单片机中断应用

外部中断1
IT1=0时，P3.3引脚低电平触发；IT1=1 时，P3.3引脚下降沿触发
IE1
EX1
PX1
定时/计数器T1中断 T1定时或计数溢出
TF1 ET1
PT1
串行口中断
发送完一帧数据 接收完一帧数据
TI
ES
PS
RI
入口地址 (A51)
中断 号
(C51)
0003H
0
000BH
1
0013H
2
001BH
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
-
-
-
PS
PT1
PX1
PT0
PX0
(1) PS：串行口中断优先级控制位。PS=1，声明串行口中 断为高优先级中断；PS=0，声明串行口中断为低优先级中 断。
(2) PT1：定时/计数器T1优先级控制位。PT1=1，声明定时 /计数器T1为高优先级中断；PT1=0，声明定时/计数器T1为 低优先级中断。
表5-1 TCON寄存器结构
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TF1
TR1
TF0
Biblioteka Baidu
TR0
IE1
IT1
IE0
IT0
(1) IT0(IT1)：外部中断0(或1)触发方式控制位，可由软件进 行置位和复位。IT0(或IT1)=0时，外部中断为低电平触发方式； IT0(或IT1)=1时，外部中断为边沿触发方式。
(6) EX0：外部中断0中断允许控制位。EX0=1，允许外部中断0 中断；EX0=0，禁止外部中断0中断。
例如，要设置允许外部中断0和定时/计数器T1中断允许， 其他中断不允许，则IE的值如表5-4所示，即IE=89H。
表5-4 IE=89H
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
0
0
0
1
0
0
1
4．中断优先级寄存器IP
(3) ET1：定时/计数器T1溢出中断允许控制位。ET1=1，允许 T1中断；ET1=0，禁止T1中断。
(4) EX1：外部中断1中断允许控制位。EX1=1，允许外部中断1 中断；EX1=0，禁止外部中断1中断。
(5) ET0：定时/计数器T0溢出中断允许控制位。ET0=1，允许 T0中断；ET0=0，禁止T0中断。
在同一个优先级下，中断响应按照自然优先级顺序进行。
例如，5个中断源同时请求中断响应，CPU响应的顺序为：定 时/计数器T0→外部中断1→外部中断0→定时/计数器T1→串行 口中断。则IP各位的设置如表5-7所示，即IP=06H。
表5-7 IP=06H
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
1
1
0
日常生活中也常发生“中断”现象。比如某人正在看书，有 电话铃响，决定接电话，做书签标记，起身接电话，接完电话 再从刚才做标记的页码继续读书。
5.2 中断控制
89C51系列单片机的中断系统结构框图如图所示，由5个中断 请求源INT0、T0、INT1、T1、TI/RI，中断请求标志寄存器TCON， 中断允许控制寄存器IE，中断优先级寄存器IP和查询硬件等组 成。通过对各种寄存器的读/写来控制单片机的中断类型、中断 开/关和中断源的优先级。
一个完整的主程序的轮廓如下:
汇编语言：
ORG
0000H
AJMP START
ORG
0003H
AJMP INT0
ORG
ORG START:
INT0: RETI
000BH … 0030H
… … …
;跳到外中断0的服务子程序处执行
C语言： main( ) {
主程序内容 } /*****中断程序入口，“using 工作组”可以忽略*****/ void 函数名( ) interrupt 中断序号 using 工作组 {
各中断源的中断服务程序入口地址如下。
外部中断0：0003H。
定时/计数器T0：000BH。
外部中断1：0013H。
定时/计数器T1：001BH。
串行口：0023H。
可见，每个中断向量地址只间隔了8个单元，如 0003H～000BH。一般情况下，如此小的空间无法完 成中断程序，那么中断服务程序就不能放在这里，在 汇编语言程序中要通过AJMP或是LJMP等跳转指令把 中断服务程序安排到适合它的空间去。
第5章 单片机中断应用
本章内容： 5.1 中断的概念 5.2 中断控制 5.3 单片机中断处理过程 5.4 中断系统C51语言编程要点
【任务导入】 数码管加减数的实现：用C51编程，使外部中断
每发生一次，在共阴极数码管上显示一个数字，且 每中断一次显示的数值加1或减1(根据按下的是“加 1键”还是“减1键”而定)。
3．中断允许控制寄存器IE
89C51单片机中没有专门的开中断和关中断指令，对各个 中断源的允许和屏蔽是由内部的中断允许控制寄存器IE的各 位来控制的。中断允许控制寄存器IE的字节地址为A8H，可以 进行位寻址，各位定义如表5-3所示。
表5-3 中断允许寄存器IE
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
EA
(3) PX1：外部中断1优先级控制位。PX1=1，声明外部中断 1为高优先级中断；PX1=0，声明外部中断1为低优先级中断。
(4) PT0：定时/计数器T0优先级控制位。PT0=1，声明定时 /计数器0为高优先级中断；PT0=0，声明定时/计数器0为低 优先级中断
(5) PX0：外部中断T0优先级控制位。PX0=1，声明外部中 断T0为高优先级中断；PX0=0，声明外部中断T0为低优先级 中断。
3
0023H
4
5.3 单片机中断处理过程
1．中断响应的条件
CPU都会去查询各个中断标记，看它们是否是 “1”，如果是“1”，说明有中断请求。所以所谓中 断，也是在查询，不过是在每个机器周期都查一下而 已，并且此查询过程是由单片机的CPU完成的，而不是 通过程序来完成的。了解了中断的过程就不难了解中 断响应的条件了，但是遇到下列三种情况之一时，CPU 将封锁对中断的响应。 (1) CPU正在处理一个同级或更高级别的中断请求。 (2) 当前正在执行的指令还没有执行完。 (3) 当前正在执行的指令是RETI或访问IP、IE寄存器的 指令，则CPU至少再执行一条指令才能响应中断。
(2) IE0(IE1)：外部中断0(或1)中断请求标志位。
在电平触发方式时，CPU在每个机器周期的S5P2时刻采样 P3.2(或P3.3)引脚的电平，若引脚为高电平，则IE0(或IE1)清 零，若引脚为低电平，则IE0(或IE1)置1，向CPU提出中断请求； 在边沿触发方式时，若第一个机器周期采样到引脚为高电平， 第二个机器周期采样到引脚为低电平时，将IE0或IE1置1，向 CPU提出中断请求。
1. 中断请求标志寄存器TCON
当有中断源发出请求时，由硬件将相应的中断标志位置1。 在中断请求被响应前，相应的中断请求标志位被锁存在特殊 功能寄存器TCON和SCON中。外部中断源有外部中断和外部中 断，经由外部引脚P3.2、P3.3引入。在特殊功能寄存器TCON 中有4位与外部中断有关的位和4位与定时/计数器有关的位， 如表5-1所示。
2．中断响应过程
具体地说，中断响应可以分为以下几个步骤。 (1)自动清除中断请求标志(对串行口的中断标志要 用软件清除)，然后保护断点，保存下一个将要执行指 令的地址，即把这个地址送入堆栈。 (2)寻找中断入口，根据5个不同的中断源所产生的 中断，查找5个不同的入口地址，即将5个中断入口的地 址装入寄存器PC中(PC是程序指针，CPU取指令就是根据 PC中的值去取，如果PC中装入了中断入口的地址，程序 就会转到中断入口处执行)。以上工作是由单片机自动 完成的，与编程者无关。一般在5个中断入口地址处存 放有跳转到对应中断服务程序的跳转指令。 (3)执行中断处理程序。 (4)中断返回。执行完中断指令后，就从中断 处返回到主程序，继续执行。
要求：按键有消除抖动功能。
【任务分析】
本任务的要求是：每发生一次中断，数码管数值 加1或减1。加1和减1是两种不同的任务，在软件里面 体现为两个程序。那么什么时候数码管数值加1，什 么时候又减1呢？在进行设计之前，需要补充下面有 关51单片机中断系统的知识。
5.1 中断的概念
所谓中断，是指CPU执行正常程序时，系统中出现特殊请求 码，CPU需要暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的任务程序， 处理完毕后，CPU再返回原程序被中止的地方继续执行原程序的 过程。
-
-
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
(1)EA：中断允许总控制位。EA=0，屏蔽所有的中断请求；EA=1， 开放中断。EA的作用是使中断允许形成两级控制，即各中断源首 先受EA位的控制，其次还要受各中断源自己的中断允许位控制。
(2) ES：串行口中断控制位。ES=1，允许串行口中断；ES=0，
屏蔽串行口中断。
在边沿触发方式时，CPU在每个机器周期都采样P3.2(或 P3.3)。为了保证检测到下降沿，P3.2(或P3.3)引脚的高电平与 低电平至少应该保持1个机器周期。
(3) TR0(TR1)：定时/计数器T0或T1的启动/停止控制位。当置1 时启动定时/计数器，清零时停止定时或计数。
(4) TF0(TF1)：定时/计数器T0(或T1)的溢出中断请求标志位。 当定时时间到或计数值满时由硬件置位TF0(或TF1)。当CPU响应 中断后，再由硬件将该位清零。
表5-8 89C51系列单片机中断系统的主要信息
中断要求
中断响应
中断入口
中断源
触发条件
中断 标志 TCON
中断允 许IE
中断优 先级IP
外部中断0
IT0=0时，P3.2引脚低电平触发；IT0=1 时，P3.2引脚下降沿触发
IE0
EX0
PX0
定时/计数器T0中断 T0定时或计数溢出
TF0 ET0
PT0
表5-5 51单片机中断级别
中断源
默认中断级别
外部中断T0
最高
定时/计数器T0
第2
外部中断T1
第3
定时/计数器T1
第4
串行口
第5
在某些特殊情况下，如果希望每个中断源有更高的优先级， 则可以通过程序人工地设置高、低优先级。中断优先级由中断优 先级寄存器IP来设置，如表5-6所示。
表5-6 中断优先级寄存器IP
表5-9 中断号与中断源的对应关系
中断号
中断源
中断号
中断源
0
外部中断0
3
定时/计数器T1溢出
1
定时/计数器T0溢出
4
串行接口中断
2
外部中断1
5
定时/计数器T2溢出
例如，单片机P1.0引脚接发光二极管，此发光二极管随 P3.2引脚脉冲亮灭变化，电路如图5-5所示。
用C51编写的源程序如下。 #include<reg1.h> sbit P1_0=P1^0; void INT_0( ) interrupt 0 using2 //外部中断0 中断服务
中断服务内容 }
在汇编语言中如此设计的目的就是让出中断源的入口地址，在C语言中
就不需要自己编写，而是由C51编译器自己完成。所以，C语言程序相对
汇编语言程序来说简单易懂。
5.4 中断系统C51语言编程要点
为了能在C51语言编写的源程序中直接编写中断服务函数，C51编 译器对函数的定义有所扩展，增加了一个关键字interrupt。在 C51中，中断程序的设计要点如下。 (1)在主函数中，设置相关中断允许和优先级。 (2)中断函数用关键字interrupt进行定义，格式如下： 返回值 中断函数名() interrupt [中断号] using [寄存器组号] 中断号取值为0～4，不同值与中断源的对应关系如表5-9所示。 寄存器组号取值为0～3，对应着4组工作寄存器。
2. 串行口控制寄存器SCON
89C51系列单片机的5个中断源有6个中断请求标志位，其 中4个与外部中断和定时/计数器有关的都属于TCON寄存器， 另外2个与串行口中断有关的属于串行口控制寄存器SCON。 SCON的D7～D2位在第7章中会有详细讲解，本小节只介绍与中 断源有关的位，如表5-2所示。
表5-2 SCON寄存器结构
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SM0
SM1
SM2
REN
TB8
RB8
TI
RI
(1)TI：发送中断请求标志位。
(2)RI：接收中断请求标志位。 无论哪个标志位置1，都请求串行口中断。到底是发送中断
TI，还是接收中断RI，只有在中断服务程序中通过指令查询来判断 。串行口中断响应后，TI或RI不能由硬件清零，因此都需 要软件清零。
89C51单片机采用了自然优先级和人工设置高、低
优先级的策略。当CPU处理低优先级中断，又发生更
高级中断时，可由软件设置每个中断源的优先级别，
实现二级中断嵌套，中断过程如图所示。
上电时，中断优先级寄存器IP被清零，每个中断源都处于同 一个优先级，这时若其中几个中断同时产生中断请求，CPU通过 内部硬件查询逻辑按自然优先级顺序确定该响应哪个中断请求。 其自然优先级由硬件形成，如表5-5所示。