51单片机中断与中断处理

# 1. 介绍与概述

## 1.1 什么是中断？

中断是一种在程序执行期间暂停正常的指令序列，转而执行特定的处理程序的机制。当系统遇到需要立即处理的事件时，如外部设备的信号或定时器计数到达，中断能够让CPU迅速响应并处理这些事件，而不必等待当前指令执行完毕。

## 1.2 为什么需要中断？

传统的轮询方式需要CPU不断地查询外部事件是否发生，这样会导致资源浪费和响应速度慢。中断能够使系统在实时性要求较高的场景下更加高效地响应事件。

## 1.3 中断与51单片机的关系

51单片机作为一种常见的嵌入式系统，广泛应用于各种领域。对于51单片机来说，中断机制是其保证实时性和高效性能的重要基础之一。在后续章节中，我们将深入探讨51单片机中断的种类、硬件实现、软件配置以及应用实例等内容。

# 2. 中断类型与优先级

### 2.1 中断的分类与种类

在计算机系统中，中断可以分为软件中断和硬件中断。软件中断是由程序的执行过程中的一条特殊指令触发的，而硬件中断是由外部设备或其他硬件模块产生的。

常见的软件中断有系统调用中断和异常中断。系统调用中断是由用户程序通过操作系统提供的接口主动发起的，用于请求操作系统执行特定的操作。异常中断是由程序运行过程中出现异常情况（如除以零、地址越界等）而触发的。

硬件中断包括外部中断和定时器中断。外部中断是由外部设备引脚的电平变化或按键触发的，如按键输入、外部传感器信号等。定时器中断是由定时器模块预设的时间到达时触发的。

### 2.2 中断优先级的概念与应用

中断优先级是用来确定中断响应的先后顺序的，不同的中断可以设置不同的优先级。当多个中断同时发生时，系统会根据中断优先级来确定先执行哪个中断服务程序。

通常，中断优先级越高，表示该中断的重要性越高。在设置中断优先级时，需要根据不同中断的实际应用场景来确定。

### 2.3 如何选择合适的中断类型与优先级

选择合适的中断类型与优先级是根据具体的应用需求来确定的。首先要了解不同中断的特点和适用场景，然后根据系统实际需要来做出选择。

对于实时性要求较高的任务，应优先选择硬件中断，如外部中断和定时器中断。而对于一些需要频繁触发的任务，可以选择软件中断来实现。

在设置中断优先级时，要根据具体的系统需求和各个中断的重要性来确定。一般情况下，可以将重要的中断设置为高优先级，以保证其及时响应。

总之，选择合适的中断类型与优先级是建立在对系统需求的充分理解和实际应用场景的基础上的。只有合理配置中断，才能充分发挥中断的作用，提高系统的响应速度和稳定性。

以上就是关于中断类型与优先级的内容。

注：代码示例请参考其他章节。

# 3. 中断的硬件实现

中断是一种处理器可以响应的事件或信号，可以打断当前正在执行的程序，并在必要时转到一个专门的中断处理程序。在51单片机中，中断的硬件实现是必不可少的。

#### 3.1 51单片机中断的硬件结构与原理

51单片机的中断系统由中断源、中断控制器、中断向量表和中断服务程序组成。

- **中断源**：是指能够触发中断的事件或信号。例如定时器溢出、外部输入信号变化等。
- **中断控制器**：是用来接收和判断中断事件的设备或电路。51单片机中的中断控制器是通过中断允许位（IE）和中断标志位（IF）来实现的。
- **中断向量表**：用于存储中断服务程序的入口地址，每个中断源对应一个中断向量，通过中断号（中断源的优先级）从中断向量表中获取中断服务程序的入口地址。
- **中断服务程序**：是用来处理中断事件的程序，它包含在中断向量表中。当中断事件发生时，处理器会根据中断号从中断向量表中读取中断服务程序的入口地址，并跳转到该地址执行。

#### 3.2 中断向量表的组成与作用

中断向量表是一个存储中断服务程序入口地址的表格，用于帮助处理器找到正确的中断服务程序。51单片机的中断向量表由4个片内中断向量和3个片外中断向量组成，共计7个中断向量。

- **片内中断向量**：包括通用