MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。MCS-51單片機(jī)有5個(gè)中斷源，分別是2個(gè)外部中斷源、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷源和1個(gè)串行接口中斷源。與中斷系統(tǒng)有關(guān)的寄存器有TCON、SCON、IE和IP，它們都可以按位尋址，其中的每一位都可以通過指令來設(shè)置。

圖4-1 MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

下面結(jié)合圖4-1介紹MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的基本工作流程。

(1)中斷的觸發(fā)

單片機(jī)兩個(gè)外部中斷源INT0和INT1的中斷請(qǐng)求信號(hào)來自單片機(jī)的外部引腳INT0和INT1。有效的外部中斷請(qǐng)求信號(hào)(即中斷觸發(fā)方式)可以是低電平信號(hào)或電平的下降沿信號(hào)。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1可以工作在計(jì)數(shù)和定時(shí)兩種工作方式下，兩種工作方式都可以產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。工作于計(jì)數(shù)方式時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器記錄T0和T1引腳上的脈沖個(gè)數(shù)，當(dāng)脈沖數(shù)達(dá)到指定值時(shí)，將產(chǎn)生中斷請(qǐng)求;工作于定時(shí)方式時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器通過記錄機(jī)器周期的個(gè)數(shù)完成定時(shí)工作，定時(shí)時(shí)間到時(shí)將產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。

單片機(jī)的串行通信接口(簡稱串口)可以向外發(fā)送數(shù)據(jù)或從外部接收數(shù)據(jù)，通常TXD引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD引腳接收數(shù)據(jù)。串口每發(fā)送或接收完一個(gè)字符幀后都會(huì)發(fā)出中斷請(qǐng)求，分別被稱為發(fā)送中斷請(qǐng)求和接收中斷請(qǐng)求。

另外，在MCS-51單片機(jī)中，串口的發(fā)送中斷和接收中斷雖然不同，但卻被當(dāng)作同一個(gè)中斷源，對(duì)應(yīng)同一個(gè)中斷服務(wù)處理程序。

(2)中斷請(qǐng)求

單片機(jī)給每個(gè)中斷事件分配了一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，當(dāng)某一中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，其對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位被置1，以表示該中斷發(fā)出了中斷請(qǐng)求。外部中斷INT0和INT1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1以及串口發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位分別為IE0、IE1、TF0、TF1、TI和RI，這些中斷請(qǐng)求標(biāo)志位分別存放在定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON(見表4-1)和串口控制寄存器SCON(見表4-2)中。

單片機(jī)只能根據(jù)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位的狀態(tài)判斷中斷請(qǐng)求是否發(fā)生，若中斷發(fā)生則中斷請(qǐng)求標(biāo)志位為1，否則為0。若中斷請(qǐng)求標(biāo)志位為1且該中斷沒有被屏蔽，則單片機(jī)將執(zhí)行該中斷的中斷服務(wù)處理程序。中斷請(qǐng)求被處理后，應(yīng)及時(shí)地將其中斷請(qǐng)求標(biāo)志位清0，否則單片機(jī)將誤認(rèn)為中斷請(qǐng)求未消失。

需要特別注意的是，對(duì)于2個(gè)外部中斷和2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷請(qǐng)求并進(jìn)入中斷服務(wù)處理程序后，單片機(jī)硬件會(huì)自動(dòng)將中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位清0;而串口中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位不會(huì)被單片機(jī)硬件自動(dòng)清0，需要在程序通過指令清0，即“CLR TI”或“CLR RI”。

(3)中斷的開放與屏蔽MCS-51單片機(jī)的所有中斷源均可被屏蔽。中斷源的開放與屏蔽由中斷允許寄存器IE(見表4-3)控制。IE寄存器中各位的定義如下：

1)EX0：外部中斷0(INT0)的中斷允許位。

2)ET0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0(T0)的中斷允許位。

3)EX1：外部中斷1(INT1)的中斷允許位。

4)ET1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1(T1)的中斷允許位。

5)ES：串口的中斷允許位。

6)EA：CPU中斷總允許位。

上述標(biāo)志位被置1，則對(duì)應(yīng)的中斷源被開放(即允許)，被清0則屏蔽(即禁止)對(duì)應(yīng)的中斷源。例如：若EX0=0、ET0=0、EX1=1、ET1=0和ES=1，則除了外部中斷1和串口中斷被開放外，其他幾個(gè)中斷均被屏蔽。中斷總允許位EA相當(dāng)于中斷的總開關(guān)，若EA=0，則所有中斷被禁止;若EA=1，則中斷源是否被禁止，將由其自身的中斷允許位決定。

(4)中斷優(yōu)先級(jí)別和中斷嵌套MCS-51單片機(jī)僅有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)別，即高級(jí)和低級(jí)。中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)別由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP(見表4-4)決定。IP寄存器各位的定義如下：

1)PX0：外部中斷0(INT0)的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。

2)PT0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0(T0)的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。

3)PX1：外部中斷1(INT1)的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。

4)PT1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1(T1)的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。

5)PS：串口中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。

上述位若被置1，則對(duì)應(yīng)的中斷源被設(shè)定為高級(jí)別中斷，否則被設(shè)定為低級(jí)別中斷，即單片機(jī)利用寄存器IP將所有中斷源分成高級(jí)別和低級(jí)別兩類。例如：若PX0=0、PT0=1、PX1=1、PT1=0和PS=1，則外部中斷0和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1被設(shè)定為低級(jí)別中斷，而定時(shí)/計(jì)數(shù)器0、外部中斷1和串口中斷均為高級(jí)別中斷。此時(shí)，若串口和定時(shí)/計(jì)數(shù)器1同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求，單片機(jī)將首先響應(yīng)和處理其中的高級(jí)別中斷，即串口中斷。

另外，MCS-51單片機(jī)又在同一中斷優(yōu)先級(jí)別內(nèi)設(shè)定了自然優(yōu)先級(jí)別，見表4-5。當(dāng)多個(gè)同級(jí)別中斷同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)中斷系統(tǒng)將按照自然優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行中斷排序，并首先響應(yīng)其中自然優(yōu)先級(jí)別最高的中斷。