51单片机中断系统详解：定时/计数器与串行通信接口

"中断系统的概念和基本结构，以及51单片机中的中断系统、定时/计数器和串行通信接口的应用" 在51单片机中，中断系统是其核心体系结构的一部分，允许CPU在执行当前任务时，能够响应外部或内部发生的突发事件。中断系统的主要特点是能够中断当前的程序执行流程，转而处理紧急事件，处理完成后，再恢复到原来的执行点，继续未完成的工作。这种机制使得CPU能够高效地处理多个任务，特别是在与速度较慢的外设交互时。 中断的发生通常由中断源触发，中断源可以是硬件设备，如键盘、打印机、定时器或A/D转换器等，也可以是软件事件。中断系统的基本过程包括中断发生、中断响应和中断返回三个阶段。中断发生时，中断源向CPU发送中断请求；中断响应时，CPU暂停当前执行的任务，保存当前状态（即保护断点），然后跳转到中断服务程序；中断返回时，CPU处理完中断事件后，从堆栈恢复原程序的执行地址，继续执行之前被中断的程序。 中断系统的优势在于： 1) 分时操作：CPU可以同时处理多个任务，提高资源利用率。 2) 实时处理：对于需要即时响应的事件，如实时控制系统，中断系统能够迅速响应并处理。 3) 故障处理：遇到异常情况时，如电源故障，中断系统可以自动进行错误处理，避免系统崩溃。 MCS-51的中断系统支持5种中断源：外部中断0、外部中断1、定时器0溢出、定时器1溢出以及串行口中断。每个中断源都有独立的中断请求标志位，CPU通过检查这些标志来决定是否响应中断。 定时/计数器是51单片机中的重要组件，可以用于计数或定时。它们可以设置为两种工作模式：正常模式或捕获/比较模式。在正常模式下，定时器从预设值开始递减计数，直到计数到0时产生溢出中断；在捕获/比较模式下，定时器可以记录外部信号的变化，或者与预设值进行比较，触发中断。 串行接口则允许单片机与其他设备进行串行数据通信，如UART（通用异步收发传输器）。它支持串行外设接口（SPI）、I²C等多种通信协议，可以用于连接显示器、传感器或其他微控制器。串行接口也有自己的中断源，如发送完成、接收完成等，当数据传输完成或发生错误时，可以触发中断请求。 中断系统、定时/计数器和串行通信接口是51单片机中不可或缺的部分，它们共同构成了单片机对外部世界的实时响应能力，使得51单片机能在各种应用场合中发挥出色的表现。理解并掌握这些功能单元的原理和使用方法，对于设计和开发基于51单片机的嵌入式系统至关重要。