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第5章MCS-51单片机的中断系统

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第5章MCS-51单片机的中断系统

摘要：本文针对MCS-51单片机的中断系统进行了深入研究。首先介绍了MCS-51单片机中断系统的基本概念和结构，然后详细分析了中断源、中断优先级、中断向量表等关键组成部分。接着，对MCS-51单片机的中断响应过程进行了详细阐述，包括中断请求、中断响应、中断处理和中断返回等环节。最后，通过实例程序展示了MCS-51单片机中断系统的应用，为读者提供了实际应用中的参考。本文的研究成果对于MCS-51单片机中断系统的设计、调试和应用具有重要的指导意义。

前言：随着微电子技术的不断发展，单片机在各个领域得到了广泛的应用。MCS-51单片机作为我国最早推出的单片机系列之一，因其性能优良、价格低廉、易于开发等特点，在工业控制、智能家居、嵌入式系统等领域得到了广泛应用。中断系统是MCS-51单片机的重要组成部分，它能够有效地提高单片机的实时性和可靠性。本文旨在对MCS-51单片机的中断系统进行深入研究，以期为相关领域的开发和应用提供理论支持和实践指导。

第一章MCS-51单片机中断系统概述

1.1MCS-51单片机中断系统的基本概念

MCS-51单片机的中断系统是其重要的组成部分，它允许单片机在执行正常程序的过程中，能够对突发事件做出快速响应。中断系统的核心在于中断处理程序，当外部或内部事件发生时，会触发中断请求，使得CPU暂停当前程序的执行，转而执行中断服务程序。这种机制使得单片机能够在保证实时性的同时，执行多个任务，提高了系统的整体效率。

中断系统的基本概念可以从以下几个方面来理解。首先，中断源是引起中断的源头，可以是外部设备如按键、传感器，也可以是单片机内部的定时器、串行通信接口等。中断源在检测到特定条件满足后，会向CPU发送中断请求信号。其次，中断向量表是中断系统中的一个关键结构，它存储了各个中断服务程序的入口地址。当CPU收到中断请求后，会根据中断向量表找到对应的中断服务程序入口，从而进入中断处理流程。最后，中断服务程序负责处理中断事件，完成相应的任务后返回主程序，确保系统的正常运行。

在MCS-51单片机中，中断系统具备以下几个特点。首先，它具有优先级管理机制，不同中断源可以设置不同的优先级，以便CPU能够优先响应更紧急的中断。其次，MCS-51单片机的中断系统支持多个中断源，允许同时存在多个中断请求。当多个中断同时发生时，CPU会按照优先级顺序依次处理。此外，MCS-51单片机的中断系统还具备中断嵌套功能，即在中断服务程序执行过程中，如果发生了更高优先级的中断请求，CPU会暂时挂起当前的中断服务程序，转而执行更高优先级的中断服务程序。这些特点使得MCS-51单片机的中断系统在实时性和灵活性方面表现出色。

1.2MCS-51单片机中断系统的结构

MCS-51单片机的中断系统结构设计精巧，确保了中断处理的高效与可靠性。该系统主要由中断源、中断控制器、中断优先级寄存器、中断向量表和中断服务程序等部分组成。

(1)中断源是中断系统的触发点，MCS-51单片机提供了5个中断源，分别是两个外部中断（INT0和INT1）、两个定时器中断（定时器0和定时器1）以及一个串行口中断。每个中断源都对应一个特定的中断请求信号，当这些信号被激活时，它们会向CPU发送中断请求。

(2)中断控制器是中断系统的核心部分，它负责接收中断请求、确定中断优先级、保存当前程序的上下文、跳转到中断服务程序等。在MCS-51单片机中，中断控制器通过IP（中断优先级寄存器）来设置中断的优先级。IP寄存器共有8位，其中低4位用于外部中断0和1的优先级设置，高4位用于定时器/计数器中断和串行口中断的优先级设置。

(3)中断向量表位于存储器的0003H到0013H地址范围内，它包含了所有中断服务程序的入口地址。当CPU接收到中断请求后，会根据中断向量表跳转到对应的中断服务程序。例如，外部中断0的中断服务程序入口地址位于0003H，而定时器0的中断服务程序入口地址位于000BH。在实际应用中，开发者需要根据需要编写中断服务程序，并将这些程序的入口地址正确地写入中断向量表中。

以定时器中断为例，当定时器溢出时，会向CPU发送中断请求。如果定时器0被设置为高优先级中断，而此时没有其他更高优先级的中断请求，CPU将立即响应定时器0的中断请求，跳转到定时器0的中断服务程序入口地址（000BH）执行相应的操作。这个过程中，中断控制器会保存当前程序的上下文，包括程序计数器（PC）的值、程序状态字（PSW）等，以便在执行完中断服务程序后能够返回