外部中断相关寄存器

Tutorial: 电子电路 Category: 嵌入式 Published: 2026-08-29 08:09:36 Views: 0 Likes: 0 Comments: 0

038.4.2 外部中断相关寄存器

#include "reg52.h"
#include <intrins.h>

sbit LED1 = P1^0;
sbit LED2 = P1^1;
sbit LED3 = P1^2;
sbit LED4 = P1^3;

//sbit KEY1 = P3^2;
//sbit KEY2 = P3^3;

//sbit SUN = P3^7;

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int uint;

void Delay_xms(uint xms) // @11.0592MHz
{
    uchar data i, j;

    while (xms)
    {
        _nop_();
        i = 2;
        j = 199;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
        xms--;
    }
}

void main()
{
    //初始化
    IT0 = 1;
    EX0 = 1;
    IT1 = 1;
    EX1 = 1;

    EA = 1;

    while (1)
    {
        //Delay_xms(1000);
    }
}

void Int0_Routine(void) interrupt 0
{
    Delay_xms(10);
    LED3 = ~LED3;
}

void Int1_Routine(void) interrupt 2
{
    Delay_xms(10);
    LED4 = ~LED4;
}

一、外部中断相关寄存器

外部中断不是只配置一个“开关”就能工作。一次中断从外部引脚到中断服务程序，要依次经过触发方式识别、请求标志、本地允许、总允许和优先级仲裁：

外部电平变化
    │
    ▼
触发方式 ITx 是否匹配？
    │ 是
    ▼
请求标志 IEx 置 1
    │
    ├── 本地允许 EXx = 1？
    ├── 总允许   EA  = 1？
    └── 当前优先级允许响应？
                 │
                 ▼
        跳转到中断向量并执行 ISR

在本节程序中，五条关键配置语句分别承担不同职责：

代码	所属寄存器位	作用
`IT0 = 1`	`TCON.0`	INT0 选择下降沿触发
`EX0 = 1`	`IE.0`	允许外部中断0
`IT1 = 1`	`TCON.2`	INT1 选择下降沿触发
`EX1 = 1`	`IE.2`	允许外部中断1
`EA = 1`	`IE.7`	打开 CPU 中断总允许

IE0、IE1 与 IE 很容易混淆：IE 是地址为 A8H 的完整中断允许寄存器；IE0、IE1 则是 TCON 中的两个外部中断请求标志位。它们名字相似，但位置和职责完全不同。

1.1 演示代码

STC89C52 的中断相关寄存器可以按功能分为三类：

类别	主要寄存器	回答的问题
中断控制与标志	`TCON`、`SCON`、`T2CON`、`XICON`	什么事件触发？请求是否已经发生？外设怎样运行？
中断允许	`IE`、`XICON`	该中断源是否获准向 CPU 提交请求？
中断优先级	`IP`、`IPH`、`XICON`	多个请求同时存在时谁先响应，能否发生嵌套？

本节程序只显式配置 TCON 和 IE 中的五个位，没有配置优先级寄存器。这样完全可以正常工作：复位后所有中断都处于最低优先级 0；当同级请求同时出现时，芯片再按固定查询顺序仲裁，而不是因为没有设置优先级就无法响应。

程序的输入输出对应关系是：

SW3 ──► P3.2 / INT0 ──► interrupt 0 ──► P1.2 / LED3
SW4 ──► P3.3 / INT1 ──► interrupt 2 ──► P1.3 / LED4

源程序保留了 LED1～LED4 四个位定义，但两个 ISR 实际翻转的是 LED3 和 LED4。KEY1、KEY2 被注释掉，是因为中断硬件直接监视 P3.2、P3.3，不再需要主循环通过变量轮询按键。

1.2 TCON寄存器

TCON 是地址为 88H 的 8 位、可位寻址特殊功能寄存器。它同时管理定时器0、定时器1以及外部中断0、外部中断1：

TCON（88H）

位序号   B7   B6   B5   B4   B3   B2   B1   B0
位名称   TF1  TR1  TF0  TR0  IE1  IT1  IE0  IT0
用途     └──── 定时器1/0 ────┘    └── 外部中断1/0 ──┘
复位值    0    0    0    0    0    0    0    0

视频重点使用低四位，但高四位也必须认识：

位	位地址表达	含义	谁置位或控制	清零方式
B7 `TF1`	`TCON.7`	定时器1溢出请求标志	T1 溢出时由硬件置 1	CPU 响应 T1 中断时硬件清 0，也可软件清 0
B6 `TR1`	`TCON.6`	定时器1运行控制	软件置 1启动、清 0停止	软件控制
B5 `TF0`	`TCON.5`	定时器0溢出请求标志	T0 溢出时由硬件置 1	CPU 响应 T0 中断时硬件清 0，也可软件清 0
B4 `TR0`	`TCON.4`	定时器0运行控制	软件置 1启动、清 0停止	软件控制
B3 `IE1`	`TCON.3`	INT1 请求标志，对应 P3.3	外部中断1条件成立时由硬件置 1	下降沿模式响应后硬件清 0；低电平模式要先让引脚恢复高电平
B2 `IT1`	`TCON.2`	INT1 触发类型选择	软件配置	`0` 低电平，`1` 下降沿
B1 `IE0`	`TCON.1`	INT0 请求标志，对应 P3.2	外部中断0条件成立时由硬件置 1	下降沿模式响应后硬件清 0；低电平模式要先让引脚恢复高电平
B0 `IT0`	`TCON.0`	INT0 触发类型选择	软件配置	`0` 低电平，`1` 下降沿

TR0、TR1 是定时器运行开关，不是中断允许位；TF0、TF1 是溢出请求标志，也不是定时器启动开关。类似地，IT0、IT1 只选择触发方式，IE0、IE1 只表示请求发生，真正允许外部中断的是 IE 寄存器中的 EX0、EX1 和 EA。

从复位状态开始执行 IT0 = 1、IT1 = 1 后，其余位不变，得到：

TCON = 0000 0101B = 0x05
              │ │
             IT1 IT0

1.3 中断系统

STC89C52 有 8 个中断源。每个中断源都拥有事件条件、请求标志、本地允许位、优先级位和固定中断向量：

C51中断号	中断源	请求标志	本地允许位	优先级低位	优先级高位	向量地址
0	INT0	`IE0`	`EX0`	`PX0`	`PX0H`	`0003H`
1	Timer0	`TF0`	`ET0`	`PT0`	`PT0H`	`000BH`
2	INT1	`IE1`	`EX1`	`PX1`	`PX1H`	`0013H`
3	Timer1	`TF1`	`ET1`	`PT1`	`PT1H`	`001BH`
4	UART	`RI` 或 `TI`	`ES`	`PS`	`PSH`	`0023H`
5	Timer2	`TF2` 或 `EXF2`	`ET2`	`PT2`	`PT2H`	`002BH`
6	INT2	`IE2`	`EX2`	`PX2`	`PX2H`	`0033H`
7	INT3	`IE3`	`EX3`	`PX3`	`PX3H`	`003BH`

请求进入 CPU 的基本逻辑可以写成：

请求有效 AND 本地允许=1 AND EA=1 AND 优先级条件满足

CPU 响应后会完成当前机器指令，将返回地址压栈，转入固定向量，再由向量入口跳到 C51 编译器安排的中断服务程序。ISR 最终执行 RETI，清除中断系统的“正在服务”状态并返回断点。普通函数返回指令 RET 不能代替 RETI。

1.4 中断寄存器

数据手册列出的相关寄存器如下：

寄存器	地址	8个位，从 B7 到 B0
`IE`	`A8H`	`EA`、保留、`ET2`、`ES`、`ET1`、`EX1`、`ET0`、`EX0`
`IP`	`B8H`	保留、保留、`PT2`、`PS`、`PT1`、`PX1`、`PT0`、`PX0`
`IPH`	`B7H`	`PX3H`、`PX2H`、`PT2H`、`PSH`、`PT1H`、`PX1H`、`PT0H`、`PX0H`
`TCON`	`88H`	`TF1`、`TR1`、`TF0`、`TR0`、`IE1`、`IT1`、`IE0`、`IT0`
`SCON`	`98H`	`SM0/FE`、`SM1`、`SM2`、`REN`、`TB8`、`RB8`、`TI`、`RI`
`T2CON`	`C8H`	`TF2`、`EXF2`、`RCLK`、`TCLK`、`EXEN2`、`TR2`、`C/T2`、`CP/RL2`
`XICON`	`C0H`	`PX3`、`EX3`、`IE3`、`IT3`、`PX2`、`EX2`、`IE2`、`IT2`

其中 T2CON 的每一位含义为：

位	含义
`TF2`	定时器2溢出标志，需要软件清零；`RCLK` 或 `TCLK` 为 1时不会置位
`EXF2`	T2EX 外部事件标志，满足捕获／重装条件时置位，需要软件清零
`RCLK`	选择定时器2溢出作为串口接收波特率时钟
`TCLK`	选择定时器2溢出作为串口发送波特率时钟
`EXEN2`	允许 T2EX 负跳变产生捕获或重装
`TR2`	定时器2运行控制，1启动、0停止
`C/T2`	`0` 选择内部定时，`1` 选择外部事件计数
`CP/RL2`	选择捕获或自动重装方式，并受 `RCLK`、`TCLK` 等位共同影响

T2CON 在后续定时器2课程中才会实际配置，但先明确各位职责，可以避免把 TF2 请求标志、TR2 运行位和 ET2 中断允许位混在一起。

1.4.1 中断允许寄存器IE和XICON

IE 是地址为 A8H 的中断允许寄存器，可位寻址：

IE（A8H）   B7   B6   B5   B4   B3   B2   B1   B0
            EA    -  ET2   ES  ET1  EX1  ET0  EX0
复位值      0     x   0    0    0    0    0    0

位	英文记忆	具体含义
`EA`	Enable All	CPU 总中断允许；1开放总闸门，0屏蔽全部可屏蔽中断
B6	Reserved	保留位，数据手册以 `x` 表示，不应作为程序状态依据
`ET2`	Enable Timer 2	定时器2中断允许；1允许，0禁止
`ES`	Enable Serial	串口中断允许；1允许，0禁止
`ET1`	Enable Timer 1	定时器1中断允许；1允许，0禁止
`EX1`	Enable External 1	外部中断1允许；1允许，0禁止
`ET0`	Enable Timer 0	定时器0中断允许；1允许，0禁止
`EX0`	Enable External 0	外部中断0允许；1允许，0禁止

EA 中的 A 可以按 “All” 记忆，即所有中断的总闸门；不是输出 out 的意思。EX 中的 X 表示 external，ET 中的 T 表示 timer，ES 中的 S 表示 serial。

INT2、INT3 的允许、标志、触发方式和优先级低位不在 IE 或 TCON 中，而集中在 XICON：

XICON（C0H） B7   B6   B5   B4   B3   B2   B1   B0
             PX3  EX3  IE3  IT3  PX2  EX2  IE2  IT2
复位值        0    0    0    0    0    0    0    0

位	含义
`PX3`	INT3 优先级低位，与 `PX3H` 组合形成四级优先级
`EX3`	INT3 本地允许位，1允许、0禁止
`IE3`	INT3 请求标志，触发条件成立时由硬件置位
`IT3`	INT3/P4.2 触发方式，0低电平、1下降沿
`PX2`	INT2 优先级低位，与 `PX2H` 组合形成四级优先级
`EX2`	INT2 本地允许位，1允许、0禁止
`IE2`	INT2 请求标志，触发条件成立时由硬件置位
`IT2`	INT2/P4.3 触发方式，0低电平、1下降沿

EX2、EX3 虽然在 XICON 中，仍然要经过 IE.EA 总闸门。任何中断源都不能绕过 EA。

1.4.2 定时器/计数器0/1控制寄存器TCON

理解 TCON 低四位时，最有效的方法是把 INT0 和 INT1 分成两组：

外部中断0：P3.2/INT0 ── IT0选择触发方式 ──► IE0请求标志
外部中断1：P3.3/INT1 ── IT1选择触发方式 ──► IE1请求标志

外部中断	引脚	触发选择位	请求标志位	本地允许位	C51中断号
INT0	P3.2	`IT0`	`IE0`	`EX0`	0
INT1	P3.3	`IT1`	`IE1`	`EX1`	2

正常使用时，软件负责配置 IT0、IT1；中断硬件负责在事件发生时置位 IE0、IE1。请求标志虽然也能被软件读写，但不应在普通流程中用软件反复置位模拟按键。初始化或故障恢复时可以按芯片手册清理遗留标志。

在下降沿触发模式中，CPU 响应后会由硬件清除相应请求标志。在低电平触发模式中，只要外部引脚仍保持低电平，请求条件就持续成立；即使内部状态被清除，也可能立即重新申请中断。因此低电平触发通常要求外设在 ISR 中或 ISR 返回前撤销低电平请求。

1.4.3 串行口控制寄存器SCON

SCON 是地址为 98H 的串口控制寄存器，八个位全部可位寻址：

SCON（98H） B7      B6   B5   B4   B3   B2   B1  B0
            SM0/FE  SM1  SM2  REN  TB8  RB8  TI  RI

位	含义
`SM0/FE`	当 `PCON.SMOD0=0` 时，与 `SM1` 组合选择串口方式；当 `SMOD0=1` 时作为帧错误标志 `FE`
`SM1`	串口工作方式选择位之一
`SM2`	多机通信及接收筛选控制，具体行为随串口方式变化
`REN`	串口接收允许；1允许接收，0禁止接收
`TB8`	方式2、3中要发送的第9位数据
`RB8`	方式2、3中接收到的第9位；方式1中可反映停止位状态
`TI`	发送中断标志；发送到规定位置后硬件置 1，必须由软件清 0
`RI`	接收中断标志；完整接收并满足条件后硬件置 1，必须由软件清 0

串口发送和接收共用一个中断源、一个允许位 IE.ES 和同一个 interrupt 4。因此串口 ISR 必须分别判断 TI、RI，处理后由软件清零。CPU 响应串口中断不会自动清除这两个标志，否则程序会不断重新进入 ISR。

SCON 与本节两个按键中断没有直接关系，但它体现了同一条通用规律：外设控制寄存器产生请求标志，IE 中的本地允许位决定请求能否进入中断系统，EA 再作总控制。

1.4.4 应用案例

本开发板的按键和 LED 都是低电平有效，但原因不同：

按键输入：
P3.2/INT0 ── SW3 ── GND
P3.3/INT1 ── SW4 ── GND

LED输出：
+5V ── LED3 ── R10（10 kΩ）── P1.2
+5V ── LED4 ── R11（10 kΩ）── P1.3

按键松开时，P3 口内部弱上拉使 INTx 为高电平；按下后开关闭合，INTx 被接到 GND，形成下降沿。
LED 端口输出 0 时，电流沿 +5V → LED → 10 kΩ电阻 → P1.x → GND 流动，LED 点亮。
LED 端口输出 1 时，P1.x 接近 +5V，LED 两端没有足够压差，LED 熄灭。

因此第一次按下 SW3 后，ISR 对 LED3 取反，使复位高电平变为低电平，LED3 点亮；再次按下又恢复高电平，LED3 熄灭。SW4 与 LED4 的过程相同。

1.4.4.1 例题: 配置外部中断

以外部中断1为例，完整信号链如下：

按下 SW4
   │
   ▼
P3.3/INT1 从 1 变为 0
   │ IT1=1，检测下降沿
   ▼
TCON.IE1 由硬件置 1
   │ IE.EX1=1，本地允许
   │ IE.EA=1，总允许
   │ [PX1H,PX1]=00，优先级0
   ▼
CPU 跳到 0013H，对应 interrupt 2
   │
   ▼
执行 Int1_Routine()
   │ 10 ms简单消抖
   │ LED4 = ~LED4
   ▼
硬件清除下降沿请求标志，RETI 返回主程序

外部中断0完全对应另一组位：

P3.2/INT0 → IT0 → IE0 → EX0 → EA → [PX0H,PX0]
           → 0003H → Int0_Routine() interrupt 0 → LED3翻转

机械按键会发生触点抖动，一次按下可能包含多个快速下降沿。本例在 ISR 内延时 10 ms 是便于观察的简单做法，但 ISR 内不宜长时间阻塞。更可靠的设计是让外部 ISR 只记录事件或暂时关闭 EX0/EX1，再由定时器延时确认电平并恢复中断。

二、中断处理

中断控制可以概括为四类位：

位的类型	本节示例	核心问题
触发方式位	`IT0`、`IT1`	什么电气条件算作事件？
请求标志位	`IE0`、`IE1`	事件是否已经发生？
允许位	`EX0`、`EX1`、`EA`	CPU 是否获准响应？
优先级位	`PX0/PX0H`、`PX1/PX1H`	多个请求冲突时谁先处理？

这四类位必须分开理解。触发方式正确但没有允许，中断不会被响应；允许全部打开但没有请求事件，CPU 也不会进入 ISR；优先级只负责仲裁，不负责产生事件或打开中断。

2.1 外部中断与触发方式

INT0 和 INT1 都支持低电平触发与下降沿触发：

`ITx`	模式	电平示意	行为
0	低电平触发	`──────┐____`，低电平期间持续有效	只要引脚为 0，请求条件持续存在
1	下降沿触发	`──────┐` 的跳变瞬间	记录一次由 1 到 0 的变化

本板按键波形可以画成：

松开               按下并保持                松开
高电平  ───────────┐                      ┌─────────
                   │                      │
低电平             └──────────────────────┘
                   ▲
                   └── 下降沿：ITx=1 时触发

下降沿模式更适合“每按一次产生一次事件”的按键逻辑；低电平模式适合由外设保持请求，直到软件处理完成的场景。两种模式都需要考虑按键抖动、信号持续时间和噪声，不是简单地把 ITx 改成 0 或 1就一定可靠。

2.2 中断优先级控制

STC89C52 使用一个高位和一个低位为每个中断源编码四级优先级：

高位 H	低位 L	优先级
0	0	0，最低
0	1	1，较低
1	0	2，较高
1	1	3，最高

IP 地址为 B8H，保存六个常规中断源的优先级低位：

IP（B8H） B7  B6  B5   B4  B3   B2   B1   B0
            -   -  PT2  PS  PT1  PX1  PT0  PX0

位	对应中断
B7、B6	保留位，不用于优先级配置
`PT2`	Timer2 优先级低位
`PS`	UART 优先级低位
`PT1`	Timer1 优先级低位
`PX1`	INT1 优先级低位
`PT0`	Timer0 优先级低位
`PX0`	INT0 优先级低位

IPH 地址为 B7H，八个位都是优先级高位：

IPH（B7H） B7    B6    B5    B4   B3    B2    B1    B0
           PX3H  PX2H  PT2H  PSH  PT1H  PX1H  PT0H  PX0H

位	对应中断及其低位
`PX3H`	INT3，高位；低位为 `XICON.PX3`
`PX2H`	INT2，高位；低位为 `XICON.PX2`
`PT2H`	Timer2，高位；低位为 `IP.PT2`
`PSH`	UART，高位；低位为 `IP.PS`
`PT1H`	Timer1，高位；低位为 `IP.PT1`
`PX1H`	INT1，高位；低位为 `IP.PX1`
`PT0H`	Timer0，高位；低位为 `IP.PT0`
`PX0H`	INT0，高位；低位为 `IP.PX0`

IP 可位寻址，IPH 不可位寻址，因此设置 IPH 时要按字节使用掩码，保留不想改变的其他位。INT2、INT3 的低位 PX2、PX3 在 XICON 中，不在 IP 中。

复位后所有有效优先级位均为 0，本例的 INT0、INT1 都属于优先级0。若两者在同一时刻申请，芯片按照固定同级查询顺序 INT0 → Timer0 → INT1 → Timer1 → UART → Timer2 → INT2 → INT3 处理，因此 INT0 先于 INT1。高优先级请求可以打断正在服务的低优先级中断，同级请求不能互相打断。

2.3 中断允许寄存器

中断允许采用“两级闸门”：

INT0：IE0请求 ──► EX0本地允许 ──┐
INT1：IE1请求 ──► EX1本地允许 ──┼──► EA总允许 ──► 优先级仲裁 ──► CPU
其他中断请求 ──► 各自允许位 ──┘

组合	结果
`EX0=0`、`EA=1`	INT0 被单独屏蔽，其他已允许中断仍可工作
`EX0=1`、`EA=0`	INT0 分闸门已开，但总闸门关闭，CPU 不响应任何可屏蔽中断
`EX0=1`、`EA=1`	INT0 获准进入优先级仲裁
`EX1=1`、`EA=1`	INT1 获准进入优先级仲裁

本节从复位状态设置 EX0、EX1、EA 后，IE 的有效控制位为：

IE = 1x00 0101B
     │    │ │
     EA   EX1 EX0

B6 是保留位，数据手册用 x 表示，不应读取它来判断程序状态。若用整字节方式写入常用值 IE = 0x85，有效位与上图相同，但会同时把其他中断允许位写成 0；逐位写 EX0 = 1、EX1 = 1、EA = 1 更容易保留系统中已有的其他允许状态。

2.4 例题1: 外部中断配置代码分析

初始化代码执行后的寄存器状态为：

TCON               = 0000 0101B = 0x05
IE有效位            = 1x00 0101B
IP有效位（B5～B0）  = 00 0000B
IPH                 = 0000 0000B

逐句分析如下：

IT0 = 1;

把 TCON.0 置 1，P3.2/INT0 选择下降沿触发。它没有打开中断，也没有直接调用函数。

EX0 = 1;

把 IE.0 置 1，允许 INT0 的请求通过本地闸门。

IT1 = 1;

把 TCON.2 置 1，P3.3/INT1 选择下降沿触发。

EX1 = 1;

把 IE.2 置 1，允许 INT1 的请求通过本地闸门。

EA = 1;

把 IE.7 置 1，最后打开 CPU 的中断总闸门。工程中通常先完成各中断源配置、清理标志，再开启本地允许位，最后开启 EA，避免初始化尚未完成时意外进入 ISR。

主循环为空，说明主程序不需要查询按键：

while (1)
{
    //Delay_xms(1000);
}

中断函数声明中的编号必须与向量匹配：

void Int0_Routine(void) interrupt 0
void Int1_Routine(void) interrupt 2

interrupt 0 对应 INT0 向量 0003H，interrupt 2 对应 INT1 向量 0013H。这里的 0、2 是 C51 中断编号，不是优先级。函数名称可以自定义，interrupt n 的编号不能写错。

最后要注意，ISR 中的 Delay_xms(10) 会阻塞同级和更低优先级中断，按键抖动仍可能在 ISR 返回后产生第二个下降沿。学习阶段可以用它观察现象，实际项目应尽量缩短 ISR，把消抖和业务处理移到定时任务或主循环中。

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