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普中51单片机学习笔记-中断

news 2025/11/10 8:01:31

1 写在前面

1.1 何为中断

1.2 中断优先级

1.3 单级中断和多级中断

1.4 中断的作用

1.5 C51中断系统结构

1.6 与中断相关的计时器

1.6.1 TCON - 定时器/计数器控制寄存器（可位寻址）

1.6.2 IE - 中断允许寄存器（可位寻址）

1.6.3 IP - 中断优先级寄存器（可位寻址）

1.6.4 TMOD寄存器（不可位寻址）

1.6.4.1 详细功能说明

对于 Timer1（高4位：位7-4）

对于 Timer0（低4位：位3-0）

1.6.4.2 工作模式详解

2 示例代码

3 总结

1 写在前面

1.1 何为中断

CPU 暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中
断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。

实现这种功能的部件称为中断系统，请示 CPU 中断的请求源称为中断源。

1.2 中断优先级

微型机的中断系统一般允许多个中断源，当几个中断源同时向 CPU 请求中断，要求为它服务的时候，这就存在CPU 优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU 总是先响应优先级别最高的中断请求。

1.3 单级中断和多级中断

当 CPU 正在处理一个中断源请求的时候(执行相应的中断服务程序)，发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果 CPU 能够暂停对原来中断源的服务程序，转而去处理优先级更高的中断请求源，处理完以后，再回到原低级中断服务程序，这样的过程称为中断嵌套。这样的中断系统称为多级中断系统，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。

1.4 中断的作用

中断技术不仅解决了快速主机与慢速 I/O设备的数据传送问题，而且还具有如下优点：
①分时操作。CPU 可以分时为多个 I/O 设备服务，提高了计算机的利用率；
②实时响应。CPU 能够及时处理应用系统的随机事件，系统的实时性大大增强；
③可靠性高。CPU 具有处理设备故障及掉电等突发性事件能力，从而使系统可靠性提高。

1.5 C51中断系统结构

C51 单片机通常有 5 个中断源，增强型的有更多。我们以标准的 8051 为例：

中断源	中断号	向量地址	说明	触发方式
外部中断 0	`0`	`0x0003`	来自 P3.2 引脚的低电平或下降沿信号	IT0 位控制
定时器/计数器 0	`1`	`0x000B`	定时器 0 计数回零溢出	TF0 置 1
外部中断 1	`2`	`0x0013`	来自 P3.3 引脚的低电平或下降沿信号	IT1 位控制
定时器/计数器 1	`3`	`0x001B`	定时器 1 计数回零溢出	TF1 置 1
串行口中断	`4`	`0x0023`	串行通信完成一帧数据发送或接收	RI 或 TI 置 1

中断源：引起中断的事件来源。
中断向量地址：当某个中断发生时，CPU 会自动跳转到这个固定的地址去执行代码。通常我们在这里放一条跳转指令，跳到我们写的中断服务函数。
中断号：在 C 语言中，我们用中断号来告诉编译器这个函数是为哪个中断服务的。

1.6 与中断相关的计时器

1.6.1 TCON - 定时器/计数器控制寄存器（可位寻址）

位	符号	说明
7	`TF1`	定时器 1 溢出标志。中断响应后自动清零（也可软件清零）。
6	`TR1`	定时器 1 运行控制位。`1`启动，`0`停止。
5	`TF0`	定时器 0 溢出标志。中断响应后自动清零。
4	`TR0`	定时器 0 运行控制位。`1`启动，`0`停止。
3	`IE1`	外部中断 1 请求标志。中断响应后自动清零。
2	`IT1`	外部中断 1 触发方式控制。`1`=下降沿触发，`0`=低电平触发。
1	`IE0`	外部中断 0 请求标志。中断响应后自动清零。
0	`IT0`	外部中断 0 触发方式控制。`1`=下降沿触发，`0`=低电平触发。

重点：IT0 和 IT1 是用来设置外部中断触发方式的。

1.6.2 IE - 中断允许寄存器（可位寻址）

这是中断的“总开关”和“分开关”控制器。

位	符号	说明
7	`EA`	中断总开关。`1`=打开总中断，`0`=关闭所有中断。
6	-	保留
5	`ET2`	定时器 2 中断允许（在 52 子系列中）。
4	`ES`	串行口中断允许。`1`=允许，`0`=禁止。
3	`ET1`	定时器 1 中断允许。`1`=允许，`0`=禁止。
2	`EX1`	外部中断 1 允许。`1`=允许，`0`=禁止。
1	`ET0`	定时器 0 中断允许。`1`=允许，`0`=禁止。
0	`EX0`	外部中断 0 允许。`1`=允许，`0`=禁止。

使用中断前，必须 EA = 1，并且打开对应的分开关。

1.6.3 IP - 中断优先级寄存器（可位寻址）

如果多个中断同时发生，优先级高的先被响应。C51 有两个优先级：高和低。

位	符号	说明
7	-	保留
6	-	保留
5	-	保留
4	`PS`	串行口中断优先级控制。`1`=高优先级，`0`=低优先级。
3	`PT1`	定时器 1 中断优先级控制。`1`=高优先级，`0`=低优先级。
2	`PX1`	外部中断 1 优先级控制。`1`=高优先级，`0`=低优先级。
1	`PT0`	定时器 0 中断优先级控制。`1`=高优先级，`0`=低优先级。
0	`PX0`	外部中断 0 优先级控制。`1`=高优先级，`0`=低优先级。

同级优先级顺序：如果几个中断设为同一优先级，则按自然优先级顺序响应：
外部中断0 > 定时器0 > 外部中断1 > 定时器1 > 串行口中断

1.6.4 TMOD寄存器（不可位寻址）

TMOD 是一个 8 位寄存器，高4位控制 Timer1，低4位控制 Timer0。

TMOD不可位寻址（必须对整个寄存器进行读写操作）

位	7	6	5	4	3	2	1	0
定时器	Timer1				Timer0
功能	GATE	C/T	M1	M0	GATE	C/T	M1	M0

1.6.4.1 详细功能说明

对于 Timer1（高4位：位7-4）

位7：GATE1 - 门控位

功能：控制定时器1的启动方式

0：定时器1仅由 TR1（TCON.6）控制启动/停止
1：定时器1由 TR1 和外部中断引脚 INT1（P3.3）共同控制
- 只有当 TR1=1 且 INT1=1（高电平）时，定时器1才启动

位6：C/T1 - 定时器/计数器选择位

功能：选择定时器1的工作方式

0：定时器模式 - 对内部系统时钟脉冲计数
1：计数器模式 - 对来自 T1（P3.5）引脚的外部脉冲计数

位5：M11 和位4：M01 - 模式选择位

功能：选择定时器1的工作模式

M1	M0	模式	功能说明
0	0	模式0	13位定时器/计数器（TL1低5位 + TH1 8位）
0	1	模式1	16位定时器/计数器（TL1 8位 + TH1 8位）
1	0	模式2	8位自动重装定时器/计数器
1	1	模式3	停止计数（Timer1在模式3下停止工作）

对于 Timer0（低4位：位3-0）

位3：GATE0 - 门控位

功能：控制定时器0的启动方式

0：定时器0仅由 TR0（TCON.4）控制启动/停止
1：定时器0由 TR0 和外部中断引脚 INT0（P3.2）共同控制
- 只有当 TR0=1 且 INT0=1（高电平）时，定时器0才启动

位2：C/T0 - 定时器/计数器选择位

功能：选择定时器0的工作方式

0：定时器模式 - 对内部系统时钟脉冲计数
1：计数器模式 - 对来自 T0（P3.4）引脚的外部脉冲计数

位1：M10 和位0：M00 - 模式选择位

功能：选择定时器0的工作模式

M1	M0	模式	功能说明
0	0	模式0	13位定时器/计数器（TL0低5位 + TH0 8位）
0	1	模式1	16位定时器/计数器（TL0 8位 + TH0 8位）
1	0	模式2	8位自动重装定时器/计数器
1	1	模式3	Timer0分成两个独立的8位定时器

1.6.4.2 工作模式详解

模式0：13位定时器/计数器

结构：TLx 的低5位 + THx 的8位 = 13位计数器
最大计数值：2¹³ = 8192
特点：兼容8048定时器，现在较少使用

模式1：16位定时器/计数器（最常用）

结构：TLx（8位） + THx（8位） = 16位计数器
最大计数值：2¹⁶ = 65536
特点：需要手动重装初值，适用于需要较长定时的场合

模式2：8位自动重装定时器

结构：TLx 计数，THx 存储重装值
最大计数值：2⁸ = 256
特点：自动重装，TLx 溢出后自动从 THx 重装初值，适用于精确的波特率发生器

模式3：特殊模式

仅 Timer0 有效，Timer1 在模式3下停止计数
Timer0 被分成两个独立的8位定时器：
- TL0：作为8位定时器/计数器，使用 Timer0 的控制位
- TH0：作为8位定时器，使用 Timer1 的控制位（TR1、TF1）

2 示例代码

#include <reg51.h>#define uchar unsigned char	   //宏定义uchar替代unsigned char 
#define uint unsigned int	   //宏定义uint替代unsigned intsbit LED1 = P1^0;	//定义LED1针脚
sbit LED2 = P1^1;	//定义LED2针脚uchar T0_Count = 0; // 定时器中断次数计数器// 函数声明
void Init_T0(void);
void Init_INT0(void);void main()
{Init_INT0(); // 初始化外部中断0Init_T0();   // 初始化定时器0LED1 = 0;	 // LED1熄灭LED2 = 0;  	 // LED2熄灭while(1){// 主程序可以执行其他不相关的任务// 中断会在后台自动处理按键和定时}
}/***** 初始化外部中断0 *****/
void Init_INT0(void)
{IT0 = 1; // 下降沿触发EX0 = 1; // 允许外部中断0EA  = 1; // 开总中断
}/***** 外部中断0服务函数 *****/
void INT0_ISR() interrupt 0
{LED1 = !LED1; // 按键按下，LED1状态取反
}/***** 初始化定时器0，设置为50ms *****/
void Init_T0(void)
{// 对于 12MHz 晶振，机器周期为 1us// 方式1是16位定时器，最大计数值65536// 50ms = 50000us，需要计数50000次// 因此初值 = 65536 - 50000 = 15536TMOD |= 0x01;   // 设置定时器0为工作方式1 (M1=0, M0=1)TH0 = (65536 - 50000) / 256; // 设置定时初值高8位TL0 = (65536 - 50000) % 256; // 设置定时初值低8位ET0 = 1;        // 允许定时器0中断TR0 = 1;        // 启动定时器0EA  = 1;        // 开总中断 (已在Init_INT0中打开，这里再强调一下)
}/***** 定时器0中断服务函数 *****/
void T0_ISR() interrupt 1
{// 进入中断后需要重装初值TH0 = (65536 - 50000) / 256;TL0 = (65536 - 50000) % 256;T0_Count++;       // 中断次数加1if(T0_Count == 20) // 50ms * 20 = 1000ms = 1s{T0_Count = 0;  // 计数器清零LED2 = !LED2;  // 1秒到，LED2状态取反}
}

3 总结

寄存器	主要功能	是否位寻址
TMOD	设置定时器工作模式	否
TCON	控制定时器启动/停止，标志溢出	是
THx/TLx	存储定时器计数值	是
IE	控制定时器中断使能	是
IP	设置定时器中断优先级	是