MCS51单片机中断系统解析与应用

“思考题与习题-单片机中断系统” 中断系统是计算机硬件与外部设备交互的重要机制，尤其在单片机应用中起到关键作用。中断系统的基本概念包括中断和中断响应。中断是指当单片机接收到外部或内部事件（中断源）的信号时，暂停当前执行的任务，转而处理该事件。中断系统一般应具备的功能有：CPU与外部设备的速度匹配、实时控制、故障检测和处理以及人机交互。 MCS51单片机的中断系统具有两个中断优先级，即高优先级和低优先级。中断源包括外部中断0（INT0）、外部中断1（INT1）、定时器/计数器T0溢出中断（TF0）、定时器/计数器T1溢出中断（TF1）以及串行口中断（TI或RI）。中断优先级的设定通常是通过特殊功能寄存器TCON和IE进行的。如果需要扩展多个中断源，可以通过优先级编码器来设定不同的优先级顺序。 中断响应过程中，保护现场是必要的，因为中断可能会打断当前执行的程序，如果不保存状态，中断服务程序结束后可能无法正确恢复原程序的执行。通常，CPU会自动将程序计数器（PC）的值压入堆栈，以保存返回地址。此外，状态寄存器（PSW）也可能需要保护，特别是如果中断服务程序需要改变工作模式或标志位。 中断请求有效并不意味着中断立即被响应，因为CPU可能正在执行不允许中断的指令或者当前正在进行另一个中断服务。中断响应需要满足的条件包括：中断允许位被设置（中断未被全局禁止）、中断源的请求标志被置位以及当前没有更高优先级的中断正在处理。 中断响应时，CPU会执行一系列自主操作，包括保存现场、跳转到中断服务子程序、执行中断处理等。这些操作会导致程序执行流程暂时中断，直到中断服务程序执行完毕并返回到被中断的地方。中断服务完成后，从堆栈中弹出断点地址到PC，程序继续执行。 例如，设计一个定时器中断程序，让发光二极管每秒内亮400ms、灭600ms，可以使用MCS51的定时器T0。假设单片机的晶振频率为6MHz，可以计算出定时器溢出的时间，然后配置定时器初值，使其在400ms时溢出，触发中断。在中断服务程序中，控制二极管的电平状态，然后重新装载初值，继续计数，直到达到600ms，这样循环即可实现所需效果。 通过理解中断系统的工作原理和MCS51单片机的中断特性，我们可以有效地利用中断来提高程序的实时性和系统效率。