在單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域中，MCS - 51 單片機(jī)憑借其穩(wěn)定的性能和廣泛的適用性，占據(jù)著重要的地位。而其中斷系統(tǒng)更是該單片機(jī)的功能之一，它能夠使單片機(jī)在運(yùn)行過程中及時(shí)響應(yīng)外部事件，大大提高了單片機(jī)的工作效率和實(shí)時(shí)處理能力。下面我們將詳細(xì)介紹 MCS - 51 單片機(jī)中斷系統(tǒng)的基本工作流程。

MCS - 51 單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示。該單片機(jī)擁有 5 個(gè)中斷源，分別為 2 個(gè)外部中斷源、2 個(gè)定時(shí) / 計(jì)數(shù)器中斷源以及 1 個(gè)串行接口中斷源。與中斷系統(tǒng)相關(guān)的寄存器包括 TCON、SCON、IE 和 IP，這些寄存器均支持按位尋址，并且每一位都可以通過特定的指令進(jìn)行設(shè)置。

1. 中斷的觸發(fā)

• 外部中斷源：單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷源 INT0 和 INT1 的中斷請求信號源自單片機(jī)的外部引腳 INT0 和 INT1。有效的外部中斷請求信號（也就是中斷觸發(fā)方式）可以是低電平信號或者電平的下降沿信號。例如，在一些外部設(shè)備需要及時(shí)向單片機(jī)反饋狀態(tài)的場景中，就可以利用這兩種觸發(fā)方式將設(shè)備的狀態(tài)變化轉(zhuǎn)化為中斷請求信號發(fā)送給單片機(jī)。
• 定時(shí) / 計(jì)數(shù)器中斷源：定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 能夠在計(jì)數(shù)和定時(shí)這兩種工作方式下運(yùn)行，并且這兩種工作方式都可以產(chǎn)生中斷請求。當(dāng)工作于計(jì)數(shù)方式時(shí)，定時(shí) / 計(jì)數(shù)器會記錄 T0 和 T1 引腳上的脈沖個(gè)數(shù)，一旦脈沖數(shù)達(dá)到指定值，就會產(chǎn)生中斷請求；而工作于定時(shí)方式時(shí)，定時(shí) / 計(jì)數(shù)器通過記錄機(jī)器周期的個(gè)數(shù)來完成定時(shí)工作，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，便會產(chǎn)生中斷請求。在工業(yè)自動(dòng)化控制中，常常會利用定時(shí) / 計(jì)數(shù)器的中斷功能來實(shí)現(xiàn)的時(shí)間控制。
• 串行接口中斷源：單片機(jī)的串行通信接口（簡稱串口）可以向外發(fā)送數(shù)據(jù)或者從外部接收數(shù)據(jù)，通常 TXD 引腳用于發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD 引腳用于接收數(shù)據(jù)。串口每發(fā)送或接收完一個(gè)字符幀后都會發(fā)出中斷請求，分別被稱為發(fā)送中斷請求和接收中斷請求。需要注意的是，在 MCS - 51 單片機(jī)中，串口的發(fā)送中斷和接收中斷雖然有所不同，但卻被當(dāng)作同一個(gè)中斷源，對應(yīng)同一個(gè)中斷服務(wù)處理程序。

2. 中斷請求

單片機(jī)為每個(gè)中斷事件都分配了一個(gè)中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)某一中斷源發(fā)出中斷請求時(shí)，其對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位會被置為 1，以此表示該中斷發(fā)出了中斷請求。外部中斷 INT0 和 INT1、定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 以及串口發(fā)送中斷和接收中斷的中斷請求標(biāo)志位分別為 IE0、IE1、TF0、TF1、TI 和 RI，這些中斷請求標(biāo)志位分別存放在定時(shí) / 計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 和串口控制寄存器 SCON 中。

單片機(jī)只能依據(jù)中斷請求標(biāo)志位的狀態(tài)來判斷中斷請求是否發(fā)生。若中斷發(fā)生，中斷請求標(biāo)志位為 1；否則為 0。若中斷請求標(biāo)志位為 1 且該中斷沒有被屏蔽，那么單片機(jī)將執(zhí)行該中斷的中斷服務(wù)處理程序。在中斷請求被處理之后，應(yīng)及時(shí)將其中斷請求標(biāo)志位清 0，否則單片機(jī)將會誤認(rèn)為中斷請求未消失。特別需要注意的是，對于 2 個(gè)外部中斷和 2 個(gè)定時(shí) / 計(jì)數(shù)器中斷，當(dāng)單片機(jī)響應(yīng)中斷請求并進(jìn)入中斷服務(wù)處理程序后，單片機(jī)硬件會自動(dòng)將中斷源所對應(yīng)的中斷請求標(biāo)志位清 0；而串口中斷的中斷請求標(biāo)志位不會被單片機(jī)硬件自動(dòng)清 0，需要在程序中通過指令清 0，即 “CLR TI” 或 “CLR RI”。

3. 中斷的開放與屏蔽

MCS - 51 單片機(jī)的所有中斷源均可被屏蔽。中斷源的開放與屏蔽由中斷允許寄存器 IE 控制。IE 寄存器中各位的定義如下：

1. EX0：外部中斷 0（INT0）的中斷允許位。
2. ET0：定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 0（T0）的中斷允許位。
3. EX1：外部中斷 1（INT1）的中斷允許位。
4. ET1：定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 1（T1）的中斷允許位。
5. ES：串口的中斷允許位。
6. EA：CPU 中斷總允許位。

當(dāng)上述標(biāo)志位被置為 1 時(shí)，對應(yīng)的中斷源被開放（即允許）；被清 0 則屏蔽（即禁止）對應(yīng)的中斷源。例如，若 EX0 = 0、ET0 = 0、EX1 = 1、ET1 = 0 和 ES = 1，那么除了外部中斷 1 和串口中斷被開放外，其他幾個(gè)中斷均被屏蔽。中斷總允許位 EA 相當(dāng)于中斷的總開關(guān)，若 EA = 0，則所有中斷被禁止；若 EA = 1，則中斷源是否被禁止，將由其自身的中斷允許位決定。

4. 中斷優(yōu)先級別和中斷嵌套

MCS - 51 單片機(jī)僅有兩個(gè)中斷優(yōu)先級別，即和低級。中斷源的中斷優(yōu)先級別由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 決定。IP 寄存器各位的定義如下：

1. PX0：外部中斷 0（INT0）的中斷優(yōu)先級設(shè)定位。
2. PT0：定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 0（T0）的中斷優(yōu)先級設(shè)定位。
3. PX1：外部中斷 1（INT1）的中斷優(yōu)先級設(shè)定位。
4. PT1：定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 1（T1）的中斷優(yōu)先級設(shè)定位。
5. PS：串口中斷的優(yōu)先級設(shè)定位。

若上述位被置為 1，則對應(yīng)的中斷源被設(shè)定為別中斷；否則被設(shè)定為低級別中斷。也就是說，單片機(jī)利用寄存器 IP 將所有中斷源分成別和低級別兩類。例如，若 PX0 = 0、PT0 = 1、PX1 = 1、PT1 = 0 和 PS = 1，那么外部中斷 0 和定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 1 被設(shè)定為低級別中斷，而定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 0、外部中斷 1 和串口中斷均為別中斷。此時(shí)，若串口和定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 1 同時(shí)發(fā)出中斷請求，單片機(jī)將首先響應(yīng)和處理其中的別中斷，即串口中斷。

此外，MCS - 51 單片機(jī)又在同一中斷優(yōu)先級別內(nèi)設(shè)定了自然優(yōu)先級別。當(dāng)多個(gè)同級別中斷同時(shí)發(fā)出中斷請求時(shí)，單片機(jī)中斷系統(tǒng)將按照自然優(yōu)先級別進(jìn)行中斷排序，并首先響應(yīng)其中自然優(yōu)先級別的中斷。

綜上所述，MCS - 51 單片機(jī)中斷系統(tǒng)通過中斷的觸發(fā)、請求、開放與屏蔽以及優(yōu)先級的設(shè)定等一系列流程，實(shí)現(xiàn)了對外部事件的高效響應(yīng)和處理，為單片機(jī)在各種復(fù)雜應(yīng)用場景中的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。