单片机中断机制详解：硬件中断与流程示例

本章节主要探讨的是单片机内的中断系统及其编程。中断是计算机硬件和软件交互的重要机制，特别是在实时性要求较高的嵌入式系统中，如单片机，中断技术使得处理器能处理外部突发事件，确保系统的响应速度和效率。单片机中断大致可分为两类：硬件中断（包括外部中断和内部中断）和软件中断。 7.1 外部中断 外部中断源通常由芯片外部设备或传感器触发，例如计数器溢出、定时器到达预设值、串口接收到数据等。当这些事件发生时，会通过中断请求线向单片机的CPU发送中断信号，迫使CPU暂停当前任务（中断响应），转而去执行中断服务程序（ISR，Interrupt Service Routine）。中断服务结束后，CPU会自动返回到中断前的状态继续执行主程序（中断返回）。 举例来说，比如用单片机控制的家用电器，如水壶烧水时，如果设置有温度传感器检测水温，当水温达到设定值时，会产生一个中断请求。这时，CPU会暂时放下正在进行的烧水控制任务，去执行中断服务程序，关闭加热元件并转移热水，然后再回到烧水控制程序，继续之前的操作。中断的发生和处理体现了单片机灵活应对实时事件的能力。 图7-1展示了单片机中断的典型流程，而图7-2则是将这一概念应用到日常生活中，形象地说明了中断的原理。图7-3则进一步描绘了单片机在执行程序时，如何在中断请求发生时暂停、处理中断，以及处理完后返回到中断前状态的过程。 理解中断源、中断响应、中断服务程序和中断返回是学习单片机编程的关键知识点。在实际应用中，合理利用中断能提高系统的响应速度和处理外部事件的能力，是嵌入式系统设计中不可或缺的一部分。掌握这些原理和技巧，有助于开发出更加高效和可靠的单片机控制系统。