代码收藏家技术教程 2025-01-09

【单片机原理】第5章中断系统,中断允许控制，中断优先级控制

串行口控制寄存器SCON中的中断标志位

SCON中控制位的含义

二、中断允许控制

1、中断允许寄存器IE的格式（Interrupt Enable）编辑

2、中断允许寄存器IE中各位的含义。

三、中断优先级控制

1、89C51/S51的中断优先级

2、中断优先级寄存器IP （Interrupt Priority）

3、中断优先级排列顺序

§5.4 中断响应及中断处理过程

一、中断响应条件

二、中断响应的自主操作过程

我们在编写中断服务程序时应注意：

三、中断响应时间

串行口控制寄存器SCON中的中断标志位

SCON为串行口控制寄存器，其低2位锁存串行口的接
收中断和发送中断标志RI和TI。
• SCON中TI和RI的格式如下图所示。

SCON中控制位的含义

1、TI：串行口发送中断请求标志。

CPU将一个数据写入发送缓冲器SBUF时，就启动发
送。每发送完一帧串行数据后，硬件置位TI。但CPU响应
中断时，并不清除TI，必须在中断服务程序中由软件对TI
清0。
2、RI：串行口接收中断请求标志。

在串行口允许接收时，每接收完一个串行帧，硬件置
位RI。同样，CPU响应中断时不会清除RI，必须在中断服
务程序中由软件对RI清0。

二、中断允许控制

1、中断允许寄存器IE的格式（Interrupt Enable）

2、中断允许寄存器IE中各位的含义。

①EA—中断允许总控制位。 E= Enable A= All
EA=0：屏蔽所有的中断请求；EA=1：CPU开放中断。对各中断源的中断请求是否允许，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。这就是所谓的两级控制。
②ES—串行口中断允许位。 E= Enable S= Serial
ES=0：禁止串行口中断；
ES=1：允许串行口中断。
③ET1—定时器/计数器T1的溢出中断允许位。 E= Enable T= Timer
ET1=0：禁止T1中断；
ET1=1：允许T1中断。

④EX1—外部中断1的溢出中断允许位。
EX1=0：禁止外部中断1中断；
EX1=1：允许外部中断1中断。
⑤ET0—定时器/计数器T0的溢出中断允许位。
ET0=0：禁止T0中断；
ET0=1：允许T0中断。
⑥EX0—外部中断0的溢出中断允许位。
EX0=0：禁止外部中断0中断；
EX0=1：允许外部中断0中断。

例5-1：假设允许片内定时器/计数器中断，禁止其他中断。试根据假设条件设置IE的相应值。

解：根据题意，应该设置（IE）=10001010B=8AH
（a）用字节操作指令
MOV IE，#8AH；或 MOV A8H，#8AH；
（b）用位操作指令
SETB ET0；定时器/计数器0允许中断
SETB ET1；定时器/计数器1允许中断
SETB EA ；CPU开中断

三、中断优先级控制

1、89C51/S51的中断优先级
2、中断优先级寄存器IP
3、中断优先级排列顺序
4、中断优先级控制实现的功能
5、例5-2

1、89C51/S51的中断优先级

• 89C51/S51有两个中断优先级。

• 每个中断请求源均可编程为高优先级中断或低优先级
中断。

• 中断系统中有两个不可寻址的“优先级生效”触发器，
分别指出CPU正在执行的高、低优先级的中断服务程
序。当其为1时则分别屏蔽所有的中断请求。

2、中断优先级寄存器IP （Interrupt Priority）

中断优先级寄存器IP各控制位的含义

①PS—串行口中断优先级控制位
②PT1—定时器/计数器T1中断优先级控制位
③PX1—外部中断1中断优先级控制位
④PT0—定时器/计数器T0中断优先级控制位
⑤PX0—外部中断0中断优先级控制位
若某控制位为1：则相应的中断源规定为高级中
反之控制位为0：则相应的中断源规定为低级中断。

3、中断优先级排列顺序

• 当同时接收到几个同一优先级的中断请求时，响应哪
个中断源则取决于内部硬件查询顺序。
• 其优先级顺序排列如图所示。、

4、中断优先级控制实现的功能

（1）按内部查询顺序排队：当数个中断源同时向CPU发出中断请求时，CPU根据设计者事先确定的中断源顺序号的次序，依次响应其中断请求。

（2）实现中断嵌套：当CPU正在处理一个中断请求时，又出现了另一个优先级比它高的中断请求，这时，CPU就暂时中止执行对原来优先级较低的中断源的服务程序，保护当前断点，转去响应优先级更高的中断请求，并为它服务。待服务结束，再继续执行原来较低级的中断服务程序。该过程称为中断嵌套。该中断系统称为多级中断系统。

二级中断嵌套

例5-2：设8031的片外中断为高优先级，片内中断为低优
先级。设置IP相应值。
• 解：（IP）=00000101B=05H
(a)用字节操作指令
MOV IP，#05H；或 MOV 0B8H，#05H；
(b)用为操作指令
SETB PX0
SETB PX1
CLR PS
CLR PT0
CLR PT1

§5.4 中断响应及中断处理过程

中断处理过程的三个阶段可分为：
◼
中断响应
◼
中断处理
◼
中断返回

中断处理的大致流程如右图所示。

一、中断响应条件

①有中断源发出中断请求。
②中断总允许位EA=1，即CPU中断。
③申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽。
④无同级或更高级中断正在被服务。
⑤当前的指令周期已经结束。
⑥若现行指令为RETI或是访问IE或IP指令时，该指令以及
紧接着的另一条指令已执行完。

二、中断响应的自主操作过程

• 1、中断响应的自主操作过程
⑴ 把当前PC值压入堆栈，保护断点。
⑵ 将相应的中断服务程序的入口地址送入PC。
⑶ 对有些中断源，CPU会自动清除中断标志。
⑷ 执行中断服务程序。
⑸ 执行到返回指令RETI，中断服务程序结束，将堆栈
内容弹出到PC，返回到原来断点继续执行。

2、各中断源及其对应的矢量地址（中断入口地址）

89C51/S51的CPU在每个机器周期的S5P2期间顺序采样每个中断源，CPU在下一个机器周期S6期间按优先级顺序查询中断标志。如查询到某个中断标志为1，则将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理。中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入PC，以便进入相应的中断服务程序。表现为CPU的自主操作。
• 89C51/S51单片机的中断系统中有两个不可编程的“优先级生效”触发器。一个是“高优先级生效”触发器，用以指明已进行高级中断服务，并阻止其他一切中断请求；一个是“低优先级生效”触发器，用以指明已进行低优先级中断服务，并阻止除高优先级以外的一切中断请求。

89C51/S51单片机一旦响应中断，首先置位相应的中断“优先级生效”触发器，然后由硬件执行一条长调用指令LCALL，把当前PC值压入堆栈，以保护断点，再将相应的中断服务程序的入口地址(如外中断0的入口地址为0003H)送入PC，于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行。
• 对于有些中断源，CPU在响应中断后会自动清除中断标志，如定时器溢出标志TF0、TF1和边沿触发方式下的外部中断标志IE0、IE1；

• 有些中断标志不会自动清除，只能由用户用软件清除，如串行口接收发送中断标志RI、TI；在电平触发方式下的外部中断标志IE0和IE1则是根据引脚ＩＮＴ０和ＩＮＴ１的电平变化的，CPU无法直接干预，需在引脚外加硬件(如D触发器)使其自动撤销外部中断请求。

CPU执行中断服务程序之前，自动将程序计数器的内容(断点地址)压入堆栈保护起来(但不保护状态寄存器PSW的内容，也不保护累加器A和其他寄存器的内容)；然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC，使程序转向该中断矢量地址单元中，以执行中断服务程序。各中断源及与之对应的矢量地址见表。

由于89C51/S51系列单片机的两个相邻中断源中断服务程序入口地址相距只有8个单元，一般的中断服务程序是容纳不下的，通常是在相应的中断服务程序入口地址中放一条长跳转指令LJMP，这样就可以转到64 KB的任何可用区域了。若在2 KB范围内转移，则可存放AJMP指令。

中断服务程序从矢量地址开始执行，一直到返回指令RETI为止。RETI指令的操作，一方面告诉中断系统该中断服务程序已执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护的断点地址从栈顶弹出，装入程序计数器PC，使程序返回到被中断的程序断点处继续执行。

我们在编写中断服务程序时应注意：

① 在中断矢量地址单元处放一条无条件转移指令(如LJMP××××H)，使中断服务程序可灵活地安排在64 KB程序存储器的任何空间。
② 在中断服务程序中，用户应注意用软件保护现场，以免中断返回后丢失原寄存器、累加器中的信息。
③ 若要在执行当前中断程序时禁止更高优先级中断，则可先用软件关闭CPU中断或禁止某中断源中断，在中断返回前再开放中断