６.１中斷概念中斷（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）是暫時(shí)停下目前所執(zhí)行的程序，先去執(zhí)行特定的程序（即中斷子程序），待完成特定的程序后，再返回接著執(zhí)行剛才停下的程序，這樣的過程稱為中斷，如圖６.１所示。譬如，十字路口的交通崗正常工作時(shí)，紅綠燈遵循既定的規(guī)律進(jìn)行變換；一旦有急救車或消防車等特殊情況時(shí)，進(jìn)入特殊處理程序，即相當(dāng)于進(jìn)行中斷處理，這時(shí)需要兩個(gè)方向都亮起紅燈，讓急救車過去，等特殊情況過去后，再恢復(fù)之前狀態(tài)。如果整個(gè)過程用單片機(jī)控制，則紅綠燈按照既定規(guī)律進(jìn)行變換時(shí)，相當(dāng)于單片機(jī)再重復(fù)執(zhí)行主程序；急救車或消防車來臨進(jìn)入特殊處理程序時(shí)，相當(dāng)于單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序；急救車或消防車過去，相當(dāng)于單片機(jī)從中斷程序返回到主程序。中斷機(jī)制的引入，提高了單片機(jī)的工作效率。返回６.２５１單片機(jī)中斷源５１系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有５個(gè)中斷源，２個(gè)中斷優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套，如圖６.２所示。５１單片機(jī)的５個(gè)中斷源是外部中斷ＩＮＴ０、外部中斷ＩＮＴ１、定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷ＴＦ０、定時(shí)／計(jì)數(shù)器中斷ＴＦ１和串行口中斷ＵＡＲＴ（ＲＩ／ＴＩ）.返回６.３中斷寄存器要想讓５１單片機(jī)中斷系統(tǒng)良好地運(yùn)行，需要用到以下４個(gè)特殊功能寄存器：（１）中斷允許寄存器ＩＥ（ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＥｎａｂｌｅＲｅｇｉｓｔｅｒ）。（２）定時(shí)器控制寄存器ＴＣＯＮ（Ｔｉｍｅｒ／ＣｏｕｎｔｅｒＣｏｎｔｒｏｌＲｅｇｉｓｔｅｒ）。（３）串行口控制寄存器ＳＣＯＮ（ＳｅｒｉａｌＣｏｎｔｒｏｌＲｅｇｉｓｔｅｒ）。（４）中斷優(yōu)先級寄存器ＩＰ（ＩｎｔｅｒｒｕｐｔＰｒｉｏｒｉｔｙＲｅｇｉｓｔｅｒ）。下一頁返回６.３中斷寄存器６.３.１中斷允許寄存器ＩＥ５１單片機(jī)中斷系統(tǒng)的所有中斷通過寄存器ＩＥ控制，當(dāng)ＩＥ某二進(jìn)制位設(shè)定為１時(shí)，相應(yīng)的中斷源允許中斷處理；當(dāng)ＩＥ的某個(gè)二進(jìn)制位設(shè)定為０時(shí)，相應(yīng)的中斷源被屏蔽中斷。５１單片機(jī)通過寄存器ＩＥ對中斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兩級控制，所謂兩級控制，就是有一個(gè)總的開關(guān)中斷控制位ＥＡ（即ＩＥ.７）和子中斷開關(guān)控制位。當(dāng)ＥＡ＝０時(shí)，屏蔽所有的中斷申請，任何中斷申請都不接受；當(dāng)ＥＡ＝１時(shí)，ＣＰＵ開放總中斷，但５個(gè)中斷源還要由ＩＥ低５位的各對應(yīng)控制位進(jìn)行控制（見圖６.２）。ＩＥ寄存器（字節(jié)地址為Ａ８Ｈ）各位地址如表６.１所示。上一頁下一頁返回６.３中斷寄存器ＣＰＵ復(fù)位時(shí)，ＩＥ各位清０，禁止所有中斷。ＩＥ的數(shù)值可通過程序語句設(shè)定。６.３.２定時(shí)／計(jì)數(shù)器控制寄存器ＴＣＯＮ在５１單片機(jī)中斷系統(tǒng)中，要采用什么中斷，選擇何種觸發(fā)方式，就要由ＴＣＯＮ和ＳＣＯＮ設(shè)置，ＴＣＯＮ設(shè)置除串口中斷外的其余四種中斷觸發(fā)方式和中斷標(biāo)志位，ＳＣＯＮ設(shè)置串口的接收中斷標(biāo)志位ＲＩ和發(fā)送中斷標(biāo)志位ＴＩ。ＴＣＯＮ的字節(jié)地址是８８Ｈ，可以按位尋址，各位地址如表６.２所示。ＴＣＯＮ中各位的含義如下：（１）ＩＴ０（ＴＣＯＮ.０）：外部中斷０（即ＩＮＴ０）的觸發(fā)方式設(shè)置位。上一頁下一頁返回６.３中斷寄存器（２）ＩＥ０（ＴＣＯＮ.１）：外部中斷ＩＮＴ０中斷請求標(biāo)志位。ＩＥ０＝１時(shí)，表示ＩＮＴ０向ＣＰＵ請求中斷。當(dāng)ＩＮＴ０為電平觸發(fā)方式，且ＣＰＵ響應(yīng)中斷時(shí)，不自動將該位清０；當(dāng)ＩＮＴ０為邊沿觸發(fā)方式，且ＣＰＵ響應(yīng)中斷時(shí)，自動將該位清０。（３）ＩＴ１（ＴＣＯＮ.２）：外部中斷１（即ＩＮＴ１）的觸發(fā)方式設(shè)置位，含義與ＩＴ０類似。（４）ＩＥ１（ＴＣＯＮ.３）：外部中斷ＩＮＴ１請求標(biāo)志位。ＩＥ１＝１時(shí)，表示ＩＮＴ１向ＣＰＵ請求中斷，含義與ＩＥ０類似。上一頁下一頁返回６.３中斷寄存器（５）ＴＦ０（ＴＣＯＮ５）：定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０的溢出中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)啟動定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ０以后，Ｔ０從初值開始加１計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器最高位產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件使ＴＦ０置１，并向ＣＰＵ發(fā)出中斷請求。當(dāng)ＣＰＵ響應(yīng)中斷時(shí)，硬件將自動對ＴＦ０清０，也有軟件清０的情況，具體在第７章講解。（６）ＴＦ１（ＴＣＯＮ.７）：定時(shí)／計(jì)數(shù)器Ｔ１的溢出中斷請求標(biāo)志位，含義與ＴＦ０類似。（７）ＴＲ０（ＴＣＯＮ.４）和ＴＲ１（ＴＣＯＮ.６），兩位的具體含義在第７章講解。６.３.３串行口控制寄存器ＳＣＯＮ串行口控制寄存器ＳＣＯＮ有兩個(gè)串行中斷標(biāo)志位，分別是串口接收中斷標(biāo)志位ＲＩ和串口發(fā)送中斷標(biāo)志位ＴＩ。ＳＣＯＮ的字節(jié)地址是９８Ｈ，各位地址如表６.３所示。上一頁下一頁返回６.３中斷寄存器ＳＣＯＮ中的ＲＩ和ＴＩ含義如下：（１）ＲＩ：接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)串行接收數(shù)據(jù)時(shí)，每接收完一幀，由硬件自動將ＲＩ位置１，即向ＣＰＵ發(fā)出接收中斷請求；在中斷服務(wù)程序中，通過程序語句將其清０，撤銷該中斷申請。（２）ＴＩ：發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)ＣＰＵ將一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時(shí)，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個(gè)串行幀，由硬件自動將ＴＩ位置１，即向ＣＰＵ發(fā)出發(fā)送中斷請求；在中斷服務(wù)程序中，通過程序語句將其清０，撤銷該中斷申請。故ＣＰＵ響應(yīng)串行接收／發(fā)送中斷請求時(shí)，不能自動清除ＲＩ／ＴＩ位，ＲＩ／ＴＩ位必須由軟件清除。上一頁下一頁返回６.３中斷寄存器６.３.４中斷優(yōu)先級寄存器ＩＰ５１單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器ＩＰ中相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的。ＩＰ的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為１，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級中斷；某位設(shè)定為０，則相應(yīng)的中斷源為低優(yōu)先級中斷。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，ＩＰ各位清０，各中斷源同為低優(yōu)先級中斷。ＩＰ寄存器的字節(jié)地址為Ｂ８Ｈ，與中斷允許寄存器相對應(yīng)的位地址如表６.４所示。當(dāng)同時(shí)接收到幾個(gè)同一優(yōu)先級的中斷請求時(shí)，響應(yīng)哪個(gè)中斷源則取決于內(nèi)部硬件查詢順序。其優(yōu)先級順序排列如表６.５所示。上一頁返回６.４中斷處理過程６.４.１中斷響應(yīng)條件ＣＰＵ響應(yīng)中斷必須同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：（１）中斷源有中斷請求。（２）中斷源的中斷允許位為１。（３）ＣＰＵ總中斷允許位為１（即ＥＡ＝１）。若遇到下列任一條件，中斷響應(yīng)將受阻：（１）ＣＰＵ正在處理同級或更高優(yōu)先級中斷。（２）當(dāng)前查詢周期不是所執(zhí)行指令的最后一個(gè)機(jī)器周期。即在完成所執(zhí)行指令前，不會響應(yīng)中斷，從而保證指令在執(zhí)行過程中不被打斷。（３）正在執(zhí)行的指令為ＲＥＴＩ或任何訪問ＩＥ或ＩＰ寄存器的指令（防止中斷處理機(jī)制失控）。即只有在這些指令后面至少再執(zhí)行一條指令時(shí)才能接受中斷請求。下一頁返回６.４中斷處理過程６.４.２中斷響應(yīng)時(shí)間圖６.３為某中斷的響應(yīng)時(shí)序圖。從中斷源提出中斷申請，到ＣＰＵ響應(yīng)中斷，需要經(jīng)歷一定的時(shí)間。若Ｍ１周期的Ｓ５Ｐ２前某中斷請求有效，在Ｓ５Ｐ２時(shí)刻其中斷請求被鎖存在相應(yīng)的標(biāo)志位中；下一個(gè)機(jī)器周期Ｍ２恰逢某指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，且該指令不是ＲＥＴ、ＲＥＴＩ或訪問ＩＥ、ＩＰ的指令。于是，后面兩個(gè)機(jī)器周期Ｍ３和Ｍ４便可以執(zhí)行硬件ＬＣＡＬＬ指令，Ｍ５周期將進(jìn)入中斷服務(wù)程序。６.４.３中斷響應(yīng)過程ＣＰＵ中斷的響應(yīng)過程如下：（１）將相應(yīng)優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器設(shè)置成“１”（以阻斷后來的同級或低級的中斷請求）。上一頁下一頁返回６.４中斷處理過程（２）執(zhí)行硬件ＬＣＡＬＬ指令，把程序計(jì)數(shù)器ＰＣ的內(nèi)容壓入堆棧保存，再將相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入ＰＣ。（３）執(zhí)行中斷服務(wù)程序。（３）執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷響應(yīng)過程的前兩步是由中斷系統(tǒng)內(nèi)部自動完成的，而中斷服務(wù)程序則要由用戶編寫程序來完成。６.４.４中斷返回中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令ＲＥＴＩ。ＲＥＴＩ指令能使ＣＰＵ結(jié)束中斷服務(wù)程序的執(zhí)行，返回到主程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行主程序。ＲＥＴＩ指令的具體功能是：（１）將之前壓入堆棧保存的斷點(diǎn)地址從棧頂彈出送回ＰＣ，ＣＰＵ從原來中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行程序。上一頁下一頁返回６.４中斷處理過程（２）將相應(yīng)中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清０，恢復(fù)原來工作狀態(tài)。不能用ＲＥＴ指令代替ＲＥＴＩ指令，因?yàn)橛茫遥牛灾噶铍m然也能控制ＰＣ返回到原來中斷的地方，但ＲＥＴ指令沒有清零中斷優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器的功能，中斷控制系統(tǒng)會認(rèn)為中斷仍在進(jìn)行，其后果是與此同級的中斷請求將不被響應(yīng)。上一頁返回６.５中斷程序舉例６.５.１主程序說明１.主程序的起始地址５１系列單片機(jī)復(fù)位后，（ＰＣ）＝００００Ｈ，而０００３Ｈ～００２ＢＨ分別為各中斷源的入口地址。所以，編程時(shí)應(yīng)在００００Ｈ處寫一跳轉(zhuǎn)指令（一般為長跳轉(zhuǎn)指令），使ＣＰＵ在執(zhí)行程序時(shí)，從００００Ｈ跳過各中斷源的入口地址。主程序則是以跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址作為起始地址開始編寫的，一般從００３０Ｈ開始，如圖６.４所示。２.主程序的初始化５１單片機(jī)復(fù)位后，特殊功能寄存器ＩＥ和ＩＰ的內(nèi)容均為００Ｈ，表示所有的中斷全部關(guān)閉，且均為低優(yōu)先級。所以編程時(shí)，應(yīng)先對ＩＥ和ＩＰ進(jìn)行初始化編程，以開放某些中斷源中斷，并設(shè)置其優(yōu)先級等。下一頁返回６.５中斷程序舉例６.５.２中斷服務(wù)程序說明１.中斷服務(wù)程序的起始地址當(dāng)ＣＰＵ開始響應(yīng)中斷請求信號時(shí)，ＣＰＵ要把當(dāng)前ＰＣ內(nèi)容入棧保護(hù)，然后轉(zhuǎn)去相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口處執(zhí)行。５１單片機(jī)中斷系統(tǒng)的５個(gè)中斷源分別有自己固定的入口地址（見表６.５），但這些入口地址僅相距８字節(jié)。如果中斷服務(wù)程序的指令代碼少于８字節(jié)，則可從規(guī)定的中斷服務(wù)程序入口地址開始，直接編寫中斷服務(wù)程序；若中斷服務(wù)程序的指令代碼大于８字節(jié)，則應(yīng)采用與主程序相同的方法，在相應(yīng)的入口處寫一條跳轉(zhuǎn)指令，并以跳轉(zhuǎn)指令的目標(biāo)地址作為中斷服務(wù)程序的起始地址進(jìn)行編程。上一頁下一頁返回６.５中斷程序舉例２.中斷服務(wù)程序編寫中的注意事項(xiàng)（１）需要確定是否保護(hù)現(xiàn)場。（２）及時(shí)清除那些不能被硬件自動清除的中斷請求標(biāo)志，以免產(chǎn)生錯(cuò)誤的中斷。６.５.３外部中斷ＩＮＴ０程序舉例程序流程圖如圖６.６所示。上一頁返回圖６.１中斷流程返回圖６.２５１單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖返回表６.１中斷允許寄存器ＩＥ返回表６.２定時(shí)／計(jì)數(shù)