51單片機(jī)的中斷體系結(jié)構(gòu)_中斷的響應(yīng)過程

51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)十分重要，分為外部中斷和定時(shí)器中斷。本文主要詳解51單片機(jī)的中斷體系結(jié)構(gòu)以及中斷的響應(yīng)過程，具體的跟隨小編一起來了解一下。

51單片機(jī)的中斷體系結(jié)構(gòu)詳解

80C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源（8052有 6個(gè)） ，2個(gè)優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷嵌套 。MCS-51系列單片機(jī)中斷系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)如下：

與中斷系統(tǒng)相關(guān)的特殊寄存器：

1）中斷允許控制寄存器（IE）------ 控制各中斷的開放和屏蔽

2）中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）------設(shè)置各中斷的優(yōu)先級

3）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器（TCON）----定時(shí)器和外部中斷的控制

4）串行口控制寄存器（SCON）------串行中斷的控制

中斷類型分為三類：

1）T0、T1是2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，由片內(nèi)定時(shí)器提供；

2）INT0、INT1是2個(gè)外部中斷，由引腳P3.2和P3.2提供；

3）RX、TX為串行口中斷所用，由片內(nèi)串口提供。

1、（P3.2）/（P3.3）可由IT0（TCON.0）/IT1（TCON.2）選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測到P3.2/P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時(shí)，中斷標(biāo)志IE0（TCON.1）/IE1（TCON.3）置1，向CPU申請中斷。

2、TF0（TCON.5）/TF1（TCON.7），片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0/T1溢出中斷請求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0/T1發(fā)生溢出時(shí)，置位TF0/TF1，并向CPU申請中斷。

3、RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中斷請求標(biāo)志。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TI，向CPU申請中斷。

1）定時(shí)器中斷的使用（以定時(shí)器0為例）

……

TMOD |= 0x01 | 0x04; //使用模式1，16位計(jì)數(shù)器，使用“|”符號可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響

TH0=0xFF; //給定初值

TL0=245; //從245計(jì)數(shù)到255

EA=1; //總中斷打開

ET0=1; //定時(shí)器中斷打開

TR0=1; //定時(shí)器開關(guān)打開

void Timer0_isr（void） interrupt 1 using 1 //中斷服務(wù)程序

{

TH0=0xFF; //重新給定初值

TL0=245;

……

}

2）外部中斷的使用（以外部中斷0為例）

…………

EA=1; //全局中斷開

EX0=1; //外部中斷0開

IT0=0; //電平觸發(fā)

void ISR_Key（void） interrupt 0 using 1 //中斷服務(wù)程序

{

…………

}

中斷的響應(yīng)過程

若某個(gè)中斷源通過編程設(shè)置，處于被打開的狀態(tài)，并滿足中斷響應(yīng)的條件，而且①當(dāng)前正在執(zhí)行的那條指令已被執(zhí)行完

1、當(dāng)前末響應(yīng)同級或高級中斷

2、不是在操作IE，IP中斷控制寄存器或執(zhí)行REH指令則單片機(jī)響應(yīng)此中斷。

在正常的情況下，從中斷請求信號有效開始，到中斷得到響應(yīng)，通常需要3個(gè)機(jī)器周期到8個(gè)機(jī)器周期。中斷得到響應(yīng)后，自動清除中斷請求標(biāo)志（對串行I／O端口的中斷標(biāo)志，要用軟件清除），將斷點(diǎn)即程序計(jì)數(shù)器之值（PC）壓入堆棧（以備恢復(fù)用）；然后把相應(yīng)的中斷入口地址裝入PC，使程序轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中去執(zhí)行。

各個(gè)中斷源在程序存儲器中的中斷入口地址如下：

中斷源 入口地址

INT0（外部中斷0） 0003H

TF0（TO中斷） 000BH

INT1（外部中斷1） 0013H

TFl（T1中斷） 001BH

RI／TI（串行口中斷） 0023H

由于各個(gè)中斷入口地址相隔甚近，不便于存放各個(gè)較長的中斷服務(wù)程序，故通常在中斷入口地址開始的二三個(gè)單元中，安排一條轉(zhuǎn)移類指令，以轉(zhuǎn)入到安排在那兒的中斷服務(wù)程序。以T1中斷為例，其過程下如圖四所示。

由于5個(gè)中斷源各有其中斷請求標(biāo)志0，TF0，IEl，TFl以及RI／TI，在中斷源滿足中斷請求的條件下，各標(biāo)志自動置1，以向CPU請求中斷。如果某一中斷源提出中斷請求后，CPU不能立即響應(yīng)，只要該中斷請求標(biāo)志不被軟件人為清除，中斷請求的狀態(tài)就將一直保持，直到CPU響應(yīng)了中斷為止，對串行口中斷而言，這一過程與其它4個(gè)中斷的不同之處在于；即使CPU響應(yīng)了中斷，其中斷標(biāo)志RI／TI也不會自動清零，必須在中斷服務(wù)程序中設(shè)置清除RI／TI的指令后，才會再一次地提出中斷請求。

CPU的現(xiàn)場保護(hù)和恢復(fù)必須由被響應(yīng)的相應(yīng)中斷服務(wù)程序去完成，當(dāng)執(zhí)行RETI中斷返回指令后，斷點(diǎn)值自動從棧頂2字節(jié)彈出，并裝入PC寄存器，使CPU繼續(xù)執(zhí)行被打斷了的程序。

下面給出一個(gè)應(yīng)用定時(shí)器中斷的實(shí)例。

現(xiàn)要求編制一段程序，使P1．0端口線上輸出周期為2ms的方波脈沖。設(shè)單片機(jī)晶振頻率

Fosc＝6MHZ．

1、方法：利用定時(shí)器T0作1ms定時(shí)，達(dá)到定時(shí)值后引起中斷，在中斷服務(wù)程序中，使P1．0的狀態(tài)取一次反，并再次定時(shí)1ms。

2、定時(shí)初值：機(jī)器周期MC＝12/fosc＝2us。所以定時(shí)lms所需的機(jī)器周期個(gè)數(shù)為500D，亦即0lF4H。設(shè)T0為工作方式1（16位方式），則定時(shí)初值是（01F4H）求補(bǔ)＝FEOCH

串行端口的控制寄存器：

串行端口共有2個(gè)控制寄存器SCON和PCON，用以設(shè)置串行端口的工作方式、接收／發(fā)送的運(yùn)行狀態(tài)、接收／發(fā)送數(shù)據(jù)的特征、波特率的大小，以及作為運(yùn)行的中斷標(biāo)志等。

①串行口控制寄存器SCON

SCON的字節(jié)地址是98H，位地址（由低位到高位）分別是98H一9FH。SCON的格式如圖五所示。

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：

僅用于方式2和方式3的多機(jī)通訊控制位

發(fā)送機(jī)SM2＝1（要求程控設(shè)置）。

當(dāng)為方式2或方式3時(shí)：

接收機(jī) SM2＝1時(shí)，若RB8＝1，可引起串行接收中斷；若RB8＝0，不

引起串行接收中斷。SM2＝0時(shí)，若RB8＝1，可引起串行接收中斷；若

RB8＝0，亦可引起串行接收中斷。

REN：

串行接收允許位。

0--禁止接收；1--允許接收。

TB8：

在方式2，3中，TB8是發(fā)送機(jī)要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。

RB8：

在方式2，3中，RB8是接收機(jī)接收到的第9位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)正好來自發(fā)

送機(jī)的TB8。

TI：

發(fā)送中斷標(biāo)志位。發(fā)送前必須用軟件清零，發(fā)送過程中TI保持零電平，

發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，由硬件自動置1。如要再發(fā)送，必須用軟件再清零。

RI：

接收中斷標(biāo)志位。接收前，必須用軟件清零，接收過程中RI保持零電平，接收完一幀數(shù)據(jù)后，由片內(nèi)硬件自動置1。如要再接收，必須用軟件再清零。

電源控制寄存器PCON

PCON的字節(jié)地址為87H，無位地址，PCON的格式如圖六所示。需指出的是，對80C31單片機(jī)而言，PCON還有幾位有效控制位。

SMOD：波特率加倍位。在計(jì)算串行方式1，2，3的波特率時(shí)；0---不加倍；1---加倍。