MCS-51的中断结构与控制

MCS-51的中断源及中断结构

向CPU发出中断请求的信号称为中断源。在2.1.2节中我们已经了解到MCS-51系列单片机中有5个中断源，其中2个外部中断源，3个内部中断源，具体如下：

：外部中断，由引脚P3.2引入中断请求。

：外部中断，由引脚P3.3引入中断请求。

➢ 定时计数器T0： 内部中断，定时计数器0溢出时发出中断请求。

➢ 定时计数器T1： 内部中断，定时计数器1溢出时发出中断请求。

➢ 串行口中断： 内部中断，包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。

MCS-51单片机自然优先级如表4-1所示。

表4-1　优先级的排列

(二)中断结构

MCS-51系列单片机的中断系统结构如图4-2所示。

图4-2　MCS-51中断结构

由图4-2可以看出，中断系统中涉及TCON、SCON、IE以及IP四个特殊功能寄存器，它们主要有以下功能：

➢ 锁存中断请求标志： TCON和SCON锁存各中断源的中断请求标志位。

➢ 中断允许寄存器IE： 控制CPU是否响应中断源的请求。

➢ 中断优先级寄存器IP： 设置各中断源的优先级，每个中断源可编程为高优先级中断或低优先级中断。

1. TCON中的中断标志位

TCON的字节地址为88H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及功能如表4-2所示。

表4-2　TCON的结构、位名称、位地址以及功能

IT0(D0位)： 外部中断

的触发方式控制位，由软件进行置“1”和清“0”。IT0=1时，为边沿触发方式(即当引脚P3.2出现下降沿脉冲信号时，中断请求有效);IT0=0时，为电平触发方式(即当引脚P3.2为低电平信号时，中断请求有效)。

IE0(D1位)： 外部中断

的请求标志位。当CPU检测到外部中断请求时，该标志位置“1”，当CPU转向中断处理子程序时，由硬件自动清“0”(只适用于边沿触发方式)。

注意

在电平触发方式中，CPU转向中断处理子程序时，不能自动清除IE标志位，也不能由软件进行清除。所以在中断返回前需撤销引脚上的低电平，否则就会产生CPU多次响应一次中断的错误。

IT1(D2位)和IE1(D3位)： 外部中断

的触发方式控制位和请求标志位，其

含义与IT0和IE0相同。

➢ TR0(D4位)： 定时计数器T0的启动停止标志位，由用户编程确定。TR0=1时，定时器开始计数(即从设定的初值作加1计数);TR0=0时，定时器停止。

➢ TF0(D5位)： 定时计数器T0的中断溢出标志位。定时器作加1计数，当最高位产生进位时，定时器计数溢出，此时，由硬件置位TF0=1，CPU响应中断后，由硬件清“0”，TF0=0。

➢ TR1(D6位)和TF1(D7位)： 定时计数器T0的启动停止标志位和中断溢出标志位，其含义与TR0和TF0相同。

2. SCON中的中断标志位

SCON的字节地址为98H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及功能如表4-3所示。

表4-3　SCON的结构、位名称、位地址以及功能

➢ RI： 串行口接收中断标志位，当串行口接收到一帧数据时，RI置1，CPU响应中断后，硬件不能自动清除RI，需要由软件清“0”。

➢ TI： 串行口发送中断标志位，当串行口发送一帧数据时，T1置1，CPU响应中断后，硬件不能自动清除RI，同样需要由软件清“0”。

提示

RI和TI通过一个或门向CPU发中断请求，CPU响应中断请求后，首先需要判断是RI和TI哪一个中断源发出的请求，才能去执行相应的中断子程序。

串行中断的有关内容以及SCON中的其他标志位含义将在项目六中进行详细讲述。

3. 中断允许控制寄存器IE

IE控制所有中断源的开放和屏蔽，字节地址为A8H，可进行位寻址，其具体的结构、位名称、位地址以及控制的相应中断源如表4-4所示。

表4-4　IE的结构、位名称、位地址以及功能

EX0： 外部中断

的中断允许控制位。EX0=1时，

开中断;EX0=0时，

关中断。

➢ ET0： 定时计数器T0中断允许控制位。ET0=1时，T0开中断;ET0=0时，T0关中断。

EX1： 外部中断

的中断允许控制位。EX1=1时，

开中断;EX1=0时，

关中断。

➢ ET1： 定时计数器T1中断允许控制位。ET0=1时，T1开中断;ET0=0时，T1关中断。

➢ ES： 串行口中断允许控制位。ES=1时，串行口开中断;ES=0时，串行口关中断。

➢ EA： CPU中断允许控制位。EA=1时，CPU全部开中断;EA=0时，CPU全部关中断。

提示

CPU复位时，IE各位清0，禁止所有中断。

4. 中断优先级控制寄存器IP

MCS-51单片机中有两个中断优先级，中断优先级控制寄存器IP用来定义每个中断源的中断优先级。IP的结构、位名称、位地址以及控制的中断源如表4-5所示。

表4-5　IP的结构、位名称、位地址以及功能

IP的状态由用户来设定，某位为1，则相应的中断源处于高优先级中断;某位为0，则相应的中断源处于低优先级中断。

提示

单片机复位时，IP各位清0，各中断源处于低优先级中断。

MCS-51的中断处理过程

图4-3　中断处理过程

中断处理过程如图4-3所示，单片机工作时，在每个机器周期中都去查询各个中断标记位，如果某位是“1”，就说明有中断请求了;接下来需要判断中断请求是否满足响应条件;如果满足响应条件，CPU将进行相应的中断处理;中断处理完毕，进行中断返回，继续执行指令。

如果本次查询中没有中断请求或中断请求不能满足响应条件，CPU将继续原来的指令执行操作。

(一)中断响应

CPU检测到中断请求后，需要判断此中断请求是否满足响应条件，中断响应条件如下：

(1)CPU开中断，申请中断请求的中断源开中断。

(2)没有响应同级别或更高级别的中断。

提示

中断二级嵌套的响应原则：

① 同一中断优先级中，有多个中断请求时，按自然优先级进行响应(即查询顺序)。

② 当前进行的中断只能被高优先级的中断所打断(同级别或低优先级的中断请求不予响应)。

(3)当前处在所执行指令的最后一个周期。单片机有单周期指令、双周期指令、三周期指令和两个四周期指令，如果正在执行的是多字节指令，需要等整条指令执行结束，才能响应中断。

(4)如果正执行的指令是返回指令(RETI)或访问IP、IE寄存器的指令，那么CPU将至少再执行一条指令才能响应中断。

满足中断条件的情况下，CPU响应中断过程如下：

① 将IP中相应的优先级控制位置1，以阻断后来的同级和低级的中断请求。

② 撤销该中断源的中断请求标志，否则，中断返回后将重复响应该中断。

③ 保护断点地址，程序转向执行中断服务子程序。

提示

中断响应时间：

以外部中断0为例，INT0的引脚电平在每个机器周期的S5P2时刻经反相器锁存到TCON的IE0标志位，CPU在下一个机器周期查询新置入的IE0和IE1，满足相应条件，CPU将执行一条两个机器周期的长调用指令LCALL，由硬件将中断矢量地址装到PC中，使程序转入中断矢量入口。所以，从产生外部中断到中断执行，至少需要3个机器周期。

若正在处理的程序为RETI或访问IP，IE等，则额外等待的时间不会多于5个机器周期。所以外部中断的响应时间在3～8个机器周期之间。

(二)中断处理

中断处理过程一般可以分为保护现场、执行中断服务程序和恢复现场三个过程。

(1)保护现场

执行中断服务子程序之前，CPU只保护了一个地址(PC的值)，如果主程序和中断服务子程序中都用到一些公共存储空间(如A、PSW和DPTR等)，那么执行中断服务子程序前需要将这些数据保存起来，以免返回主程序时出现错误。

(2)执行中断服务程序

在MCS-51系列单片机中，五个中断源都有它们各自的中断入口地址。

：0003H

➢ T0： 000BH

：0013H

➢ T1： 001BH

➢ 串口中断： 0023H

可以看出，中断服务程序的存储空间很小，如果我们需要的程序超出了空间的限制，这时可以在中断处安排一条LJMP指令把中断服务程序跳转到其他地址。

提示

中断响应标志的清除：

CPU在响应中断请求后，该中断的中断请求在中断返回前应当清除，以免重复中断，被再次响应。

边沿触发的外部中断，定时器中断，均有硬件自动清除;串行口中断，需由软件清除;电平触发的外部中断需由外接触发器控制清除。

(3)恢复现场

恢复现场和保护现场相对，返回主程序前需要将保护现场过程中压入堆栈的相关数据弹出，以保证程序返回断点时能正确执行。

(三)中断返回

中断返回由中断返回指令RETI来实现。这条指令的功能是把断点地址从堆栈中弹出，送回到程序计数器PC;通知中断系统已完成中断处理，并同时清除优先级状态。

C51中断函数的定义

C51编译器支持在C源程序中直接开发中断过程，C51编译器及其对C语言的扩充允许编程者对中断所有方面的控制和寄存器组的使用。中断服务函数的完整语法如下：

函数的返回值 函数名([参数]) interrupt n [using m]

{

函数体;

}

关于函数的使用进行以下说明：

(1)对中断程序而言，函数的返回值和参数一般为void。

(2)interrupt n 中n的取值为0～31的常数，不允许用表达式，表示中断向量的编号。在8051中，一般0代表外部中断0，1代表定时器0，2代表外部中断1，3代表定时器1，4代表串行中断。

(3)using m 中m的取值为0～3的常数，不允许用表达式，表示内部RAM中的第r组工作寄存器。在调用中断函数时，要求中断过程调用的函数所使用的寄存器组必须与其相同。

下面我们看一个使用C51语言编写的中断程序。

【例】 设单片机的fosc=12MHz，要求用T0的方式1编程，在P1.0脚输出周期为2ms的方波。

用C语言编写的中断服务程序如下：

在编写中断服务程序时必须注意不能进行参数传递，不能有返回值。

《单片机汇编考试宝典（第二版））》小知识点汇总一

配合《单片机汇编考试宝典（第二版））》视频教程学习

小知识点补充29：简述汇编语言中的标号有什么规定答：（1）标号由 1—8 字符组成，头一个字符必须是字母。（2）不能使用汇编语言已定义的符号。（3）标号后必须跟冒号：（4）同一标号在一个程序中只能定义一次。小知识点补充30：1，A/D 转换器转换数据的传送有几种方式答：（1）定时传送方式： A/D启动后，调用延时时间大于转换时间的延时程序后即可读取。（2）查询方式： A/D 启动后，查询 EOC（转换结束信号），转换一完成即可读取转换数据。（3）中断方式：将 EOC作为外中断请求信号，转换一结束，即引起中断，读取转换数据。2， MCS-51单片机系统 I/O 端口编址方式有哪几种？分别对其进行简要描述：答：I/O 端口编址两种方式：独立编址与统一编址。1）独立编址方式： I/O 寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但需一套专门的读写 I/O 的指令和控制信号。2）统一编址方式： I/O 寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。不需要专门的 I/O 指令，直接使用访问数据存储器的指令进行 I/O 操作，简单、方便且功能强。MCS-51使用统一编址的方式，每一接口芯片中的一个功能寄存器（端口）的地址就相当于一个 RAM单元。

小知识点补充47简述在使用普通按键的时候，为什么要进行去抖动处理，如何处理？答：键抖动会引起一次按键被误读多次。为了确保 CPU 对键的一次闭合仅做一次处理，必须去除键抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；在键释放稳定后，再作处理。按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除，一般使用软件消抖，延时20毫秒左右

1，8051单片机的定时器 T1用作计数方式时计数脉冲是由 T1（P3.5）输入2，8051 单片机的机器周期为1.5μs, 则其晶振频率 fosc为8MHz3，用 8051 的定时器，若用软启动，应使 TOMD中的GATE位置 04，MCS-51单片机在同一级别里除 INT0 外，级别最高的中断源是定时器 T05，用8051的定时器T0 定时，用模式 2，则应启动T0前向TH0、TL0置入相同的计数初值，以后不再置入6，MCS-51单片机定时器 T0的溢出标志 TF0，若计满数在 CPU响应中断后由硬件清零7，8051响应中断后，中断的一般处理过程是关中断，保护现场，开中断，中断服务，关中断，恢复现场，开中断，中断返回8，执行中断处理程序最后一句指令 RETI后程序返回到响应中断时一句的下一句9，MCS-51单片机响应中断矢量地址是中断服务程序的入口地址10，ADC 0809芯片是 m路模拟输入的 n 位 A/D转换器， m=8，n=811，当 DAC 0832 D/A转换器的 CS接 8031 的 P2.0 时，程序中 0832 的地址指针DPTR寄存器应置为：0832H或FE00H或FEF8H等12，8051的定时 /计数器 T0 的有几种工作模式，对各工作模式作简单的叙述：答: 定时/计数器 T0 的模式 : 0：13 位计数器；1：16 位计数器；2：8 位循环计数器；3：2 个独立的 8 位计数器 串行通信模式13，8051的串行通信的有几种工作模式，请对各工作模式作简单的叙述：答:串行通信共有 4 种工作模式 ，分别是：模式 0：同步移位寄存器；模式 1：波特率可变的8位两机异步通信；模式 2：波特率固定的9位可多机的异步通信；模式 3：波特率可变的9位可多机的异步通信

口线 第二功能信号 第二功能信号名称P3.0 RXD 串行数据接收P3.1 TXD 串行数据发送P3.2 INT0 外部中断 0 申请P3.3 INT1 外部中断 1 申请P3.4 T0 定时器 /计数器 0 P3.5 T1 定时器 /计数器 1 P3.6 WR 外部 RAM 写选通P3.7 RD 外部 RAM 读选通

***（伪指令）***ORG 指明程序的开始位置DB 定义数据表DW 定义16位的地址表EQU 给一个表达式或一个字符串起名DATA 给一个8位的内部RAM起名XDATA 给一个8位的外部RAM起名BIT 给一个可位寻址的位单元起名END 指出源程序到此为止

4，三极管有几种工作状态？答案：导通，饱和，截止

小知识点补充28：. 简述变址寻址方式并举例说明：答：（1）变址寻址是以 DPTR或 PC作基址寄存器，累加器 A作变址寄存器以两者内容相加形式的 16 位地址作为操作数地址。（2）变址寻址只能对移定存储器寻址，其指令只有三条： MOVC A，@A+DPTR MOVC A，@A+PC JMP @A+DPTR

小知识点补充26：MCS-51单片机系统中， 外接程序存储器和数据存储器公用 16 位地址线和 8 位数据线，为什么不会发生冲突？答：因为 MCS-51单片机访问外部程序存储器用的指令是 MOVC，控制线为 PSEN，而访问外部数据存储器时，使用的指令是 MOVX，有效的控制信号是 RD ，WR。所以不会发生冲突小知识点补充27：简述动态显示与静态显示的区别及优缺点答：静态显示 ：就是当显示器显示某一个字符时， 相应的发光二极管恒定的导通或截止。这种显示方式每一位都需要有一个 8 位输出口控制， 亮度大，耗电也大。需要的 I/O 端口较多，如四个七段数码管需要 32 根口线，适用于显示位数较少的场合。但编程简单。**动态显示：**就是一位一位地轮流点亮显示器各个位（扫描） ，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。 利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快， 字符才不闪烁。将各显示器的段码同名端边在一起，用一个 I/O 端口驱动；位码用另一个 I/O 端口分别控制。如四个七段数码管只需要 11 根口线。编程较复杂

1，两位十六进制数最多可以表示 256 个存储单元2，89C51是 ATMEL公司的产品3，MCS-51系列单片机,属于哈佛结构体系体系结构。 哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)4，在 89C51 中，一个机器周期包括 12 个振荡周期，而每条指令都由一个或几个机器周期组成，分别有单周期指令、双周期指令和4 周期指令5，在 89C51 中，有两种方式可使单片机退出空闲模式，方法一是： 任何的中断请求被响应，方法二是： 硬件复位，而只有 硬件复位 方式才能让进入掉电模式的单片机退出掉电模式6，串行通信中，为使设备同步工作，需要通信双方有两个共同的要求，一是： 通信双方必须采用统一的编码方式 ，二是： 通信双方必须能产生相同的传送速率 7，设 89C51 的晶振频率为 11.0592MHz，选用定时器 T 工作模式 2 作波特率发生器，波特率为2400b/s，且 SMOD 置 0，则定时器的初值为 F4H8，键盘可分为 独立连接 式和 行列（矩阵） 式两类9.键盘可分为 编码 式和 非编码 式两类10，LED 数码管有 静态 显示和 动态 显示两种方式

1，在变址寻址（基址寄存器+变址寄存器间接寻址）中，以累加器A作为变址寄存器，以DPTR或PC作为基址寄存器2，串行口扩展并行口时，串口工作在方式03，51单片机并行I/O口信息有读I/O口和读锁存器两种方式，读改写操作是针对并行口中的锁存器进行的4，在中断服务程序中，至少有一条中断返回指令5，定时器1有**三**种工作模式6，定时器0工作在方式3时，分为两个独立的8位计数器，且TH0占用T1的状态控制位TR1和TF1（此时T0不能作为外部计数模式）7，设 MCS-51单片机晶振频率为 12MHz，定时器作计数器使用时，其最高的输入计数频率为 500KHz8，主程序中调用子程序后返回主程序，堆栈指针 SP的值不变9，单片机中使用 MOVX A，@R1指令, C与 P2口配合能寻址数据存储器 1111H单元（前文有专门的例题讲解）10，下列指令判断若 P1 口最低位为高电平就转 L00P，否则就执行下一句的是JB P1.0 ，L00P11，MCS-51单片机在执行 MOVX A，@DPTR指令时，其寻址单元的地址是由P0口送低 8 位，P2口送高 8 位12，使累加器 A的最高位置 1 的是:ORL A，#80H13，使 R0的最高位置 0 的是:ANL R0，#7FH14，使 R1的最高位取反的是XRL R1，#80H15，MCS-51指令系统中，格式为： ORG 16位地址 的指令功能是用来定义汇编程序的起始地址16，指令 ANL A，R0的功能是:将 A与寄存器 R0的内部容按位逻辑与17，LJMP跳转空间最大可达到:64KB18，在编程中使用伪指令的目的是指示和引导汇编程序进行汇编19，8051单片机的定时器 T1用作定时方式时是由内部时钟频率定时，一个机器周期加120，8051单片机的定时器 T0用作计数方式时是由外部计数脉冲计数，下降沿加1

例题：MCS-51指令系统中，执行下列程序后，程序计数器 PC的内容为： ORG 000H MOV DPDR，#1000 MOV A ， #00H MOV 20H ，A LJMP 1500 END答案：(PC)=1500

一，小问：1，输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。2，START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行，直到A/D转换完成。3，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。4，当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。

三，小问： ORG 0000H AJMP START ORG 0050HSTART: MOV SP,#66H MOV R7,#05H MOV R6,#04H MOV R0,#30H MOV DPTR,#0FEF8HL0: ACALL ADC0809 MOV @R0,A INC R0 DJNZ R7,L0 MOV R7,#05H INC DPTR ;0FEF9H DJNZ R6,L0 SJMP $ ORG 006AHADC0809: CLR A MOVX @DPTR,A ;WR=0 MOV R5,#10DELAY: NOP NOP NOP DJNZ R5,DELAY SETB P3.3 ;IO读取，首先写个1 JB P3.3,$ MOVX A,@DPTR RET END

相关问答

定时器/计数器0的溢出中断标志位当T0从初值开始加一计数到产生溢出时,由硬件使TF0置1,直到CPU响应中断由硬件复位定时器0溢出标志

这里TF、TR、IE、IT后面跟的0和1是对单片机寄存器中位的命名,因为有两个定时/计数器、两个中断,所以用0、1来区分。各位的定义如下:TF1、TF0:分别是定时器1...

TH0,代表定时/计数器0的高八位TL0,代表定时/计数器0的低8位TF0,代表定时/计数器0的溢出标志TH0,代表定时/计数器0的高八位TL0,代表定时/计数器0的低8...

软件清零,就是需要你的程序来完成清零,你说的应该是单片机中断标志位吧,假如发生中断时,TF0=1(TF0位中断标志位),当你执行中断程序时,你需要写一句程序:...软...

TR0是51单片机定时器T0的定时器启动位。TR0=1表示开启定时器(在EA打开的前提下)。EA是51单片机的总中断开关,所有中断都必须先使EA=1。51单片机中的定...

21个SFRACC累加器B用于辅助累加器做某些运算的寄存器PSW程序状态字其中最高位是进/借位标志C;PSW.6是辅助进位标志AC,用于标识加减运算中低...

中断请求源:(1)外部中断请求源:即外中断0和1,经由外部引脚引入的,在单片机上有两个引脚,名称为INT0、INT1,也就是P3.2、P3.3这两个引脚。在内部的T...

[回答]查询方式和中断方式都可以实现!解释如下:由于振荡频率为12MHz,如果按常规标准的12分频的51系列单片机算的话,一个机器周期就是1uS.定时器/计数器数...

当它的两极外加脉冲信号,其频率等于压电晶片的固有振荡频时,压电晶片将会发生共振,并带动共振板振动,便产生超声波。...采用AT89C51或AT89S51单片...

我觉得是这样的,单片机的定时器,它的计数过程是相当于电脑里面一个后台运行的东东一样。在计数时单片机同时在执行其他程序,计数周期就是单片机的一...