51单片机C语言中断处理深入解析：揭秘中断机制，掌握实战应用

# 1. 51单片机C语言中断处理概述

中断是一种硬件机制，当外部事件或内部条件发生时，它会暂停当前正在执行的程序，并跳转到一个专门的中断服务程序（ISR）中。在51单片机中，中断处理是通过C语言实现的，它提供了灵活且高效的中断管理机制。

中断处理在嵌入式系统中至关重要，它允许系统对外部事件或内部条件做出快速响应。例如，当一个按钮被按下时，中断可以触发一个ISR，该ISR可以读取按钮的状态并执行相应的操作。通过使用中断，系统可以对外部事件进行实时处理，从而提高系统的响应能力和效率。

# 2. 中断机制原理与配置

### 2.1 中断向量表和中断优先级

**中断向量表**

中断向量表是一个存储在固定地址的表，其中包含每个中断源的入口地址。当发生中断时，CPU 会根据中断号从中断向量表中获取相应的中断服务程序的入口地址，并跳转到该地址执行中断服务程序。

**中断优先级**

中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会优先得到处理。51 单片机支持 5 级中断优先级，其中 0 级优先级最高，4 级优先级最低。中断优先级可以通过设置中断控制器中的中断优先级寄存器来配置。

### 2.2 中断使能和中断响应

**中断使能**

中断使能是指允许特定的中断源产生中断。中断使能可以通过设置中断控制器中的中断使能寄存器来配置。

**中断响应**

当一个中断源产生中断且该中断已使能时，CPU 会响应该中断。中断响应包括以下步骤：

1. CPU 停止当前正在执行的指令。
2. CPU 将当前程序计数器 (PC) 压入堆栈。
3. CPU 从中断向量表中获取相应的中断服务程序的入口地址。
4. CPU 跳转到中断服务程序的入口地址执行中断服务程序。

### 2.3 中断服务程序的编写

中断服务程序 (ISR) 是响应特定中断源而执行的代码段。ISR 的编写应遵循以下原则：

1. **简洁高效：** ISR 应尽可能简洁高效，避免执行不必要的操作。
2. **原子性：** ISR 应是原子的，即不可被其他中断打断。
3. **保存和恢复寄存器：** ISR 应保存和恢复受中断影响的寄存器，以确保程序的正确性。
4. **清除中断标志：** ISR 应清除相应的中断标志，以防止中断重复发生。

以下是一个示例 ISR 的编写：

void timer0_isr() interrupt 1
{
    // 保存受中断影响的寄存器
    push PSW;
    push ACC;
    push B;

    // 清除中断标志
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;

    // 执行中断服务程序
    // ...

    // 恢复受中断影响的寄存器
    pop B;
    pop ACC;
    pop PSW;

    reti;
}

**代码逻辑分析：**

* 该 ISR 响应中断源 1，即定时器 0 中断。
* ISR 保存了受中断影响的寄存器 PSW、ACC 和 B。
* ISR 清除了中断标志 TH0 和 TL0，以防止中断重复发生。
* ISR 执行了中断服务程序，具体内容由 ... 表示。
* ISR 恢复了受中断影响的寄存器，并执行 `reti` 指令返回到中断发生前的程序。

**参数说明：**

* `interrupt 1`：指定该 ISR 响应中断源 1。
* `push` 和 `pop`：用于保存和恢复寄存器。
* `TH0` 和 `TL0`：定时器 0 的寄存器，用于清除中断标志。
* `reti`：返回到中断发生前的程序。

# 3. 中断处理实战应用

### 3.1 定时器中断应用

定时器中断是51单片机中常用的中断类型，主要用于产生定时信号、实现时间测量等功能。

#### 3.1.1 定时器中断初始化

void Timer0_Init(void) {
    TMOD &= ~0xF0;  // 设置定时器0的工作方式为模式1
    TMOD |= 0x01;
    TH0 = 0xFF;  // 设置定时器0重装载值为0xFF
    TL0 = 0xFF;
    TR0 = 1;  // 开启定时器0
    ET0 = 1;  // 开启定时器0中断
}

- **TMOD &= ~0xF0; T