6.2 8051单片机的中断系统结构与控制寄存器

6.2.1 中断系统的结构

8051单片机中断系统的结构如图6-1所示。

1.中断系统的组成

8051单片机中断系统的主要组成部分如下：

1）5个中断源。分别为外部中断源、外部中断源、定时器/计数器中断源T0、定时器/计数器中断源T1和串行通信口中断源（TX和RX）。

2）中断源寄存器。

3）中断允许寄存器IE。

4）中断优先级控制寄存器IP。

2.中断系统的工作原理

单片机的中断系统默认是关闭的，如果要使用某个中断，需要通过编程的方法设置有关控制寄存器某些位的值将该中断打开，并为该中断编写相应的中断子程序。

以外部中断为例，如果需要使用该中断，应进行以下设置：

1）将定时器/计数器控制寄存器TCON的IT0位设为0（IT0=0），中断请求信号输入方式被设为低电平输入有效。

2）将中断允许寄存器IE的EA位设为1（EA=1），允许所有的中断（总中断允许）。

3）将中断允许寄存器IE的EX0位设为1（EX0=1），允许外部中断0。

工作过程：当单片机的端（P3.2引脚）输入一个低电平信号时，由于寄存器TCON的IT0=0，输入开关选择位置0，低电平信号被认为是INT0的中断请求信号，该信号将TCON的外部中断0的标志位IE0置1（IE0=1），IE0位的“1”先经过INT0允许开关（IE的EX0=1使INT0开关闭合），然后经过中断总开关（IE的EA=1使中断总开关闭合），再经过优先级开关（只使用一个中断时无须设置，寄存器IP的PX0位默认为0，开关选择位置0），进入硬件查询，选中外部中断0的入口地址（0003H）并将其送给CPU的程序计数器PC，CPU开始执行该处的中断子程序。

6.2.2 中断源寄存器

中断源寄存器包括定时器/计数器控制寄存器TCON和串行通信口控制寄存器SCON。

1.定时器/计数器控制寄存器TCON

TCON寄存器的功能主要是接收外部中断源（ ）和定时器/计数器（T0、T1）送来的中断请求信号。TCON的字节地址是88H，它有8位，每位均可直接访问（即可位寻址）。TCON的字节地址、各位的位地址和名称如图6-2所示。

TCON寄存器各位的功能说明如下：

1）IE0位和IE1位，分别为外部中断0（）和外部中断1（）的中断请求标志位。当外部有中断请求信号输入单片机的引脚（即P3.2引脚）或引脚（即P3.3引脚）时，TCON的IE0和IE1位会被置“1”。

2）IT0位和IT1位，分别为外部中断0和外部中断1的输入方式控制位。当IT0=0时，外部中断0端输入低电平有效（即端输入低电平时才表示输入了中断请求信号）；当IT0=1时，外部中断0端输入下降沿有效；当IT1=0时，外部中断1端输入低电平有效1，当IT1=1时，外部中断1端输入下降沿有效。

3）TF0位和TF1位，分别是定时器/计数器0和定时器/计数器1的中断请求标志。当定时器/计数器工作产生溢出时，会将TF0或TF1位置“1”，表示定时器/计数器有中断请求。

4）TR0位和TR1位，分别是定时器/计数器0和定时器/计数器1的启动/停止位。在编写程序时，若将TR0或TR1设为“1”，那么相应的定时器/计数器开始工作；若设置为“0”，定时器/计数器则会停止工作。

注意：如果将IT0位设为1，则把IE0设为下降沿置“1”，中断子程序执行完后，IE0位自动变为“0”（硬件置“0”）；如果将IT0位设为0，则把IE0设置为低电平置“1”，中断子程序执行完后，IE0位仍是“1”，所以在退出中断子程序前，要将INT0端的低电平信号撤掉，再用指令将IE0置“0”（软件置“0”），若退出中断子程序后，IE0位仍为“1”，将会产生错误的再次中断。IT1、IE1位的情况与IT0、IE0位一样。在单片机复位时，TCON寄存器的各位均为“0”。

2.串行通信接口控制寄存器SCON

SCON寄存器的功能主要是接收串行通信口送到的中断请求信号。SCON的字节地址是98H，它有8位，每位均可直接访问（即可位寻址），SCON的字节地址、各位的位地址和名称如图6-3所示。

SCON寄存器的TI位和RI位与中断有关，其他位用作串行通信控制，将在后面说明。

1）TI位，串行通信接口发送中断标志位。在串行通信时，每发送完一帧数据，串行通信接口会将TI位置“1”，表明数据已发送完成，向CPU发送中断请求信号。

2）RI位，串行通信接口接收中断标志位。在串行通信时，每接收完一帧数据，串行通信接口会将RI位置“1”，表明数据已接收完成，向CPU发送中断请求信号。

注意：单片机执行中断子程序后，TI位和RI位不能自动变为“0”，需要在退出中断子程序时，用软件指令将它们清0。

6.2.3 中断允许寄存器

IE寄存器的功能用来控制各个中断请求信号能否通过。IE的字节地址是A8H，它有8位，每位均可直接访问（即可位寻址），IE的字节地址、各位的位地址和名称如图6-4所示。

IE寄存器各位（有2位不可用）的功能说明如下：

1）EA位：总中断允许位。当EA=1时，总中断开关闭合；当EA=0时，总中断开关断开，所有的中断请求信号都不能接受。

2）ES位：串行通信接口中断允许位。当ES=1时，允许串行通信接口的中断请求信号通过；当ES=0时，禁止串行通信接口的中断请求信号通过。

3）ET1位：定时器/计数器1中断允许位。当ET1=1时，允许定时器/计数器1的中断请求信号通过；当ET1=0时，禁止定时器/计数器1的中断请求信号通过。

4）EX1位：外部中断1允许位。当EX1=1时，允许外部中断1的中断请求信号通过；当EX1=0时，禁止外部中断1的中断请求信号通过。

5）ET0位：定时器/计数器0中断允许位。当ET0=1时，允许定时器/计数器0的中断请求信号通过；当ET0=0时，禁止定时器/计数器0的中断请求信号通过。

6）EX0位：外部中断0允许位。当EX0=1时，允许外部中断0的中断请求信号通过；当EX0=0时，禁止外部中断0的中断请求信号通过。

6.2.4 中断优先级控制寄存器

IP寄存器的功能是设置每个中断的优先级。其字节地址是B8H，它有8位，每位均可进行位寻址，IP的字节地址、各位的位地址和名称如图6-5所示。

IP寄存器各位（有3位不可用）的功能说明如下：

1）PS位：串行通信口优先级设定位。当PS=1时，串行通信接口为高优先级；当PS=0时，串行通信接口为低优先级。

2）PT1位：定时器/计数器1优先级设定位。当PT1=1时，定时器/计数器1为高优先级；当PT1=0时，定时器/计数器1为低优先级。

3）PX1位：外部中断1优先级设定位。当PX1=1时，外部中断1为高优先级；当PX1=0时，外部中断1为低优先级。

4）PT0位：定时器/计数器0优先级设定位。当PT0=1时，定时器/计数器0为高优先级；当PT0=0时，定时器/计数器0为低优先级。

5）PX0位：外部中断0优先级设定位。当PX0=1时，外部中断0为高优先级；当PX0=0时，外部中断0为低优先级。

通过设置IP寄存器相应位的值，可以改变5个中断源的优先顺序。若优先级一高一低的两个中断源同时发出请求，CPU会先响应优先级高的中断请求，再响应优先级低的中断请求；若5个中断源有多个高优先级或多个低优先级中断源同时发出请求，CPU会先按自然优先级顺序依次响应高优先级中断源，再按自然优先级顺序依次响应低优先级中断源。