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第 5章 中断系统
（课时,6学时）
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教学目的
了解中断的基本概念和功能。
掌握中断系统的结构和控制方式。
掌握中断系统的中断处理过程。
用中断系统设计一个手控流水灯控制器。
用中断系统设计一个交通信号灯控制器。
学习重点和难点
中断响应的条件和中断优先级的应用。
外部中断源的扩展方法。
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第 5章 中断系统
5.1 中断系统结构与控制
5.2 中断处理过程
5.3 外部中断扩展
本章小结
习题
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5.1 中断系统结构与控制
5.1.1 中断的概念
5.1.2 中断的功能
5.1.3 中断系统结构
5.1.4 中断系统控制
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5.1.1 中断的概念
在单片机中，当 CPU在执行程序时，由单片机内部或外部的原因引起的随机事件要求 CPU暂时停止正在执行的程序，
而转向执行一个用于处理该随机事件的程序，处理完后又返回被中止的程序断点处继续执行，这一过程就称为 中断 。
单片机处理中断的 4个步骤,中断请求,
中断响应,中断处理 和 中断返回 。
向 CPU发出中断请求的来源，或引起中断的原因称为 中断源 。中断源要求服务的请求称为 中断请求 。中断源可分为两大类：一类来自单片机内部，称之为 内部中断源 ；另一类来自单片机外部，称之为 外部中断源 。
主程序中断服务程序返回主程序主程序断点
R E T I
响应中断请求
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5.1.2 中断的功能
中断系统 是指能实现中断功能的硬件和软件。
中断系统的功能一般包括以下几个方面。
进行中断优先级排队
实现中断嵌套
自动响应中断
实现中断返回
中断的特点。
可以提高 CPU的工作效率
实现实时处理
处理故障
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5.1.2 中断的功能
(1) 进行中断优先级排队
通常，单片机中有多个中断源，设计人员能按轻重缓急给每个中断源的中断请求赋予一定的中断优先级。
当两个或两个以上的中断源同时请求中断时,CPU可通过 中断优先级排队电路 首先响应中断优先级高的中断请求，等到处理完优先级高的中断请求后，再来响应优先级低的中断请求。
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5.1.2 中断的功能
(2) 实现中断嵌套
CPU在响应某一中断源中断请求而进行中断处理时，若有中断优先级更高的中断源发出中断请求,CPU会暂停正在执行的中断服务程序，转向执行中断优先级更高的中断源的中断服务程序，等处理完这个高优先级的中断请求后，再返回来继续执行被暂停的中断服务程序。这个过程称为 中断嵌套 。
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5.1.2 中断的功能
(3) 自动响应中断
中断源向 CPU发出的中断请求是随机的。通常,CPU总是在每条指令的最后状态对中断请求信号进行 检测 ；当某一中断源发出中断请求时,CPU能根据相关条件 (如中断优先级、
是否允许中断 )进行 判断,决定是否 响应 这个中断请求。若允许响应这个中断请求,CPU在执行完相关指令后，会自动完成 断点地址压入堆栈,中断矢量地址送入程序计数器 PC、
撤除本次中断请求标志,转入执行相应中断服务程序。
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5.1.2 中断的功能
(4) 实现中断返回
CPU响应某一中断源中断请求，转入执行相应中断服务程序，
在执行中断服务程序最后的中断返回指令时，会自动弹出堆栈区中保存的断点地址，
返回到中断前的原程序中。
主程序主程序断点响应 低级中断请求 高级中断服务程序断点
RE T I RE T I
返回主程序响应 高级中断请求返回低级中断 程序低级中断程序低级中断程序
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5.1.3 中断系统结构
8051单片机的中断系统主要由与中断有关的 4个特殊功能寄存器和硬件查询电路等组成。
定时器控制寄存器 TCON ——主要用于保存中断信息。
串行口控制寄存器 SCON ——主要用于保存中断信息。
中断允许寄存器 IE ——主要用于控制中断的开放和关闭。
中断优先级寄存器 IP——主要用于设定优先级别。
硬件查询电路 ——主要用于判定 5个中断源的自然优先级别。
8051单片机的中断源有五个，可分为三类。
外部中断
定时中断
串行口中断
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5.1.3 中断系统结构
IE0
P X0
EA
EX0
1
中断矢量地址
1
0
ET 0
EX1
ET 1
ES
P T 0
P X1
P T 1
PS
1
0
1
0
1
0
1
0
自然优先级中断矢量地址自然优先级
I T 0 = 1
I T 0 =0
T F 0
IE1
1
I T 1 = 1
I T 1 = 0
T F 1
TI
RI
T 0
T1
I N T 1
TX
RX
T CON IE IP
S CON
中断标志各中断源允许总 允许 优先级硬件查询源允许
PC
低级中断请求
PC
高级中断请求
I N T 0
≥ 1
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5.1.3 中断系统结构
1,外部中断类
外部中断是由外部原因 (如打印机、键盘、控制开关、外部故障 )引起的，
可以通过两个固定引脚来输入到单片机内的信号，即外部中断 0(INT0)
和外部中断 1(INT1)。
INT0——外部中断 0中断请求信号输入端,P3.2的第二功能。
由定时器控制寄存器 TCON中的 IT0位决定中断请求信号是低电平有效还是下降沿有效。一旦输入信号有效，即向 CPU申请中断，并且硬件自动使 IE0置 1。
INT1——外部中断 1中断请求信号输入端,P3.3的第二功能。
由定时器控制寄存器 TCON中的 IT1位决定采用电平触发方式还是边沿触发方式。一旦输入信号有效，即向 CPU申请中断，并且硬件自动使
IE1置 1。
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5.1.3 中断系统结构
2,定时中断类
定时中断是由内部定时 (或计数 )溢出或外部定时 (或计数 )溢出引起的，
即定时器 0(T0) 中断和定时器 1(T1) 中断。
当定时器对单片机内部定时脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明定 时时间到，由硬件自动使 TF0(TF1)置 1，并申请中断。当定时器对单片机外部计数脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明计数次数到，由硬件自动使 TF0(TF1)置 1，并申请中断。外部计数脉冲是通过两个固定引脚来输入到单片机内的。
T0外部计数输入端 ——P3.4的第二功能。
当定时器 0工作于计数方式时，外部计数脉冲下降沿有效，定时器 0进行加 1计数。
T1外部计数输入端 ——P3.5的第二功能。
当定时器 1工作于计数方式时，外部计数脉冲下降沿有效，定时器 1进行加 1计数。
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5.1.3 中断系统结构
3,串行口中断类
串行口中断是为接收或发送串行数据而设置的。串行中断请求是在单片机芯片内部发生的。
RXD——串行口输入端,P3.0的第二功能。
当接收完一帧数据时，硬件自动使 RI置 1，并申请中断。
TXD——串行口输出端,P3.1的第二功能。
当发送完一帧数据时，硬件自动使 TI置 1，并申请中断。
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5.1.4 中断系统控制
1,定时器控制寄存器 TCON
定时器控制寄存器 TCON的作用是控制定时器的启动与停止，
并保存 T0,T1的溢出中断标志和外部中断、的中断标志。
TCON的格式：
TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
(88H)
各位的功能说明：
(1) TF1(TCON.7),定时器 1溢出标志位 。定时器 1被启动计数后，
从初值开始进行加 1计数，当定时器 1计满溢出时，由硬件自动使 TF1置 1，并申请中断。该标志一直保持到 CPU响应中断后，才由硬件自动清 0。也可用软件查询该标志，并由软件清
0。
(2) TR1(TCON.6),定时器 1启停控制位 。
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) IT1(TCON.2),外部中断 1触发方式选择位 。
当 ITl=0时，外部中断 1为 电平触发方式 。在这种方式下,CPU在每个机器周期的 S5P2期间对 INT1(P3.3)引脚采样，若采到低电平，则认为有中断申请，硬件自动使 IEl置 1；若为高电平，认为无中断申请或中断申请已撤除，硬件自动使 IEl清 0。在电平触发方式中,CPU响应中断后硬件不能自动使 IEl清 0，也不能由软件使 IEl清 0，所以在中断返回前必须撤消 INT1引脚上的低电平，否则将再次响应中断造成出错。
当 ITl=1时，外部中断 1为 边沿触发方式 。 CPU在每个机器周期的 S5P2期间采样 INT1 (P3.3)引脚。若在连续两个机器周期采样到先高电平后低电平，则认为有中断申请，硬件自动使 IEl置 1，此标志一直保持到 CPU
响应中断时，才由硬件自动清 0。在边沿触发方式下，为保证 CPU在两个机器周期内检测到先高后低的负跳变，输入高低电平的持续时间至少要保持 12个时钟周期。
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(4) IE1(TCON.3),外部中断 1请求标志位 。 IEl=1表示外部中断
1向 CPU申请中断。当 CPU响应外部中断 1的中断请求时，由硬件自动使 IE1清 0(边沿触发方式 )。
(5) TF0(TCON.5),定时器 0溢出标志位 。其功能同 TF1。
(6) TR0(TCON.4),定时器 0启、停控制位 。其功能同 TR1。
(7) IE0(TCON.1),外部中断 0请求标志位 。其功能同 IE1。
(8) IT0(TCON.0),外部中断 0触发方式选择位 。其功能同 IT1。
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5.1.4 中断系统控制
2,串行口控制寄存器 SCON
串行口控制寄存器 SCON的低 2位 TI和 RI保存串行口的接收中断和发送中断标志。
SCON的格式：
SCON 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
(98H)
各位的功能说明：
(1) TI (SCON.1),串行发送中断请求标志 。 CPU将一个字节数据写入发送缓冲器 SBUF后启动发送，每发送完一帧数据，硬件自动使 TI置 1。但 CPU响应中断后，硬件并不能自动使 TI清 0，
必须由软件使 TI清 0。
(2) RI (SCON.0),串行接收中断请求标志 。在串行口允许接收时，
每接收完一帧数据，硬件自动使 RI置 1。但 CPU响应中断后，
硬件并不能自动使 RI清 0，必须由软件使 RI清 0。
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
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5.1.4 中断系统控制
3,中断允许寄存器 IE
中断允许寄存器 IE的作用是控制 CPU对中断的开放或屏蔽以及每个中断源是否允许中断。
IE的格式：
IE AFH ACH ABH AAH A9H A8H
(A8H)
各位的功能说明：
(1) EA(IE.7),CPU中断总允许位 。 EA=1,CPU开放中断。每个中断源是被允许还是被禁止，分别由各中断源的中断允许位确定； EA=0,CPU屏蔽所有的中断要求，称为关中断。
(2) ES(IE.4),串行口中断允许位 。 ES=1，允许串行口中断；
ES=0，禁止串行口中断。
EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) ET1(IE.3),定时器 1中断允许位 。 ET1=1，允许定时器 1中断；
ETl=0，禁止定时器 1中断。
(4) EX1(IE.2),外部中断 1中断允许位 。 EX1=1，允许外部中断 1
中断； EX1=0，禁止外部中断 1中断。
(5) ET0(IE.1),定时器 0中断允许位 。 ET0=1，允许定时器 0中断；
ET0=0，禁止定时器 0中断。
(6) EX0(IE.0),外部中断 0中断允许位 。 EX0=1，允许外部中断 0
中断； EX0=0，禁止外部中断 0中断。
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5.1.4 中断系统控制
4,中断优先级寄存器 IP
中断优先级寄存器 IP的作用是设定各中断源的优先级别。
IP的格式：
IP BCH BBH BAH B9H B8H
(B8H)
各位的功能说明：
(1) PS(IP.4),串行口中断优先级控制位 。 PS=1，串行口为高优先级中断； PS=0，串行口为低优先级中断。
(2) PT1(IP.3),定时器 1中断优先级控制位 。 PT1=1，定时器 1为高优先级中断； PTl=0，定时器 1为低优先级中断。
— — — PS PT1 PX1 PT0 PX0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) PX1(IP.2),外部中断 1中断优先级控制位 。 PX1=1，外部中断 1为高优先级中断； PXl=0，外部中断 1为低优先级中断。
(4) PT0(IP.1),定时器 0中断优先级控制位 。 PT0=1，定时器 T0
为高优先级中断 PT0=0，定时器 0为低优先级中断。
(5) PX0(IP.0),外部中断 0中断优先级控制位 。 PX0=1，外部中断 0为高优先级中断； PX0=0，外部中断 0为低优先级中断。
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5.2 中断处理过程
5.2.1 中断响应
5.2.2 中断处理
5.2.3 中断返回
5.2.4 中断的应用实例
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5.2.1 中断响应
1,CPU的中断响应条件
CPU响应中断必须首先满足以下三个基本条件。
(1) 有中断源发出中断请求。
(2) 中断总允许位 EA=1。
(3) 请求中断的中断源的中断允许位为 1。
在满足以上条件的基础上，若有下列任何一种情况存在，中断响应都会受到阻断。
(1) CPU正在执行一个同级或高优先级的中断服务程序。
(2) 正在执行的指令尚未执行完。
(3) 正在执行中断返回指令 RETI或者对专用寄存器 IE,IP进行读 /写的指令。 CPU在执行完上述指令之后，要再执行一条指令，才能响应中断请求。
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5.2.1 中断响应
2,中断优先级的判定
中断源的优先级别分为 高级 和 低级,通过由软件设置中断优先级寄存器 IP相关位来设定每个中断源的级别。
如果几个同一优先级别的中断源同时向 CPU请求中断，
CPU通过硬件查询电路首先响应 自然优先级 较高的中断源的中断请求。
中断可实现两级 中断嵌套 。高优先级中断源可中断正在执行的低优先级中断服务程序，除非执行了低优先级中断服务程序的 CPU关中断指令。同级或低优先级的中断不能中断正在执行的中断服务程序。
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5.2.1 中断响应
3,中断响应过程
在满足中断响应条件时,CPU响应中断。首先，将相应的 优先级状态触发器置 1，以屏蔽同级别中断源的中断请求。其次，硬件自动生成长调用指令 (LCALL)，把 断点地址 压入堆栈保护 (但不保护状态寄存器 PSW及其他寄存器内容 )，然后将中断源对应的 中断入口地址 装入 程序计数器 PC中，使程序转向该中断入口地址，并执行中断服务程序。
8051单片机的中断入口地址 (称为 中断矢量 )由单片机硬件电路决定。
中 断 源 中断入口地址外部中断 0 0003H
定时器 T0中断 000BH
外部中断 1 0013H
定时器 T1中断 001BH
串行口中断 0023H
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5.2.2 中断处理
中断处理就是执行中断服务程序，从中断入口地址开始执行，直到返回指令 (RETI)为止。此过程一般包括三部分内容，一是 保护现场,二是 处理中断源的请求,三是 恢复现场 。
通常，主程序和中断服务程序都会用到累加器 A、状态寄存器 PSW及其他一些寄存器。在执行中断服务程序时,CPU若用到上述寄存器，就会破坏原先存在这些寄存器中的内容，
中断返回，将会造成主程序的混乱。因此，在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后再执行中断处理程序，
在返回主程序以前，再恢复现场。
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5.2.2 中断处理
在编写中断服务程序时要注意以下几个方面。
一般在这些 中断入口地址区 存放一条无条件转移指令，转向中断服务程序的起始地址。
若要求禁止更高优先级中断源的中断请求，应先用软件关闭
CPU中断或屏蔽更高级中断源的中断，在中断返回前再开放被关闭或被屏蔽的中断。
在保护现场和恢复现场时，为了不使现场数据受到破坏而造成混乱，在保护现场之前要关中断，在保护现场之后再开中断；在恢复现场之前关中断，在恢复现场之后再开中断。
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5.2.3 中断返回
1,中断返回
中断返回是指中断服务完成后,CPU返回到原程序的断点
(即原来断开的位置 )，继续执行原来的程序。
中断返回通过执行中断返回指令 RETI来实现，该指令的功能是首先将相应的 优先级状态触发器置 0，以开放同级别中断源的中断请求；其次，从堆栈区把 断点地址 取出，送回到程序计数器 PC中。因此，不能用 RET指令代替 RETI指令。
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5.2.3 中断返回
2,中断请求的撤除
CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤消该中断请求，否则会引起另一次中断。不同中断源中断请求的撤除方法是不一样的。
(1) 定时器溢出中断请求的撤除
CPU在响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 TF0或 TFl。
(2) 串行口中断的撤除在 CPU响应中断后，硬件不能清除中断请求标志 TI和 RI，而要由软件来清除相应的标志。
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5.2.3 中断返回
(3) 外部中断的撤除
外部中断为 边沿触发方式 时,CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 IE0或 IEl。
外部中断为 电平触发方式 时,CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 IE0或 IEl，但由于加到 INT0或 INT1引脚的外部中断请求信号并未撤除，中断请求标志 IE0或 IEl会再次被置 1，所以在 CPU响应中断后应立即撤除 INT0或 INT1引脚上的低电平。一般采用加一个 D触发器和几条指令的方法来解决这个问题。
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5.2.3 中断返回
由下图可知，外部中断请求信号直接加到 D触发器的 CP端，
当外部中断请求的低电平脉冲信号出现在 CP端时,D触发器的 Q端置 0,INT0或 INT1引脚为低电平，发出中断请求。
在中断服务程序中开始的三条指令可先在 P1.0输出一个宽度为 2个机器周期的负脉冲，使 D触发器的 Q端置 1，然后由软件来清除中断请求标志 IE0或 IEl。
外部中断的撤除电路
I N T 0
8051
P 1,0
Q D
C P
DS
1
中断请求信号
INT 0,A NL P 1,# 0 F E H
ORL P 1,#01H
CL R IE 0
…
中断服务程序的开始部分
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5.2.4 中断的应用实例
中断系统的初始化步骤。
(1) 开放 CPU中断和有关中断源的 中断允许,设置中断允许寄存器 IE中相应的位。
(2) 根据需要确定各中断源的 优先级别,设置中断优先级寄存器
IP中相应的位。
(3) 根据需要确定外部中断的 触发方式,设置定时器控制寄存器
TCON中相应的位。
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5.2.4 中断的应用实例
【 例 1】 P1口做输出口，控制八只灯 (P1口输出低电平时灯被点亮 )，利用手控单脉冲信号作为外部中断信号，控制八只灯按一定的规律循环点亮。
解：手控单脉冲信号作为外部中断信号由 INT0(P3.2)管脚输入，
设置中断允许寄存器 IE中的 EA,EX0位为 1；只有一个中断源可不设置优先级别；中断触发方式设为边沿触发，控制位 IT0应设置为 1。
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ORG 0000H ;程序入口
0000H 02 00 50 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H ;外部中断 0的入口地址
0003H 02 01 00 LJMP INT ;转向中断服务程序
ORG 0050H
0050H D2 AF MAIN,SETB EA
0052H D2 A8 SETB EX0
0054H D2 88 SETB IT0 ;中断触发方式为边沿触发
0056H 74 FE MOV A,#0FEH
0058H F5 90 MOV P1,A
005AH 80 FE SJMP $
ORG 0100H
0100H 23 INT,RL A ;中断服务程序
0101H F5 90 MOV P1,A
0103H 32 RETI
END
参考程序：
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5.2.4 中断的应用实例
【 例 2】 P1口做输出口，正常时控制八只灯 (P1口输出低电平时灯被点亮 )每隔 0.5秒全亮全灭一次；按下开关 1八只灯从右向左依次点亮，按下开关 2八只灯从左向右依次点亮。
解：开关 1的低电平脉冲信号作为外部中断信号由 INT0(P3.2)管脚输入，开关 2的低电平信号作为外部中断信号由
INT1(P3.3)管脚输入。中断允许寄存器 IE中相应的 EA,EX1、
EX0位设置为 1。
外部中断 0为低优先级,IP中的 PX0位设置为 0；外部中断 1
为高优先级,IP中的 PX1位设置为 1。
外部中断 0的中断触发方式设为边沿触发，控制位 IT0应设置为 1；外部中断 1的中断触发方式设为电平触发，控制位 IT1
应设置为 0。
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5.2.4 中断的应用实例 ORG 0000H ;程序入口0000H 02 00 30 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H ;外部中断 0的入口地址
0003H 02 01 00 LJMP INT0 ;转向外部中断 0中断服务程序
ORG 0013H ;外部中断 1的入口地址
0013H 02 02 00 LJMP INT1 ;转向外部中断 1中断服务程序
ORG 0030H
0030H 75 81 30 MAIN,MOV SP,#30H
0033H 75 A8 85 MOV IE,#85H ;允许外部中断 0、外部中断 1中断
0036H 75 B8 04 MOV IP,#04H ;外部中断 1为高优先级
0039H 75 88 01 MOV TCON,#01H ;外部中断 0为边沿触发
003CH 74 00 MOV A,#00H
003EH F5 90 LP1,MOV P1,A
0040H 12 03 00 LCALL DELAY
0043H F4 CPL A
0044H 80 F8 SJMP LP1
主程序：
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ORG 0100H
0100H C0 E0 INT0,PUSH A ;外部中断 0中断服务程序
0102H C0 D0 PUSH PSW
0104H C2 D4 CLR RS1 ;选择第 1组工作寄存器
0106H D2 D3 SETB RS0
0108H 7A 07 MOV R2,#07H
010AH 74 FE MOV A,#0FEH ;灯点亮的初始状态
010CH F5 90 NEXT0,MOV P1,A
010EH 12 03 00 LCALL DELAY
0111H 23 RL A ;点亮左边一盏灯
0112H DA F8 DJNZ R2,NEXT0
0114H D0 D0 POP PSW
0116H D0 E0 POP A
0118H 32 RETI
外部中断 0中断服务程序：
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ORG 0200H
0200H C0 E0 INT1,PUSH A ;外部中断 1中断服务程序
0202H C0 D0 PUSH PSW
0204H D2 D4 SETB RS1 ;选择第 2组工作寄存器
0206H C2 D3 CLR RS0
0208H 7A 07 MOV R2,#07H
020AH 74 7F MOV A,#7FH ;灯点亮的初始状态
020CH F5 90 NEXT1,MOV P1,A
020EH 12 03 00 LCALL DELAY
0211H 03 RR A ;点亮右边一盏灯
0212H DA F8 DJNZ R2,NEXT1
0214H D0 D0 POP PSW
0216H D0 E0 POP A
0218H 32 RETI
外部中断 1中断服务程序：
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ORG 0300H
0300H 7B FA DELAY,MOV R3,#250 ;延时子程序
0302H 7A F8 DEL2,MOV R2,#248
0304H 00 NOP
0305H DA FD DEL1,DJNZ R2,DEL1
0307H DB F9 DJNZ R3,DEL2
0309H 22 RET ;子程序返回
END
延时子程序：
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5.3 外部中断扩展
5.3.1 定时器扩展法
5.3.2 中断加查询扩展法
5.3.3 外部中断扩展的应用实例
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5.3.1 定时器扩展法思路,8051单片机内部设有两个 16位可编程定时器 /计数器。
定时器 /计数器工作于计数方式时，定时器 0外部输入端
(P3.4)或定时器 1外部输入端 (P3.5)作为计数脉冲输入端，
在计数输入脉冲的下降沿到来时进行加 1计数。当定时器 /
计数器计满后，若再有脉冲到来，定时器 /计数器将产生溢出中断。
方法,利用上述特点，预先将定时器 /计数器设置为满量程，通过外部输入端 P3.4或 P3.5输入下降沿脉冲，将立即向 CPU发出中断请求，在满足 CPU的中断响应条件的情况下,CPU将执行相应的中断服务程序。
应用,在外部中断源个数不太多并且定时器有空余的情况下，
一般可采用定时器扩展法进行外部中断源的扩展。
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5.3.2 中断加查询扩展法思路,对多个外部中断源，采用中断加查询相结合的方法响应中断。扩展电路原理如下图所示。多个外部中断源通过多个 OC门电路组成线或电路后与 P3.2(P3.3)相连，同时，每一个外部中断源将并行 I/O口 (如 P1口 )作为多个外部中断源的识别线。
方法,在多个外部中断源中若有一个或几个为高电平则输出为
0，则 P3.2(P3.3)为低电平，向 CPU发出中断请求； CPU在执行中断服务程序时，先依次查询 P1口的中断源输入状态，
然后转入到相应的中断服务程序。
应用,中断加查询扩展法比较简单，但当外部中断源的个数较多时，因查询时间较长，不能满足实时控制的要求。
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外部中断源扩展电路原理
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5.3.3 外部中断扩展的应用实例
【 例 3】 用发光二极管模拟交通信号灯，用逻辑电平开关模拟控制开关，设计一个交通信号灯控制系统。 设计要求如下：
A车道与 B车道交叉组成十字路口,A是主道,B是支道；正常情况下,A,B
两车道轮流放行。具体放行时间和要求如下：
(1) A车道放行 50s，其中绿灯常亮 44s，绿灯闪烁 3s(用于警告 )，黄灯常亮 3s(用于警告 )。
(2) B车道放行 30s，其中绿灯常亮 24s，绿灯闪烁 3s(用于警告 )，黄灯常亮 3s(用于警告 )。
在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。控制要求如下：
(1) 在 B车道放行期间，若 A车道有车而 B车道无车，按下开关使 A车道放行 15s。
(2) 在 A车道放行期间，若 B车道有车而 A车道无车，按下开关使 B车道放行 15s。
(3) 有紧急车辆通过时，按下开关使 A,B车道均为红灯，禁行 15s。
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解,用发光二极管模拟交通信号灯，用 P1口输出控制信号，输出低电平时，信号灯亮；反之，则灯灭。根据题意分析，在正常情况和交通繁忙时,A,B两车道的六只信号灯的控制状态有五种形式。
交通信号灯与控制状态的对应关系控制状态
P1
口控制码
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
未用 未用 B道绿灯 B道黄灯 B道红灯 A道绿灯 A道黄灯 A道红灯
A绿灯亮
B红灯亮 F3H 1 1 1 1 0 0 1 1
A黄灯亮
B红灯亮 F5H 1 1 1 1 0 1 0 1
A红灯亮
B绿灯亮 DEH 1 1 0 1 1 1 1 0
A红灯亮
B黄灯亮 EEH 1 1 1 0 1 1 1 0
A红灯亮
B红灯亮 F6H 1 1 1 1 0 1 1 0
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用逻辑电平开关模拟控制开关，开关 K1按下时,B车道放行；开关 K2按下时,A车道放行；开关 K3按下时,A,B车道禁行。开关 K1和 K2的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号 (低电平有效 )，通过外部中断 1向 CPU发出中断请求；采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是 A车道 (按下开关 K1)还是 B车道 (按下开关 K2)。
控制系统电路示意图
P 1,0
P 1,1
P 1,2
P 1,3
P 1,4
P 1,5
8051
P 3,0
P 3,1
P 3,3
P 3,2
=1
＋ 5V
K2
A 道红灯
A 道黄灯
A 道绿灯
B 道红灯
B 道黄灯
B 道绿灯
K1
K3
1
A 道车辆识别
B 道车辆识别
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开始
A 绿灯闪,B 红灯延时 3s
A 红灯,B 绿灯闪延时 3s
A 红灯,B 绿灯延时 24s
A 绿灯,B 红灯延时 44s
A 红灯,B 黄灯延时 3s
A 黄灯,B 红灯延时 3s
初始化开中断保护现场关中断
A 道有车？
B 道有车？
A 红灯,B 绿灯延时 15s
A 绿灯,B 红灯延时 15s
关中断恢复现场开中断中断返回中断响应保护现场
A 红灯,B 红灯延时 15s
恢复现场中断返回中断响应主程序有车车道放行中断服务程序紧急车辆中断服务程序交通信号灯控制系统程序流程图
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ORG 0000H
0000H 12 00 30 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H
0003H 12 02 00 LJMP INT0 ;转向紧急车辆中断服务程序
ORG 0013H
0013H 12 03 00 LJMP INT1 ;转向有车车道放行中断服务程序
ORG 0030H
0030H D2 B8 MAIN,SETB PX0 ;置外部中断 0为高优先级中断
0032H 75 88 00 MOV TCON,#00H ;置外部中断 0,1为电平触发
0035H 75 A8 85 MOV IE,#85H ;开 CPU中断、外部中断 0,1中断
0038H 75 90 F3 LOOP,MOV P1,#0F3H ;A道绿灯亮,B道红灯亮
003BH 79 58 MOV R1,#88 ;44s延时的循环次数
003DH 12 03 50 AP1,LCALL DELAY ;调用 0.5s延时子程序
0040H D9 FB DJNZ R1,AP1 ;44s不到,继续循环
0042H 79 06 MOV R1,#6 ;3s延时的循环次数
0044H B2 92 AP2,CPL P1.2 ;A道绿灯闪烁
0046H 12 03 50 LCALL DELAY
主程序：
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0049H D9 F9 DJNZ R1,AP2 ;3s未到,继续循环
004BH 75 90 F5 MOV P1,#0F5H ;A道黄灯亮,B道红灯亮
004EH 79 06 MOV R1,#6
0050H 12 03 50 AP3,LCALL DELAY
0053H D9 FB DJNZ R1,AP3 ;3s未到,继续循环
0055H 75 90 DE MOV P1,#0DEH ;A道红灯亮,B道绿灯亮
0058H 79 30 MOV R1,#48
005AH 12 03 50 BP1,LCALL DELAY
005DH D9 FB DJNZ R1,BP1 ;24s未到,继续循环
005FH 79 06 MOV R1,#6
0061H B2 95 BP2,CPL P1.5 ;B道绿灯闪烁
0063H 12 03 50 LCALL DELAY
0066H D9 F9 DJNZ R1,BP2 ;3s未到,继续循环
0068H 75 90 EE MOV P1,#0EEH ;A道红灯亮,B道黄灯亮
006BH 79 06 MOV R1,#6
006DH 12 03 50 BP3,LCALL DELAY
0070H D9 FB DJNZ R1,BP3 ;3s未到,继续循环
0072H 80 C4 SJMP LOOP ;循环主程序：
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ORG 0200H
0200H C0 90 INT0,PUSH P1 ;保护 P1口数据
0202H 75 90 F6 MOV P1,#0F6H ;A道红灯亮,B道红灯亮
0205H 7A 1E MOV R2,#30 ;15s延时的循环次数
0207H 12 03 50 DELAY0,LCALL DELAY
020AH DA FB DJNZ R2,DELAY0 ;15s未到,继续循环
020CH D0 90 POP P1 ;恢复 P1口数据
020EH 32 RETI ;返回主程序外部中断 0中断服务程序：
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地址 机器码 程序 注释
ORG 0300H
0300H C2 AF INT1,CLR EA ;关中断
0302H C0 90 PUSH P1 ;保护现场
0304H C0 04 PUSH 04H
0306H C0 05 PUSH 05H
0308H C0 06 PUSH 06H
030AH D2 AF SETB EA ;开中断
030CH 30 B0 05 JNB P3.0,AP0 ;A道无车,转向判断 B道
030FH 75 90 F3 MOV P1,#0F3H ;A道绿灯亮,B道红灯亮
0312H 80 06 SJMP DEL1 ;转向 15s延时程序
0314H 30 B1 0A AP0,JNB P3.1,EXIT ;B道无车,退出中断
0317H 75 90 DE MOV P1,#0DEH ;A道红灯亮,B道绿灯亮
031AH 7B 1E DEL1,MOV R3,#30 ;15s延时的循环次数
031CH 12 03 50 NEXT,LCALL DELAY
031FH DB FB DJNZ R3,NEXT ;15s未到继续循环外部中断 1中断服务程序：
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0321H C2 AF EXIT,CLR EA
0323H D0 06 POP 06H ;恢复现场
0325H D0 05 POP 05H
0327H D0 04 POP 04H
0329H D0 90 POP P1
032BH D2 AF SETB EA
032DH 32 RETI ;返回原程序外部中断 1中断服务程序：
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ORG 0350H
0350H 7C 0A DELAY,MOV R4,#10 ;0.5s延时子程序
0352H 7D 32 LP1,MOV R5,#50
0354H 7E F8 LP2,MOV R6,#248
0356H 00 NOP
0357H DE FE LP3,DJNZ R6,LP3
0359H DD F9 DJNZ R5,LP2
035BH DC F5 DJNZ R4,LP1
035DH 22 RET
END
延时子程序：
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本章小结
单片机处理中断有中断请求、中断响应、中断处理和中断返回四个步骤。中断源有的来自单片机内部，称为内部中断源；也有的来自于单片机外部，称为外部中断源。 中断系统的功能 包括进行中断优先级排队、实现中断嵌套、自动响应中断和实现中断返回。中断的特点是可以提高 CPU的工作效率、实现实时处理和故障处理。
8051中断系统主要由定时器控制寄存器 TCON、串行口控制寄存器
SCON、中断允许寄存器 IE、中断优先级寄存器 IP和硬件查询电路等组成。
定时器控制寄存器 TCON用于控制定时器的启动与停止，并保存 T0、
T1的溢出中断标志和外部中断、的中断标志。 串行口控制寄存器 SCON
的低 2位 TI和 RI用于保存串行口的接收中断和发送中断标志。 中断允许寄存器 IE用于控制 CPU对中断的开放或屏蔽以及每个中断源是否允许中断。 中断优先级寄存器 IP用于设定各中断源的优先级别。
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本章小结
中断处理过程包括 中断响应,中断处理 和 中断返回 三个阶段。中断响应是在满足 CPU的中断响应条件之后,CPU对中断源中断请求的回答。
由于设置了优先级，中断可实现两级中断嵌套。中断处理就是执行中断服务程序，包括保护现场、处理中断源的请求和恢复现场三部分内容。中断返回是指中断服务完成后，返回到原程序的断点，继续执行原来的程序；在返回前，要撤消中断请求，不同中断源中断请求的撤消方法不一样。
中断系统初始化 的内容包括开放中断允许、确定中断源的优先级别和外部中断的触发方式。
扩展外部中断源 的方法有定时器扩展法和中断加查询扩展法两种。定时器扩展法用于外部中断源个数不太多并且定时器有空余的场合。中断加查询扩展法用于外部中断源个数较多的场合，但因查询时间较长，
在实时控制中要注意能否满足实时控制要求。
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习 题
1,什么是中断？中断系统的功能和特点有哪些？
2,8051单片机的中断源有几个？自然优先级是如何排列的？
3,外部中断触发方式有几种？它们的特点是什么？
4,中断处理过程包括几个阶段？
5,请简述中断响应的过程。
6,外部中断请求撤销时要注意哪些事项？
7,中断系统的初始化一般包括哪些内容？
8,扩展外部中断源的方法有几种？
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Q & A?
Thanks!
第 5章 中断系统
（课时,6学时）
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教学目的
了解中断的基本概念和功能。
掌握中断系统的结构和控制方式。
掌握中断系统的中断处理过程。
用中断系统设计一个手控流水灯控制器。
用中断系统设计一个交通信号灯控制器。
学习重点和难点
中断响应的条件和中断优先级的应用。
外部中断源的扩展方法。
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第 5章 中断系统
5.1 中断系统结构与控制
5.2 中断处理过程
5.3 外部中断扩展
本章小结
习题
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5.1 中断系统结构与控制
5.1.1 中断的概念
5.1.2 中断的功能
5.1.3 中断系统结构
5.1.4 中断系统控制
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5.1.1 中断的概念
在单片机中，当 CPU在执行程序时，由单片机内部或外部的原因引起的随机事件要求 CPU暂时停止正在执行的程序，
而转向执行一个用于处理该随机事件的程序，处理完后又返回被中止的程序断点处继续执行，这一过程就称为 中断 。
单片机处理中断的 4个步骤,中断请求,
中断响应,中断处理 和 中断返回 。
向 CPU发出中断请求的来源，或引起中断的原因称为 中断源 。中断源要求服务的请求称为 中断请求 。中断源可分为两大类：一类来自单片机内部，称之为 内部中断源 ；另一类来自单片机外部，称之为 外部中断源 。
主程序中断服务程序返回主程序主程序断点
R E T I
响应中断请求
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5.1.2 中断的功能
中断系统 是指能实现中断功能的硬件和软件。
中断系统的功能一般包括以下几个方面。
进行中断优先级排队
实现中断嵌套
自动响应中断
实现中断返回
中断的特点。
可以提高 CPU的工作效率
实现实时处理
处理故障
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5.1.2 中断的功能
(1) 进行中断优先级排队
通常，单片机中有多个中断源，设计人员能按轻重缓急给每个中断源的中断请求赋予一定的中断优先级。
当两个或两个以上的中断源同时请求中断时,CPU可通过 中断优先级排队电路 首先响应中断优先级高的中断请求，等到处理完优先级高的中断请求后，再来响应优先级低的中断请求。
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5.1.2 中断的功能
(2) 实现中断嵌套
CPU在响应某一中断源中断请求而进行中断处理时，若有中断优先级更高的中断源发出中断请求,CPU会暂停正在执行的中断服务程序，转向执行中断优先级更高的中断源的中断服务程序，等处理完这个高优先级的中断请求后，再返回来继续执行被暂停的中断服务程序。这个过程称为 中断嵌套 。
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5.1.2 中断的功能
(3) 自动响应中断
中断源向 CPU发出的中断请求是随机的。通常,CPU总是在每条指令的最后状态对中断请求信号进行 检测 ；当某一中断源发出中断请求时,CPU能根据相关条件 (如中断优先级、
是否允许中断 )进行 判断,决定是否 响应 这个中断请求。若允许响应这个中断请求,CPU在执行完相关指令后，会自动完成 断点地址压入堆栈,中断矢量地址送入程序计数器 PC、
撤除本次中断请求标志,转入执行相应中断服务程序。
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5.1.2 中断的功能
(4) 实现中断返回
CPU响应某一中断源中断请求，转入执行相应中断服务程序，
在执行中断服务程序最后的中断返回指令时，会自动弹出堆栈区中保存的断点地址，
返回到中断前的原程序中。
主程序主程序断点响应 低级中断请求 高级中断服务程序断点
RE T I RE T I
返回主程序响应 高级中断请求返回低级中断 程序低级中断程序低级中断程序
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5.1.3 中断系统结构
8051单片机的中断系统主要由与中断有关的 4个特殊功能寄存器和硬件查询电路等组成。
定时器控制寄存器 TCON ——主要用于保存中断信息。
串行口控制寄存器 SCON ——主要用于保存中断信息。
中断允许寄存器 IE ——主要用于控制中断的开放和关闭。
中断优先级寄存器 IP——主要用于设定优先级别。
硬件查询电路 ——主要用于判定 5个中断源的自然优先级别。
8051单片机的中断源有五个，可分为三类。
外部中断
定时中断
串行口中断
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5.1.3 中断系统结构
IE0
P X0
EA
EX0
1
中断矢量地址
1
0
ET 0
EX1
ET 1
ES
P T 0
P X1
P T 1
PS
1
0
1
0
1
0
1
0
自然优先级中断矢量地址自然优先级
I T 0 = 1
I T 0 =0
T F 0
IE1
1
I T 1 = 1
I T 1 = 0
T F 1
TI
RI
T 0
T1
I N T 1
TX
RX
T CON IE IP
S CON
中断标志各中断源允许总 允许 优先级硬件查询源允许
PC
低级中断请求
PC
高级中断请求
I N T 0
≥ 1
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5.1.3 中断系统结构
1,外部中断类
外部中断是由外部原因 (如打印机、键盘、控制开关、外部故障 )引起的，
可以通过两个固定引脚来输入到单片机内的信号，即外部中断 0(INT0)
和外部中断 1(INT1)。
INT0——外部中断 0中断请求信号输入端,P3.2的第二功能。
由定时器控制寄存器 TCON中的 IT0位决定中断请求信号是低电平有效还是下降沿有效。一旦输入信号有效，即向 CPU申请中断，并且硬件自动使 IE0置 1。
INT1——外部中断 1中断请求信号输入端,P3.3的第二功能。
由定时器控制寄存器 TCON中的 IT1位决定采用电平触发方式还是边沿触发方式。一旦输入信号有效，即向 CPU申请中断，并且硬件自动使
IE1置 1。
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5.1.3 中断系统结构
2,定时中断类
定时中断是由内部定时 (或计数 )溢出或外部定时 (或计数 )溢出引起的，
即定时器 0(T0) 中断和定时器 1(T1) 中断。
当定时器对单片机内部定时脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明定 时时间到，由硬件自动使 TF0(TF1)置 1，并申请中断。当定时器对单片机外部计数脉冲进行计数而发生计数溢出时，即表明计数次数到，由硬件自动使 TF0(TF1)置 1，并申请中断。外部计数脉冲是通过两个固定引脚来输入到单片机内的。
T0外部计数输入端 ——P3.4的第二功能。
当定时器 0工作于计数方式时，外部计数脉冲下降沿有效，定时器 0进行加 1计数。
T1外部计数输入端 ——P3.5的第二功能。
当定时器 1工作于计数方式时，外部计数脉冲下降沿有效，定时器 1进行加 1计数。
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5.1.3 中断系统结构
3,串行口中断类
串行口中断是为接收或发送串行数据而设置的。串行中断请求是在单片机芯片内部发生的。
RXD——串行口输入端,P3.0的第二功能。
当接收完一帧数据时，硬件自动使 RI置 1，并申请中断。
TXD——串行口输出端,P3.1的第二功能。
当发送完一帧数据时，硬件自动使 TI置 1，并申请中断。
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5.1.4 中断系统控制
1,定时器控制寄存器 TCON
定时器控制寄存器 TCON的作用是控制定时器的启动与停止，
并保存 T0,T1的溢出中断标志和外部中断、的中断标志。
TCON的格式：
TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H
(88H)
各位的功能说明：
(1) TF1(TCON.7),定时器 1溢出标志位 。定时器 1被启动计数后，
从初值开始进行加 1计数，当定时器 1计满溢出时，由硬件自动使 TF1置 1，并申请中断。该标志一直保持到 CPU响应中断后，才由硬件自动清 0。也可用软件查询该标志，并由软件清
0。
(2) TR1(TCON.6),定时器 1启停控制位 。
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) IT1(TCON.2),外部中断 1触发方式选择位 。
当 ITl=0时，外部中断 1为 电平触发方式 。在这种方式下,CPU在每个机器周期的 S5P2期间对 INT1(P3.3)引脚采样，若采到低电平，则认为有中断申请，硬件自动使 IEl置 1；若为高电平，认为无中断申请或中断申请已撤除，硬件自动使 IEl清 0。在电平触发方式中,CPU响应中断后硬件不能自动使 IEl清 0，也不能由软件使 IEl清 0，所以在中断返回前必须撤消 INT1引脚上的低电平，否则将再次响应中断造成出错。
当 ITl=1时，外部中断 1为 边沿触发方式 。 CPU在每个机器周期的 S5P2期间采样 INT1 (P3.3)引脚。若在连续两个机器周期采样到先高电平后低电平，则认为有中断申请，硬件自动使 IEl置 1，此标志一直保持到 CPU
响应中断时，才由硬件自动清 0。在边沿触发方式下，为保证 CPU在两个机器周期内检测到先高后低的负跳变，输入高低电平的持续时间至少要保持 12个时钟周期。
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(4) IE1(TCON.3),外部中断 1请求标志位 。 IEl=1表示外部中断
1向 CPU申请中断。当 CPU响应外部中断 1的中断请求时，由硬件自动使 IE1清 0(边沿触发方式 )。
(5) TF0(TCON.5),定时器 0溢出标志位 。其功能同 TF1。
(6) TR0(TCON.4),定时器 0启、停控制位 。其功能同 TR1。
(7) IE0(TCON.1),外部中断 0请求标志位 。其功能同 IE1。
(8) IT0(TCON.0),外部中断 0触发方式选择位 。其功能同 IT1。
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5.1.4 中断系统控制
2,串行口控制寄存器 SCON
串行口控制寄存器 SCON的低 2位 TI和 RI保存串行口的接收中断和发送中断标志。
SCON的格式：
SCON 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H
(98H)
各位的功能说明：
(1) TI (SCON.1),串行发送中断请求标志 。 CPU将一个字节数据写入发送缓冲器 SBUF后启动发送，每发送完一帧数据，硬件自动使 TI置 1。但 CPU响应中断后，硬件并不能自动使 TI清 0，
必须由软件使 TI清 0。
(2) RI (SCON.0),串行接收中断请求标志 。在串行口允许接收时，
每接收完一帧数据，硬件自动使 RI置 1。但 CPU响应中断后，
硬件并不能自动使 RI清 0，必须由软件使 RI清 0。
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
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5.1.4 中断系统控制
3,中断允许寄存器 IE
中断允许寄存器 IE的作用是控制 CPU对中断的开放或屏蔽以及每个中断源是否允许中断。
IE的格式：
IE AFH ACH ABH AAH A9H A8H
(A8H)
各位的功能说明：
(1) EA(IE.7),CPU中断总允许位 。 EA=1,CPU开放中断。每个中断源是被允许还是被禁止，分别由各中断源的中断允许位确定； EA=0,CPU屏蔽所有的中断要求，称为关中断。
(2) ES(IE.4),串行口中断允许位 。 ES=1，允许串行口中断；
ES=0，禁止串行口中断。
EA — — ES ET1 EX1 ET0 EX0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) ET1(IE.3),定时器 1中断允许位 。 ET1=1，允许定时器 1中断；
ETl=0，禁止定时器 1中断。
(4) EX1(IE.2),外部中断 1中断允许位 。 EX1=1，允许外部中断 1
中断； EX1=0，禁止外部中断 1中断。
(5) ET0(IE.1),定时器 0中断允许位 。 ET0=1，允许定时器 0中断；
ET0=0，禁止定时器 0中断。
(6) EX0(IE.0),外部中断 0中断允许位 。 EX0=1，允许外部中断 0
中断； EX0=0，禁止外部中断 0中断。
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5.1.4 中断系统控制
4,中断优先级寄存器 IP
中断优先级寄存器 IP的作用是设定各中断源的优先级别。
IP的格式：
IP BCH BBH BAH B9H B8H
(B8H)
各位的功能说明：
(1) PS(IP.4),串行口中断优先级控制位 。 PS=1，串行口为高优先级中断； PS=0，串行口为低优先级中断。
(2) PT1(IP.3),定时器 1中断优先级控制位 。 PT1=1，定时器 1为高优先级中断； PTl=0，定时器 1为低优先级中断。
— — — PS PT1 PX1 PT0 PX0
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5.1.4 中断系统控制各位的功能说明：
(3) PX1(IP.2),外部中断 1中断优先级控制位 。 PX1=1，外部中断 1为高优先级中断； PXl=0，外部中断 1为低优先级中断。
(4) PT0(IP.1),定时器 0中断优先级控制位 。 PT0=1，定时器 T0
为高优先级中断 PT0=0，定时器 0为低优先级中断。
(5) PX0(IP.0),外部中断 0中断优先级控制位 。 PX0=1，外部中断 0为高优先级中断； PX0=0，外部中断 0为低优先级中断。
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5.2 中断处理过程
5.2.1 中断响应
5.2.2 中断处理
5.2.3 中断返回
5.2.4 中断的应用实例
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5.2.1 中断响应
1,CPU的中断响应条件
CPU响应中断必须首先满足以下三个基本条件。
(1) 有中断源发出中断请求。
(2) 中断总允许位 EA=1。
(3) 请求中断的中断源的中断允许位为 1。
在满足以上条件的基础上，若有下列任何一种情况存在，中断响应都会受到阻断。
(1) CPU正在执行一个同级或高优先级的中断服务程序。
(2) 正在执行的指令尚未执行完。
(3) 正在执行中断返回指令 RETI或者对专用寄存器 IE,IP进行读 /写的指令。 CPU在执行完上述指令之后，要再执行一条指令，才能响应中断请求。
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5.2.1 中断响应
2,中断优先级的判定
中断源的优先级别分为 高级 和 低级,通过由软件设置中断优先级寄存器 IP相关位来设定每个中断源的级别。
如果几个同一优先级别的中断源同时向 CPU请求中断，
CPU通过硬件查询电路首先响应 自然优先级 较高的中断源的中断请求。
中断可实现两级 中断嵌套 。高优先级中断源可中断正在执行的低优先级中断服务程序，除非执行了低优先级中断服务程序的 CPU关中断指令。同级或低优先级的中断不能中断正在执行的中断服务程序。
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5.2.1 中断响应
3,中断响应过程
在满足中断响应条件时,CPU响应中断。首先，将相应的 优先级状态触发器置 1，以屏蔽同级别中断源的中断请求。其次，硬件自动生成长调用指令 (LCALL)，把 断点地址 压入堆栈保护 (但不保护状态寄存器 PSW及其他寄存器内容 )，然后将中断源对应的 中断入口地址 装入 程序计数器 PC中，使程序转向该中断入口地址，并执行中断服务程序。
8051单片机的中断入口地址 (称为 中断矢量 )由单片机硬件电路决定。
中 断 源 中断入口地址外部中断 0 0003H
定时器 T0中断 000BH
外部中断 1 0013H
定时器 T1中断 001BH
串行口中断 0023H
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5.2.2 中断处理
中断处理就是执行中断服务程序，从中断入口地址开始执行，直到返回指令 (RETI)为止。此过程一般包括三部分内容，一是 保护现场,二是 处理中断源的请求,三是 恢复现场 。
通常，主程序和中断服务程序都会用到累加器 A、状态寄存器 PSW及其他一些寄存器。在执行中断服务程序时,CPU若用到上述寄存器，就会破坏原先存在这些寄存器中的内容，
中断返回，将会造成主程序的混乱。因此，在进入中断服务程序后，一般要先保护现场，然后再执行中断处理程序，
在返回主程序以前，再恢复现场。
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5.2.2 中断处理
在编写中断服务程序时要注意以下几个方面。
一般在这些 中断入口地址区 存放一条无条件转移指令，转向中断服务程序的起始地址。
若要求禁止更高优先级中断源的中断请求，应先用软件关闭
CPU中断或屏蔽更高级中断源的中断，在中断返回前再开放被关闭或被屏蔽的中断。
在保护现场和恢复现场时，为了不使现场数据受到破坏而造成混乱，在保护现场之前要关中断，在保护现场之后再开中断；在恢复现场之前关中断，在恢复现场之后再开中断。
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5.2.3 中断返回
1,中断返回
中断返回是指中断服务完成后,CPU返回到原程序的断点
(即原来断开的位置 )，继续执行原来的程序。
中断返回通过执行中断返回指令 RETI来实现，该指令的功能是首先将相应的 优先级状态触发器置 0，以开放同级别中断源的中断请求；其次，从堆栈区把 断点地址 取出，送回到程序计数器 PC中。因此，不能用 RET指令代替 RETI指令。
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5.2.3 中断返回
2,中断请求的撤除
CPU响应某中断请求后，在中断返回前，应该撤消该中断请求，否则会引起另一次中断。不同中断源中断请求的撤除方法是不一样的。
(1) 定时器溢出中断请求的撤除
CPU在响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 TF0或 TFl。
(2) 串行口中断的撤除在 CPU响应中断后，硬件不能清除中断请求标志 TI和 RI，而要由软件来清除相应的标志。
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5.2.3 中断返回
(3) 外部中断的撤除
外部中断为 边沿触发方式 时,CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 IE0或 IEl。
外部中断为 电平触发方式 时,CPU响应中断后，硬件会自动清除中断请求标志 IE0或 IEl，但由于加到 INT0或 INT1引脚的外部中断请求信号并未撤除，中断请求标志 IE0或 IEl会再次被置 1，所以在 CPU响应中断后应立即撤除 INT0或 INT1引脚上的低电平。一般采用加一个 D触发器和几条指令的方法来解决这个问题。
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5.2.3 中断返回
由下图可知，外部中断请求信号直接加到 D触发器的 CP端，
当外部中断请求的低电平脉冲信号出现在 CP端时,D触发器的 Q端置 0,INT0或 INT1引脚为低电平，发出中断请求。
在中断服务程序中开始的三条指令可先在 P1.0输出一个宽度为 2个机器周期的负脉冲，使 D触发器的 Q端置 1，然后由软件来清除中断请求标志 IE0或 IEl。
外部中断的撤除电路
I N T 0
8051
P 1,0
Q D
C P
DS
1
中断请求信号
INT 0,A NL P 1,# 0 F E H
ORL P 1,#01H
CL R IE 0
…
中断服务程序的开始部分
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5.2.4 中断的应用实例
中断系统的初始化步骤。
(1) 开放 CPU中断和有关中断源的 中断允许,设置中断允许寄存器 IE中相应的位。
(2) 根据需要确定各中断源的 优先级别,设置中断优先级寄存器
IP中相应的位。
(3) 根据需要确定外部中断的 触发方式,设置定时器控制寄存器
TCON中相应的位。
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5.2.4 中断的应用实例
【 例 1】 P1口做输出口，控制八只灯 (P1口输出低电平时灯被点亮 )，利用手控单脉冲信号作为外部中断信号，控制八只灯按一定的规律循环点亮。
解：手控单脉冲信号作为外部中断信号由 INT0(P3.2)管脚输入，
设置中断允许寄存器 IE中的 EA,EX0位为 1；只有一个中断源可不设置优先级别；中断触发方式设为边沿触发，控制位 IT0应设置为 1。
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ORG 0000H ;程序入口
0000H 02 00 50 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H ;外部中断 0的入口地址
0003H 02 01 00 LJMP INT ;转向中断服务程序
ORG 0050H
0050H D2 AF MAIN,SETB EA
0052H D2 A8 SETB EX0
0054H D2 88 SETB IT0 ;中断触发方式为边沿触发
0056H 74 FE MOV A,#0FEH
0058H F5 90 MOV P1,A
005AH 80 FE SJMP $
ORG 0100H
0100H 23 INT,RL A ;中断服务程序
0101H F5 90 MOV P1,A
0103H 32 RETI
END
参考程序：
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5.2.4 中断的应用实例
【 例 2】 P1口做输出口，正常时控制八只灯 (P1口输出低电平时灯被点亮 )每隔 0.5秒全亮全灭一次；按下开关 1八只灯从右向左依次点亮，按下开关 2八只灯从左向右依次点亮。
解：开关 1的低电平脉冲信号作为外部中断信号由 INT0(P3.2)管脚输入，开关 2的低电平信号作为外部中断信号由
INT1(P3.3)管脚输入。中断允许寄存器 IE中相应的 EA,EX1、
EX0位设置为 1。
外部中断 0为低优先级,IP中的 PX0位设置为 0；外部中断 1
为高优先级,IP中的 PX1位设置为 1。
外部中断 0的中断触发方式设为边沿触发，控制位 IT0应设置为 1；外部中断 1的中断触发方式设为电平触发，控制位 IT1
应设置为 0。
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5.2.4 中断的应用实例 ORG 0000H ;程序入口0000H 02 00 30 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H ;外部中断 0的入口地址
0003H 02 01 00 LJMP INT0 ;转向外部中断 0中断服务程序
ORG 0013H ;外部中断 1的入口地址
0013H 02 02 00 LJMP INT1 ;转向外部中断 1中断服务程序
ORG 0030H
0030H 75 81 30 MAIN,MOV SP,#30H
0033H 75 A8 85 MOV IE,#85H ;允许外部中断 0、外部中断 1中断
0036H 75 B8 04 MOV IP,#04H ;外部中断 1为高优先级
0039H 75 88 01 MOV TCON,#01H ;外部中断 0为边沿触发
003CH 74 00 MOV A,#00H
003EH F5 90 LP1,MOV P1,A
0040H 12 03 00 LCALL DELAY
0043H F4 CPL A
0044H 80 F8 SJMP LP1
主程序：
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ORG 0100H
0100H C0 E0 INT0,PUSH A ;外部中断 0中断服务程序
0102H C0 D0 PUSH PSW
0104H C2 D4 CLR RS1 ;选择第 1组工作寄存器
0106H D2 D3 SETB RS0
0108H 7A 07 MOV R2,#07H
010AH 74 FE MOV A,#0FEH ;灯点亮的初始状态
010CH F5 90 NEXT0,MOV P1,A
010EH 12 03 00 LCALL DELAY
0111H 23 RL A ;点亮左边一盏灯
0112H DA F8 DJNZ R2,NEXT0
0114H D0 D0 POP PSW
0116H D0 E0 POP A
0118H 32 RETI
外部中断 0中断服务程序：
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ORG 0200H
0200H C0 E0 INT1,PUSH A ;外部中断 1中断服务程序
0202H C0 D0 PUSH PSW
0204H D2 D4 SETB RS1 ;选择第 2组工作寄存器
0206H C2 D3 CLR RS0
0208H 7A 07 MOV R2,#07H
020AH 74 7F MOV A,#7FH ;灯点亮的初始状态
020CH F5 90 NEXT1,MOV P1,A
020EH 12 03 00 LCALL DELAY
0211H 03 RR A ;点亮右边一盏灯
0212H DA F8 DJNZ R2,NEXT1
0214H D0 D0 POP PSW
0216H D0 E0 POP A
0218H 32 RETI
外部中断 1中断服务程序：
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ORG 0300H
0300H 7B FA DELAY,MOV R3,#250 ;延时子程序
0302H 7A F8 DEL2,MOV R2,#248
0304H 00 NOP
0305H DA FD DEL1,DJNZ R2,DEL1
0307H DB F9 DJNZ R3,DEL2
0309H 22 RET ;子程序返回
END
延时子程序：
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5.3 外部中断扩展
5.3.1 定时器扩展法
5.3.2 中断加查询扩展法
5.3.3 外部中断扩展的应用实例
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5.3.1 定时器扩展法思路,8051单片机内部设有两个 16位可编程定时器 /计数器。
定时器 /计数器工作于计数方式时，定时器 0外部输入端
(P3.4)或定时器 1外部输入端 (P3.5)作为计数脉冲输入端，
在计数输入脉冲的下降沿到来时进行加 1计数。当定时器 /
计数器计满后，若再有脉冲到来，定时器 /计数器将产生溢出中断。
方法,利用上述特点，预先将定时器 /计数器设置为满量程，通过外部输入端 P3.4或 P3.5输入下降沿脉冲，将立即向 CPU发出中断请求，在满足 CPU的中断响应条件的情况下,CPU将执行相应的中断服务程序。
应用,在外部中断源个数不太多并且定时器有空余的情况下，
一般可采用定时器扩展法进行外部中断源的扩展。
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5.3.2 中断加查询扩展法思路,对多个外部中断源，采用中断加查询相结合的方法响应中断。扩展电路原理如下图所示。多个外部中断源通过多个 OC门电路组成线或电路后与 P3.2(P3.3)相连，同时，每一个外部中断源将并行 I/O口 (如 P1口 )作为多个外部中断源的识别线。
方法,在多个外部中断源中若有一个或几个为高电平则输出为
0，则 P3.2(P3.3)为低电平，向 CPU发出中断请求； CPU在执行中断服务程序时，先依次查询 P1口的中断源输入状态，
然后转入到相应的中断服务程序。
应用,中断加查询扩展法比较简单，但当外部中断源的个数较多时，因查询时间较长，不能满足实时控制的要求。
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外部中断源扩展电路原理
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5.3.3 外部中断扩展的应用实例
【 例 3】 用发光二极管模拟交通信号灯，用逻辑电平开关模拟控制开关，设计一个交通信号灯控制系统。 设计要求如下：
A车道与 B车道交叉组成十字路口,A是主道,B是支道；正常情况下,A,B
两车道轮流放行。具体放行时间和要求如下：
(1) A车道放行 50s，其中绿灯常亮 44s，绿灯闪烁 3s(用于警告 )，黄灯常亮 3s(用于警告 )。
(2) B车道放行 30s，其中绿灯常亮 24s，绿灯闪烁 3s(用于警告 )，黄灯常亮 3s(用于警告 )。
在交通繁忙时，交通信号灯控制系统应有手控开关，可人为地改变信号灯的状态，以缓解交通拥挤状况。控制要求如下：
(1) 在 B车道放行期间，若 A车道有车而 B车道无车，按下开关使 A车道放行 15s。
(2) 在 A车道放行期间，若 B车道有车而 A车道无车，按下开关使 B车道放行 15s。
(3) 有紧急车辆通过时，按下开关使 A,B车道均为红灯，禁行 15s。
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解,用发光二极管模拟交通信号灯，用 P1口输出控制信号，输出低电平时，信号灯亮；反之，则灯灭。根据题意分析，在正常情况和交通繁忙时,A,B两车道的六只信号灯的控制状态有五种形式。
交通信号灯与控制状态的对应关系控制状态
P1
口控制码
P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
未用 未用 B道绿灯 B道黄灯 B道红灯 A道绿灯 A道黄灯 A道红灯
A绿灯亮
B红灯亮 F3H 1 1 1 1 0 0 1 1
A黄灯亮
B红灯亮 F5H 1 1 1 1 0 1 0 1
A红灯亮
B绿灯亮 DEH 1 1 0 1 1 1 1 0
A红灯亮
B黄灯亮 EEH 1 1 1 0 1 1 1 0
A红灯亮
B红灯亮 F6H 1 1 1 1 0 1 1 0
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用逻辑电平开关模拟控制开关，开关 K1按下时,B车道放行；开关 K2按下时,A车道放行；开关 K3按下时,A,B车道禁行。开关 K1和 K2的控制信号经异或取反后，产生中断请求信号 (低电平有效 )，通过外部中断 1向 CPU发出中断请求；采用中断加查询扩展法，可以判断出要求放行的是 A车道 (按下开关 K1)还是 B车道 (按下开关 K2)。
控制系统电路示意图
P 1,0
P 1,1
P 1,2
P 1,3
P 1,4
P 1,5
8051
P 3,0
P 3,1
P 3,3
P 3,2
=1
＋ 5V
K2
A 道红灯
A 道黄灯
A 道绿灯
B 道红灯
B 道黄灯
B 道绿灯
K1
K3
1
A 道车辆识别
B 道车辆识别
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开始
A 绿灯闪,B 红灯延时 3s
A 红灯,B 绿灯闪延时 3s
A 红灯,B 绿灯延时 24s
A 绿灯,B 红灯延时 44s
A 红灯,B 黄灯延时 3s
A 黄灯,B 红灯延时 3s
初始化开中断保护现场关中断
A 道有车？
B 道有车？
A 红灯,B 绿灯延时 15s
A 绿灯,B 红灯延时 15s
关中断恢复现场开中断中断返回中断响应保护现场
A 红灯,B 红灯延时 15s
恢复现场中断返回中断响应主程序有车车道放行中断服务程序紧急车辆中断服务程序交通信号灯控制系统程序流程图
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ORG 0000H
0000H 12 00 30 LJMP MAIN ;转向主程序
ORG 0003H
0003H 12 02 00 LJMP INT0 ;转向紧急车辆中断服务程序
ORG 0013H
0013H 12 03 00 LJMP INT1 ;转向有车车道放行中断服务程序
ORG 0030H
0030H D2 B8 MAIN,SETB PX0 ;置外部中断 0为高优先级中断
0032H 75 88 00 MOV TCON,#00H ;置外部中断 0,1为电平触发
0035H 75 A8 85 MOV IE,#85H ;开 CPU中断、外部中断 0,1中断
0038H 75 90 F3 LOOP,MOV P1,#0F3H ;A道绿灯亮,B道红灯亮
003BH 79 58 MOV R1,#88 ;44s延时的循环次数
003DH 12 03 50 AP1,LCALL DELAY ;调用 0.5s延时子程序
0040H D9 FB DJNZ R1,AP1 ;44s不到,继续循环
0042H 79 06 MOV R1,#6 ;3s延时的循环次数
0044H B2 92 AP2,CPL P1.2 ;A道绿灯闪烁
0046H 12 03 50 LCALL DELAY
主程序：
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0049H D9 F9 DJNZ R1,AP2 ;3s未到,继续循环
004BH 75 90 F5 MOV P1,#0F5H ;A道黄灯亮,B道红灯亮
004EH 79 06 MOV R1,#6
0050H 12 03 50 AP3,LCALL DELAY
0053H D9 FB DJNZ R1,AP3 ;3s未到,继续循环
0055H 75 90 DE MOV P1,#0DEH ;A道红灯亮,B道绿灯亮
0058H 79 30 MOV R1,#48
005AH 12 03 50 BP1,LCALL DELAY
005DH D9 FB DJNZ R1,BP1 ;24s未到,继续循环
005FH 79 06 MOV R1,#6
0061H B2 95 BP2,CPL P1.5 ;B道绿灯闪烁
0063H 12 03 50 LCALL DELAY
0066H D9 F9 DJNZ R1,BP2 ;3s未到,继续循环
0068H 75 90 EE MOV P1,#0EEH ;A道红灯亮,B道黄灯亮
006BH 79 06 MOV R1,#6
006DH 12 03 50 BP3,LCALL DELAY
0070H D9 FB DJNZ R1,BP3 ;3s未到,继续循环
0072H 80 C4 SJMP LOOP ;循环主程序：
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ORG 0200H
0200H C0 90 INT0,PUSH P1 ;保护 P1口数据
0202H 75 90 F6 MOV P1,#0F6H ;A道红灯亮,B道红灯亮
0205H 7A 1E MOV R2,#30 ;15s延时的循环次数
0207H 12 03 50 DELAY0,LCALL DELAY
020AH DA FB DJNZ R2,DELAY0 ;15s未到,继续循环
020CH D0 90 POP P1 ;恢复 P1口数据
020EH 32 RETI ;返回主程序外部中断 0中断服务程序：
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地址 机器码 程序 注释
ORG 0300H
0300H C2 AF INT1,CLR EA ;关中断
0302H C0 90 PUSH P1 ;保护现场
0304H C0 04 PUSH 04H
0306H C0 05 PUSH 05H
0308H C0 06 PUSH 06H
030AH D2 AF SETB EA ;开中断
030CH 30 B0 05 JNB P3.0,AP0 ;A道无车,转向判断 B道
030FH 75 90 F3 MOV P1,#0F3H ;A道绿灯亮,B道红灯亮
0312H 80 06 SJMP DEL1 ;转向 15s延时程序
0314H 30 B1 0A AP0,JNB P3.1,EXIT ;B道无车,退出中断
0317H 75 90 DE MOV P1,#0DEH ;A道红灯亮,B道绿灯亮
031AH 7B 1E DEL1,MOV R3,#30 ;15s延时的循环次数
031CH 12 03 50 NEXT,LCALL DELAY
031FH DB FB DJNZ R3,NEXT ;15s未到继续循环外部中断 1中断服务程序：
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0321H C2 AF EXIT,CLR EA
0323H D0 06 POP 06H ;恢复现场
0325H D0 05 POP 05H
0327H D0 04 POP 04H
0329H D0 90 POP P1
032BH D2 AF SETB EA
032DH 32 RETI ;返回原程序外部中断 1中断服务程序：
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ORG 0350H
0350H 7C 0A DELAY,MOV R4,#10 ;0.5s延时子程序
0352H 7D 32 LP1,MOV R5,#50
0354H 7E F8 LP2,MOV R6,#248
0356H 00 NOP
0357H DE FE LP3,DJNZ R6,LP3
0359H DD F9 DJNZ R5,LP2
035BH DC F5 DJNZ R4,LP1
035DH 22 RET
END
延时子程序：
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本章小结
单片机处理中断有中断请求、中断响应、中断处理和中断返回四个步骤。中断源有的来自单片机内部，称为内部中断源；也有的来自于单片机外部，称为外部中断源。 中断系统的功能 包括进行中断优先级排队、实现中断嵌套、自动响应中断和实现中断返回。中断的特点是可以提高 CPU的工作效率、实现实时处理和故障处理。
8051中断系统主要由定时器控制寄存器 TCON、串行口控制寄存器
SCON、中断允许寄存器 IE、中断优先级寄存器 IP和硬件查询电路等组成。
定时器控制寄存器 TCON用于控制定时器的启动与停止，并保存 T0、
T1的溢出中断标志和外部中断、的中断标志。 串行口控制寄存器 SCON
的低 2位 TI和 RI用于保存串行口的接收中断和发送中断标志。 中断允许寄存器 IE用于控制 CPU对中断的开放或屏蔽以及每个中断源是否允许中断。 中断优先级寄存器 IP用于设定各中断源的优先级别。
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本章小结
中断处理过程包括 中断响应,中断处理 和 中断返回 三个阶段。中断响应是在满足 CPU的中断响应条件之后,CPU对中断源中断请求的回答。
由于设置了优先级，中断可实现两级中断嵌套。中断处理就是执行中断服务程序，包括保护现场、处理中断源的请求和恢复现场三部分内容。中断返回是指中断服务完成后，返回到原程序的断点，继续执行原来的程序；在返回前，要撤消中断请求，不同中断源中断请求的撤消方法不一样。
中断系统初始化 的内容包括开放中断允许、确定中断源的优先级别和外部中断的触发方式。
扩展外部中断源 的方法有定时器扩展法和中断加查询扩展法两种。定时器扩展法用于外部中断源个数不太多并且定时器有空余的场合。中断加查询扩展法用于外部中断源个数较多的场合，但因查询时间较长，
在实时控制中要注意能否满足实时控制要求。
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习 题
1,什么是中断？中断系统的功能和特点有哪些？
2,8051单片机的中断源有几个？自然优先级是如何排列的？
3,外部中断触发方式有几种？它们的特点是什么？
4,中断处理过程包括几个阶段？
5,请简述中断响应的过程。
6,外部中断请求撤销时要注意哪些事项？
7,中断系统的初始化一般包括哪些内容？
8,扩展外部中断源的方法有几种？
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Q & A?
Thanks!
