中断

1 1 激活RI，引起中断

单片机正是利用方式2，3的这一特点，实现多机间的通信。串行端口的常用应用方法见相关章节。

波特率的确定：

对方式0来说，波特率已固定成fosc／12，随着外部晶振的频率不同，波特率亦不相同。常用的fosc有12MHz和6MHz，所以波特率相应为1000×103和500×103位／s。在此方式下，数据将自动地按固定的波特率发送／接收，完全不用设置。

对方式2而言，波特率的计算式为2SMOD·fosc／64。当SMOD＝0时，波特率为fm／64；当SMOD＝1时，波特率为fosc／32。在此方式下，程控设置SMOD位的状态后，波特率就确定了，不需要再作其它设置。

对方式1和方式3来说，波特率的计算式为2SMOD／32×T1溢出率，根据SMOD状态位的不同，波特率有Tl／32溢出率和T1／16溢出率两种。由于T1溢出率的设置是方便的，因而波特率的选择将十

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