本文主要是關(guān)于C51中的中斷系統(tǒng)的相關(guān)介紹塑荒。

1. 中斷概念

中斷是為使單片機(jī)具有對(duì)外部或內(nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的。中斷功能的存在，很大程度上提高了單片機(jī)處理外部或內(nèi)部事件的能力糟把，中斷是單片機(jī)最重要的功能之一。

中斷在生活中的一個(gè)事例：你打開火牲剃，燒一壺水遣疯；然后去洗衣服，在洗衣服的過(guò)程中凿傅，突然聽到水壺發(fā)出水開的報(bào)警聲缠犀，這是，你停止洗衣服動(dòng)作聪舒，立即去關(guān)火辨液，然后將開水灌入開水壺中，灌完開水后箱残，又回去繼續(xù)洗衣服滔迈。這個(gè)過(guò)程中就發(fā)生了一次中斷止吁。

對(duì)單片機(jī)來(lái)講，中斷是指CPU在處理某一事件A時(shí)燎悍，發(fā)生了另一事件B敬惦，請(qǐng)求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；CPU暫時(shí)停止當(dāng)前的工作（中斷響應(yīng)）谈山，轉(zhuǎn)去處理時(shí)間B（中斷服務(wù)）俄删；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來(lái)事件A被中斷的地方繼續(xù)處理時(shí)間A（中斷返回）奏路，這一個(gè)過(guò)程稱為中斷畴椰。

如下圖是展示了生活中的中斷實(shí)例以及單片機(jī)處理中斷的過(guò)程示意圖。

中斷示意圖

將生活事例與單片機(jī)中斷結(jié)合分析鸽粉，主任務(wù)是洗衣服斜脂，水開報(bào)警是一個(gè)中斷請(qǐng)求，這一時(shí)刻相當(dāng)于斷點(diǎn)處触机，響應(yīng)中斷去關(guān)火秽褒，然后將開水灌入暖水瓶中，這一動(dòng)作實(shí)際上是處理中斷程序威兜，灌完開水后再回去繼續(xù)洗衣服销斟，相當(dāng)于處理完中斷程序后再返回主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序。

需要注意的是椒舵，水開是隨時(shí)都有可能的蚂踊，但是無(wú)論什么時(shí)候開，只要一開將立即去處理它笔宿，處理完后再回來(lái)繼續(xù)接著洗剛才那件衣服犁钟。單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)，中斷也是隨時(shí)可能發(fā)生泼橘，但無(wú)論何時(shí)發(fā)生涝动，只要一旦發(fā)生，單片機(jī)將立即暫停當(dāng)前程序炬灭，趕去處理中斷程序醋粟，處理完中斷程序后再返回剛才暫停處接著執(zhí)行原來(lái)的程序。

單片機(jī)中斷時(shí)的程序流程圖

引起CPU中斷的根源稱為中斷源重归。中斷源向CPU提出中斷請(qǐng)求米愿，CPU暫時(shí)中斷原來(lái)的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件B鼻吮，對(duì)事件B處理完畢后育苟，再回到原來(lái)被中斷的地方（即斷點(diǎn)），稱為中斷返回椎木。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）违柏。

當(dāng)中央處理機(jī)CPU正在處理某件事時(shí)外界發(fā)生了緊急事件請(qǐng)求博烂，要求CPU暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件漱竖，處理完以后禽篱，再回到原來(lái)被中斷的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作闲孤，這樣的過(guò)程稱為中斷谆级。實(shí)現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)烤礁，請(qǐng)示CPU中斷的請(qǐng)求源稱為中斷源讼积。

微型機(jī)的中斷系統(tǒng)一般允許多個(gè)中斷源，當(dāng)幾個(gè)中斷源同時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷脚仔，要求為它服務(wù)的時(shí)候勤众，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪一個(gè)中斷源請(qǐng)求的問題。通常根據(jù)中斷源的輕重緩急排隊(duì)鲤脏，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請(qǐng)求源们颜，即規(guī)定每一個(gè)中斷源有一個(gè)優(yōu)先級(jí)別。CPU總是先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求猎醇。

當(dāng)CPU正在處理一個(gè)中斷源請(qǐng)求的時(shí)候窥突，發(fā)生了另外一個(gè)優(yōu)先級(jí)比它還高的中斷源請(qǐng)求。如果CPU能夠暫停對(duì)原來(lái)中斷源的服務(wù)程序硫嘶，轉(zhuǎn)而去處理優(yōu)先級(jí)更高的中斷請(qǐng)求源阻问，處理完以后，再回到原低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序沦疾，這樣的過(guò)程稱為中斷嵌套称近。這樣的中斷系統(tǒng)稱為多級(jí)中斷系統(tǒng)，沒有中斷嵌套功能的中斷系統(tǒng)稱為單級(jí)中斷系統(tǒng)哮塞。

中斷的開啟與關(guān)閉刨秆、設(shè)置啟用哪一個(gè)中斷等都是由單片機(jī)內(nèi)部的一些特殊功能寄存器來(lái)決定的。

終端技術(shù)不僅解決了快速主機(jī)與慢速I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送問題忆畅，而且還具有如下優(yōu)點(diǎn)：

• 分時(shí)操作衡未。CPU可以分時(shí)為多個(gè)I/O設(shè)備服務(wù)，提高了計(jì)算機(jī)的利用率家凯；
• 實(shí)時(shí)響應(yīng)眠屎。CPU能夠及時(shí)處理應(yīng)用系統(tǒng)的隨機(jī)事件，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性大大增強(qiáng)肆饶。
• 可靠性高改衩。CPU具有處理設(shè)備故障及掉電等突發(fā)性事件能力，從而使系統(tǒng)可靠性提高驯镊。

2. 中斷結(jié)構(gòu)及相關(guān)寄存器

89C51系列單片機(jī)提供了8個(gè)中斷請(qǐng)求源葫督，它們分別是：外部中斷0（INT0）竭鞍、外部中斷1（INT1）、外部中斷2（INT2）橄镜、外部中斷3（INT3）偎快、定時(shí)器0中斷、定時(shí)器1（T0）中斷、定時(shí)器2（T1）中斷濒蒋、串口（UART）中斷启盛。

需要注意，51單片機(jī)一定有基本的5個(gè)中斷丐怯，但不全有8個(gè)中斷，需要查看芯片手冊(cè)翔横，通常我們使用的都是基本的5個(gè)中斷：INT0读跷、INT1、定時(shí)器0/1禾唁、串口中斷效览。

所有的中斷都具有四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)（基本型只有兩個(gè)）。

用戶可以用關(guān)總中斷允許位（EA/IE.7）或相應(yīng)中斷的允許位來(lái)屏蔽所有的中斷請(qǐng)求荡短，也可以用打開相應(yīng)的中斷允許位來(lái)使CPU響應(yīng)相應(yīng)的中斷請(qǐng)求丐枉。

其中有些中斷源可以用軟件獨(dú)立地控制位開中斷或關(guān)中斷狀態(tài)。

每一個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)別均可用軟件設(shè)置掘托。高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求可以打斷低優(yōu)先級(jí)的中斷瘦锹，反之，低優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求不可以打斷高優(yōu)先級(jí)及同優(yōu)先級(jí)的中斷烫映。

當(dāng)兩個(gè)相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)產(chǎn)生時(shí)沼本，將由查詢次序來(lái)決定系統(tǒng)先響應(yīng)哪個(gè)中斷。

STC89C5X系列單片機(jī)的各個(gè)中斷查詢次序表如下圖所示：

通過(guò)設(shè)置新增加的特殊功能寄存器IPH中的相應(yīng)位锭沟，可將中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)為四級(jí)抽兆。如果只設(shè)置IP或XICON，那么中斷優(yōu)先級(jí)就只有兩級(jí)族淮，與傳統(tǒng)8051單片機(jī)兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)完全兼容辫红。

上圖中的中斷查詢次序即為中斷號(hào)，當(dāng)中斷來(lái)臨時(shí)祝辣，只有中斷號(hào)正確才能進(jìn)入中斷贴妻。

以51單片機(jī)一定有的5個(gè)中斷介紹，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

5個(gè)基本中斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

①. INT0對(duì)應(yīng)的是P3.2口的附加功能蝙斜，可由IT0(TCON.0)選擇其為低電平有效還是下降沿有效名惩。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1孕荠，向CPU申請(qǐng)中斷娩鹉。

②. INT1對(duì)應(yīng)的是P3.3口的附加功能攻谁，可由IT1(TCON.2)選擇其為低電平有效還是下降沿有效。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)弯予，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3)置1戚宦，向CPU申請(qǐng)中斷。

③. T0對(duì)應(yīng)的是P3.4口的附加功能锈嫩，TF0(TCON.5)受楼，片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0發(fā)生溢出時(shí)呼寸，置位TF0艳汽，并向CPU申請(qǐng)中斷。

④. T1對(duì)應(yīng)的是P3.5口的附加功能等舔，TF1(TCON.7)骚灸，片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志糟趾。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1發(fā)生溢出時(shí)慌植，置位TF1，并向CPU申請(qǐng)中斷义郑。

⑤. RXD和TXD對(duì)應(yīng)的是P3.0和P3.1口的附加功能蝶柿，RI(SCON.0)或TI(SCON.1)，串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志非驮。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交汤，向CPU申請(qǐng)中斷。

(1). 中斷允許控制寄存器IE

CPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的劫笙。中斷允許寄存器IE各個(gè)位如下所示：

位說(shuō)明：

• EX0(IE.0)芙扎，外部中斷0（INT0）允許位；
• ET0(IE.1)填大，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位戒洼；
• EX1(IE.2)，外部中斷1（INT1）允許位允华；
• ET1(IE.3)圈浇，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位；
• ES(IE.4)靴寂，串行口中斷允許位磷蜀；
• EA(IE.7)，CPU中斷允許（總允許）位百炬；

(2). 中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器TCON

中斷請(qǐng)求標(biāo)志TCON各位如下所示：

位說(shuō)明：

• IT0(TCON.0)褐隆，外部中斷0觸發(fā)方式控制位，IT0=0表示電平觸發(fā)方式剖踊；IT0=1時(shí)表示邊沿觸發(fā)方式庶弃，下降沿有效轨蛤；
• IE0(TCON.1)，外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位虫埂；
• IT1(TCON.2)祥山，外部中斷1觸發(fā)方式控制位；
• IE1(TCON.3)掉伏，外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位缝呕；
• TF0(TCON.5)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位斧散；
• TF1(TCON.7)供常，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位；

(3). 中斷優(yōu)先級(jí)

同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)鸡捐，就會(huì)出現(xiàn)中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問題栈暇。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成箍镜，其排列如下所示：

各中斷源響應(yīng)優(yōu)先級(jí)及中斷服務(wù)程序入口表

(4). 中斷號(hào)

(5). 中斷響應(yīng)條件

當(dāng)三個(gè)條件：①中斷源有中斷請(qǐng)求源祈；②此中斷源的中斷允許位為；③CPU開中斷（即EA=1）色迂；同時(shí)滿足時(shí)香缺，CPU才有可能響應(yīng)中斷。

在使用中斷時(shí)歇僧，需要做：①想使用的是哪個(gè)中斷图张，選擇響應(yīng)的中斷號(hào)；②希望的觸發(fā)條件是什么诈悍；③希望在中斷之后做什么祸轮。

以外部中斷0為例，如下所示：

首先主程序需要一下代碼：

EA=1;  // 總中斷允許位置1侥钳，打開總中斷開關(guān)
EX0=1;  // 外部中斷0允許位置1适袜，打開INT0
IT0=0/1;  // 外部中斷0觸發(fā)方式控制位，置為0或1慕趴，表示電平或邊沿觸發(fā)中斷

然后中斷服務(wù)函數(shù)：

void int0() interrupt 0 using 1
{
    // 編寫中斷之后做什么的代碼
}

其中int0是函數(shù)名痪蝇，可以自定義，需要符合C語(yǔ)言標(biāo)識(shí)符定義規(guī)則冕房；interrupt是一個(gè)關(guān)鍵字躏啰，表示51單片機(jī)中斷；后面的0是中斷號(hào)耙册，外部中斷0的中斷號(hào)為0给僵；后面的using 1可省略不寫。