解码STC89C52RC单片机中断与通信

8位单片机中断系统

中断系统是单片机实现实时处理外部/内部事件的核心机制，让CPU可暂停当前主程序，优先处理紧急事件，处理完成后返回原断点继续执行，大幅提升CPU的事件响应效率。

核心基本概念

概念	定义
中断源	向CPU发出中断请求的设备/信号，STC89C52RC共8个中断源
中断优先级	中断源的响应先后次序，STC89C52RC支持4级优先级（0~3），可软件配置
中断嵌套	高优先级中断可打断低优先级中断的服务程序，处理完高优先级后返回继续执行低优先级；同级/低优先级不可嵌套高优先级
自然优先级	多个同级中断同时请求时，CPU按固定次序响应，由中断号从小到大决定
中断服务函数（ISR）	响应中断时执行的专用函数，执行完毕后通过RETI指令返回主程序
中断向量地址	CPU跳转到对应ISR的固定存储地址，每个中断源对应唯一地址

STC89C52RC中断请求源

共8个中断源，包含外部中断、定时器中断、串口中断三类，各中断源的核心参数为硬件固定+软件可配结合，所有中断均依赖总中断允许位EA，需同时开启总中断和对应中断允许位才会响应。

中断结构图

注：每个中断源都有独立的开关

中断触发方式

按中断源类型分为三类触发方式，外部中断支持电平/边沿触发，定时器中断为溢出触发，串口中断为收发完成触发：

• 电平触发：引脚持续为指定电平（低电平）时触发，需保证中断处理完成后电平恢复，否则会重复触发；
• 边沿触发：引脚电平发生指定跳变（上升沿/下降沿）时触发，仅在跳变瞬间有效，抗干扰性更强；
• 溢出触发：定时器计数器从初值累加到0xFFFF后溢出，硬件置位溢出标志位触发中断。

中断源名称	中断向量地址	中断号	触发方式/条件	自然优先级（从高到低）
外部中断0（INT0）	0003H	0	低电平触发（IT0=0）或下降沿触发（IT0=1）	1（最高）
定时器0中断（T0）	000BH	1	定时器0计数溢出（TF0=1）	2
外部中断1（INT1）	0013H	2	低电平触发（IT1=0）或下降沿触发（IT1=1）	3
定时器1中断（T1）	001BH	3	定时器1计数溢出（TF1=1）	4
串口中断（UART）	0023H	4	串口接收完成（RI=1）或发送完成（TI=1）	5
定时器2中断（T2）	002BH	5	定时器2溢出（TF2=1）或捕获/重装（EXF2=1）	6
外部中断2（INT2）	0033H	6	上升沿触发（IT2=0）或下降沿触发（IT2=1）	7
外部中断3（INT3）	003BH	7	上升沿触发（IT3=0）或下降沿触发（IT3=1）	8（最低）

中断核心控制寄存器

STC89C52RC通过中断允许寄存器和中断优先级寄存器实现中断的开启/关闭、优先级配置，寄存器支持位操作，可独立配置每个中断源。

中断允许寄存器IE（地址A8H，复位值0x00）

总中断开关+各中断源独立开关，EA=0时屏蔽所有中断，EA=1时仅开启配置了对应允许位的中断。

位号	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
位名称	EA	保留	ET2	ES	ET1	EX1	ET0	EX0
功能	总中断允许位（1=开，0=关）	无	T2中断允许	串口中断允许	T1中断允许	INT1中断允许	T0中断允许	INT0中断允许

中断优先级寄存器IP（B8H）+IPH（B7H）

配合使用实现4级优先级配置，仅配置IP时为2级优先级（与传统8051兼容），IP为低字节，IPH为高字节，组合决定最终优先级。

IP位号	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
位名称	PT2	PS	PT1	PX1	PT0	PX0
功能	T2优先级低字节	串口优先级低字节	T1优先级低字节	INT1优先级低字节	T0优先级低字节	INT0优先级低字节
IPH位号	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
位名称	PT2H	PSH	PT1H	PX1H	PT0H	PX0H
功能	T2优先级高字节	串口优先级高字节	T1优先级高字节	INT1优先级高字节	T0优先级高字节	INT0优先级高字节

注：高位保留位固定为0

中断服务函数（ISR）格式

C51编译器通过interrupt关键字声明ISR，中断号必须与中断源一一对应，否则CPU无法识别，函数无返回值、无参数，需手动清除部分中断标志位。

通用格式

/**
 * @brief 中断服务函数通用格式
 * @param 无参数，C51规定中断服务函数不可传参
 * @return 无返回值，C51规定中断服务函数返回值为void
 * @note 1. interrupt后为中断号，必须与中断源对应；2. 部分中断标志位需软件清零（如TI/RI）；3. 函数体尽量精简，避免耗时
 */
void 函数名(void) interrupt 中断号
{
    // 中断处理逻辑
    // 清除中断请求标志位（按需）
}

示例（INT0中断）

void Int0_ISR(void) interrupt 0 // 中断号0对应INT0
{
    // 处理INT0中断事件
}

中断处理完整流程

当中断被触发且CPU允许响应时，执行以下固定步骤，保证主程序与中断程序的无缝切换：

• 执行完当前正在运行的指令，保证指令完整性；
• 将当前程序计数器PC值压入栈中，保存断点地址；
• 保护现场（寄存器数据入栈，由编译器自动完成）；
• 屏蔽同级别其他中断，防止嵌套混乱；
• 将中断向量地址装载到PC，跳转到对应ISR；
• 执行ISR，处理中断事件；
• 执行RETI指令，恢复现场+从栈中取回PC值，返回主程序断点继续执行。

外部中断的原理与应用

外部中断是单片机响应外部硬件事件（如按键、传感器、外部设备信号）的机制，通过检测外部引脚的电平/边沿变化触发，相比轮询检测，大幅提升外部事件的实时响应效率。

核心参数

STC89C52RC共4个外部中断源，对应P3口的4个专用引脚，INT0/INT1支持低电平/下降沿配置，INT2/INT3支持下降沿配置，需通过TCON/XICON寄存器配置触发方式。

中断源	对应引脚	中断号	触发方式配置	配置寄存器
外部中断0（INT0）	P3.2	0	IT0=0：低电平；IT0=1：下降沿	TCON
外部中断1（INT1）	P3.3	2	IT1=0：低电平；IT1=1：下降沿	TCON
外部中断2（INT2）	P3.4	6	IT2=1：下降沿	XICON
外部中断3（INT3）	P3.5	7	IT3=1：下降沿	XICON

实战案例代码（INT0下降沿触发）

实现INT0下降沿触发时，P0口输出值自增，需同时开启总中断EA和INT0中断允许位EX0。

#include "reg51.h"

/**
 * @brief 外部中断0服务函数
 * @param 无
 * @return 无
 * @note 中断号0对应INT0，下降沿触发时无需手动清除IEO，硬件自动清零
 */
void Int0_ISR(void) interrupt 0
{
    P0++; // P0口输出值自增
}

/**
 * @brief 主函数：配置INT0触发方式+开启中断，进入死循环等待中断
 * @param 无
 * @return 无
 */
void main(void)
{
    IT0 = 1;  // 配置INT0为下降沿触发
    EX0 = 1;  // 开启外部中断0允许位
    EA = 1;   // 开启总中断，所有中断的前提
    while(1)  // 死循环等待中断触发
    {
        ;
    }
}

定时器中断的原理与应用

STC89C52RC内置3个16位定时器/计数器（T0、T1、T2），T0/T1与传统8051兼容，T2为增强型，支持定时模式和计数模式：

• 定时模式：对单片机内部机器周期计数，实现精确定时，触发定时中断；
• 计数模式：对外部引脚的脉冲信号计数，实现外部脉冲统计。

定时器资源

定时器	位数	工作模式（定时模式下）	核心特点
T0	16位	模式0（13位）、模式1（16位）、模式2（8位自动重装载）、模式3（双8位）	基础定时器，模式1（16位）需手动重装载初值，模式2（8位）自动重装载
T1	16位	模式0（13位）、模式1（16位）、模式2（8位自动重装载）	功能与T0类似，常作为串口波特率发生器
T2	16位	自动重装载模式、捕获模式等	增强型定时器，支持16位自动重装载（无需手动赋初值），可配置外部触发

寄存器组

定时器模式寄存器TMOD（地址89H，不可位寻址，复位值0x00）

用于配置T0/T1的工作模式和定时/计数模式，高4位配置T1，低4位配置T0，需整体赋值。

定时器控制寄存器TCON（地址88H，可位寻址，复位值0x00）

用于配置外部中断触发方式、控制定时器启动/停止、标识定时器溢出/外部中断请求。

位号	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0
位名称	TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE0	IT0
功能	T1溢出标志（1=溢出，需软件清零）	T1启动位（1=启动，0=停止）	T0溢出标志（1=溢出，需软件清零）	T0启动位（1=启动，0=停止）	INT1请求标志	INT1触发方式	INT0请求标志	INT0触发方式

定时器工作模式（重点：模式1）

T0/T1的模式1（16位定时/计数） 为最常用模式，将T0/T1作为16位计数器，由高8位THx和低8位TLx组成，计数范围0~65535，溢出后硬件置位TFx，触发定时器中断，无自动重装功能，需在ISR中手动重新赋值初值。

定时时间计算

计数器每12个时钟（12T模式）或者每6个时钟（6T模式）得到一个计数脉冲，计数值加1,定时模式下，定时器对机器周期计数，机器周期 = 12/晶振频率，为行业通用配置。

• 含义：计算单片机 1 个机器周期的时长（也就是计数器每加 1 所消耗的时间）；
• 通俗解释：晶振是单片机的 “心跳”，比如 12MHz 晶振 = 每秒跳 1200 万次；12T 模式下，计数器每加 1，需要等晶振跳 12 次，所以机器周期 = 12÷ 晶振频率；
• 示例：12MHz 晶振，T = 12/12000000 = 1us（微秒）→ 计数器每加 1，耗时 1 微秒。

• 含义：要实现目标定时时间，计数器需要累加的次数；
• 通俗解释：比如想定时 1ms（1000μs），计数器每加 1 耗时 1μs，那就要累加 1000 次才能到 1ms；
• 示例：定时 1ms，N=1000μs/1μs=1000次。

计数初值：X=65536−N（16 位模式）

• 含义：16 位计数器最多数到 65535 就溢出，所以要从 “65536 - 需要计数的次数” 开始数，才能刚好数 N 次就溢出；
• 通俗解释：比如计数器最多数到 65535，想数 1000 次就溢出，那就要从 65536-1000=64536 开始数（64536→64537→…→65535，刚好 1000 次）；
• 示例：X=65536−1000=64536，转 16 进制是 0xFC18（十进制转 16 进制：64536÷256=252→0xFC，余数 24→0x18）。

初值拆分：高 8 位写入 THx，低 8 位写入 TLx

• 含义：8051 的定时器初值寄存器是 8 位的（TH0/TL0 对应定时器 0，TH1/TL1 对应定时器 1），所以 16 位初值要拆成高 8 位、低 8 位分别写入；
• 示例：0xFC18 的高 8 位是 0xFC（写进 TH0），低 8 位是 0x18（写进 TL0）。

AiCube代码生成（延时1ms）

串口通信的原理与应用

串口通信基本概念

处理器与外部设备 / 处理器之间的通信分为串行通信和并行通信，串口通信属于串行通信，是将数据位逐位按顺序传输的通信方式，其核心优势为传输距离远、抗干扰能力强、硬件接线简单，是单片机与外设 / 上位机交互的常用方式。STC89C52RC 内置全双工异步串行通信口，与传统 8051 串口完全兼容，拥有独立的发送 / 接收缓冲器，支持同时发送和接收数据，对应的硬件管脚为 P3 口的两个引脚，是单片机实现串口通信的硬件基础。

串行与并行通信核心区别：

表格

对比项	串行通信	并行通信
传输方式	数据位逐位按顺序传输	多个数据位同时并行传输
传输距离	适合远距离，可达数十米以上	适合短距离，通常数米内
抗干扰能力	强，线少电磁干扰小、信号衰减低	弱，线多易产生线间串扰、信号衰减快
硬件复杂度	简单，接线少	复杂，接线多

串行通信的分类

按数据传输方向划分

根据数据能否双向传输及同时传输，分为单工、半双工、全双工三种，STC89C52RC 串口为全双工通信模式。

• 单工：数据仅能从一方传向另一方，单向不可逆，硬件仅需一条传输线；
• 半双工：数据可双向传输，但同一时间仅能单向传输，如对讲机，硬件需一条传输线；
• 全双工：数据可同时在两个方向传输，相当于两个单工的结合，发送端和接收端独立工作，STC89C52RC 串口的 TXD（发送）和 RXD（接收）引脚独立，支持该模式。

按数据同步方式划分

根据发送端和接收端的同步机制，分为同步通信和异步通信，STC89C52RC 串口为异步通信模式。

对比项	同步通信	异步通信
传输单位	以帧（数据块）为单位连续传输	以字符（字节）为单位独立传输，字符间可无间隙
同步机制	通过共享时钟 / 帧头同步码实现全局同步，时钟严格一致	通过字符前后的起始位、停止位实现字符级局部同步，无需全局时钟
时钟要求	频率、相位需严格同步，仅允许微小偏差	仅字符传输期间时钟大致同步，偏差允许范围大
传输效率	高，无额外同步开销，适合高速大数据传输	低，含起始 / 停止位开销，适合小数据量传输
硬件复杂度	复杂，需时钟同步电路	简单，成本低，无需同步时钟
典型应用	SPI、I2C 总线	单片机 UART 串口、PC 端串口

串口通信核心参数

串口为异步全双工通信，无需时钟同步，但通信双方必须提前约定字符格式和通信速率（波特率），参数不一致会导致数据传输错误。

字符格式

串口通信的数据流以字符帧为基本单位，字符帧由起始位、数据位、校验位、停止位四部分组成，通信双方需统一帧格式，最常用格式：1bit 起始位 + 8bit 数据位 + 无校验位 + 1bit 停止位（一帧共 10bit）。

• 起始位：固定为低电平，占 1bit，用于通知接收端开始接收数据；
• 数据位：承载有效数据，常用 8bit，低位在先传输；
• 校验位：可选（0/1bit），用于检错（奇 / 偶校验），无校验位时省略；
• 停止位：固定为高电平，占 1/2bit，用于通知接收端字符帧传输结束。

波特率与比特率

两者均为衡量串口传输速度的指标，单位不同，需区分：

• 波特率：单位bps（bit per second），指单位时间内传输的码元数量，串口通信中码元为二进制位，波特率即每秒传输的二进制位数；
• 比特率：单位bits/s，指单位时间内传输的有效二进制数据位数量；
• 常用波特率：9600bps、38400bps、57600bps、115200bps（9600bps 为最常用）。

计算示例：采用 10bit 字符帧（1 起始 + 8 数据 + 1 停止）、9600bps 波特率，每秒可传输的有效数据帧为：9600bps ÷ 10bit / 帧 = 960 帧 / 秒，每秒传输有效数据为 960×8bit=7680bits/s。

STC89C52RC 串口外设特性

硬件管脚

STC89C52RC 串口通信的硬件管脚为 P3 口的两个专用引脚，不可随意更改，需与外设 / PC 端对应连接（交叉连接：单片机 TXD 接 PC RXD，单片机 RXD 接 PC TXD）：

• P3.0/RxD：串口接收引脚，输入型，用于接收外部传输的数据；
• P3.1/TxD：串口发送引脚，输出型，用于向外发送单片机的数据。

工作模式

STC89C52RC 串口有4 种工作模式，由 SCON 寄存器的SM0、SM1 位组合配置，其中模式 0 为同步移位寄存器，模式 1/2/3 为异步通信，模式 1 为最常用的通用串口通信模式。

模式	SM0	SM1	功能描述	波特率特性	应用场景
0	0	0	8 位同步移位寄存器	固定为 fosc/12（fosc 为晶振频率）	扩展单片机 I/O 口
1	0	1	8 位 UART（1 起始 + 8 数据 + 1 停止）	可变，由定时器 T1/T2 溢出率生成	通用串口通信（与 PC、传感器交互）
2	1	0	9 位 UART（带第 9 位校验 / 地址位）	固定为 fosc/32 或 fosc/64	多机通信
3	1	1	9 位 UART（带第 9 位校验 / 地址位）	可变，由定时器 T1/T2 溢出率生成	多机通信（波特率可变）

波特率生成原理

串口模式 1/3 的波特率为可变，由定时器 T1（首选）或 T2 的溢出率决定，单片机默认工作在12T 模式（可配置 6T），波特率计算公式：

串口波特率 = 2^SMOD × 定时器 T1 溢出率 / 32

常用波特率配置：晶振为11.0592MHz（串口通信专用晶振，无波特率误差）、12T 模式、SMOD=0、T1 模式 2，9600bps 波特率对应的 TH1 初值为0xFD，是工程中最常用的配置组合。

内部结构

串口通信寄存器

STC89C52RC 串口通信的配置、控制、状态检测依赖专用寄存器，核心为 SCON、PCON，波特率生成依赖定时器 T1 的 TMOD/TCON 寄存器，中断控制依赖 IE/IP 寄存器。

SCON（串口控制寄存器）

地址98H，可位寻址，复位值0000 0000B，是串口通信的核心控制寄存器，用于配置串口工作模式、控制数据接收、标识发送 / 接收中断状态，逐位功能：

位序号	位名称	位地址	核心功能
B7	SM0/FE	9FH	双重功能：传统模式为工作模式选择位；增强模式为帧错误检测位（FE）
B6	SM1	9EH	工作模式选择位，与 SM0 组合配置 4 种工作模式
B5	SM2	9DH	多机通信控制位：模式 2/3 时控制 RI 置 1 条件；模式 1 时校验停止位，通用通信置 0
B4	REN	9CH	接收允许控制位：REN=1 允许接收，REN=0 禁止接收，复位默认 0
B3	TB8	9BH	发送第 9 位数据：模式 2/3 下用于奇偶校验 / 多机通信地址标识，模式 1 无意义
B2	RB8	9AH	接收第 9 位数据：模式 2/3 下对应发送方 TB8；模式 1 下为停止位（SM2=0 时）
B1	TI	99H	发送中断标志位：发送完成由硬件置 1，必须软件清零，用于判断发送状态
B0	RI	98H	接收中断标志位：接收完成由硬件置 1，必须软件清零，用于判断接收状态

通用配置（模式 1）：SCON = 0x50（即 0101 0000B），对应 SM0=0、SM1=1（模式 1）、REN=1（允许接收），其余位置 0。

//串口初始化（9600波特率，模式1，允许接收）
void UART_Init() 
{
    SCON = 0x50;       // 模式1（01），允许接收（REN=1）
    PCON = 0x00;       // SMOD=0，波特率不加倍
    TMOD = 0x20;       // T1模式2（8位自动重装载）
    TL1 = 0xFD;        //  可以把TL1寄存器的值重载到TH1中
		TH1 = 0xFD;        // 9600波特率初值（11.0592MHz晶振）
    TR1 = 1;           // 启动定时器T1
}

PCON（电源控制寄存器）

地址87H，不可位寻址，复位值00x1 0000B，仅SMOD 位与串口通信相关，其余位为电源管理位，功能：

• SMOD（B7 位）：波特率加倍控制位，SMOD=0 时波特率不加倍（默认），SMOD=1 时波特率加倍；
• 通用配置：PCON = 0x00（SMOD=0，不加倍）。

STC89C52RC 串口配置流程

串口通用通信采用模式 1、查询方式（简单易实现）、定时器 T1 作为波特率发生器，晶振为 11.0592MHz，核心配置流程为6 步，通信双方需严格一致：

• 配置 SCON 寄存器，设置串口为模式 1，并允许接收（REN=1）；
• 配置 PCON 寄存器，设置SMOD=0（波特率不加倍）；
• 配置 TMOD 寄存器，将定时器 T1 设置为模式 2（8 位自动重装载）；
• 给定时器 T1 的 TH1/TL1 写入波特率对应初值（9600bps 对应 0xFD）；
• 启动定时器 T1（置 TR1=1），T1 开始计数生成波特率；
• （可选）若采用中断方式，配置 IE/IP 寄存器，允许串口中断并设置优先级。

串口数据收发原理

STC89C52RC 的SBUF（串口缓冲寄存器） 是实现数据收发的核心，地址99H，实际为两个独立的 8 位寄存器（物理地址相同，功能不同）：

• 发送缓冲器：只写，将需要发送的数据写入 SBUF，硬件会自动将数据逐位从 TxD 引脚发送，发送完成后硬件置 TI=1；
• 接收缓冲器：只读，硬件自动将 RxD 引脚接收到的数据逐位存入该寄存器，接收完成后硬件置 RI=1，读取 SBUF 可获得接收数据。

注意：

• SBUF 的写操作对应发送，读操作对应接收，互不干扰；
• 发送 / 接收完成后，TI 和 RI 标志位由硬件置 1，需通过软件清零；
• 查询方式下，通过判断 TI/RI 的状态实现收发同步（等待 TI=1 表示发送完成，等待 RI=1 表示接收完成）。

串口单字节发送函数

/**
 * @brief  串口单字节发送函数，向串口发送一个8位无符号字符数据
 * @param  dat：unsigned char类型，需要发送的单字节数据，范围0x00~0xFF
 * @return 无返回值
 * @note   查询TI标志位实现发送同步，发送完成后软件清零TI，确保下次发送
 *         仅能发送8位数据，符合串口模式1的8位数据位要求
 */
void UART_SendByte(unsigned char dat)
{
    SBUF = dat;     // 将数据写入发送缓冲器，硬件自动启动发送
    while (!TI);    // 等待发送完成：TI=0时循环等待，TI=1表示发送完成
    TI = 0;         // 软件清零发送中断标志位，准备下一次发送
}

串口单字节接收函数

/**
 * @brief  串口单字节接收函数，从串口接收一个8位无符号字符数据
 * @param  无参数，通过RxD引脚接收外部数据
 * @return unsigned char类型，接收到的8位数据，范围0x00~0xFF
 * @note   查询RI标志位实现接收同步，接收完成后软件清零RI，确保下次接收
 *         调用前需确保串口已初始化且REN=1（允许接收）
 */
unsigned char UART_ReceiveByte(void)
{
    while (!RI);    // 等待接收完成：RI=0时循环等待，RI=1表示接收完成
    RI = 0;         // 软件清零接收中断标志位，准备下一次接收
    return SBUF;    // 读取接收缓冲器，返回接收到的单字节数据
}