在单片机中如何扩展中断？

当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。

在单片机中，扩展中断的主要目的是通过有限的硬件中断资源（如较少的INT引脚）处理更多的中断源。以下是常用的扩展方法及步骤，以中文说明：

1. 硬件扩展法（使用逻辑门电路）

原理

通过外部硬件电路（如与门、或门、优先编码器）将多个中断信号合并，共享同一个单片机中断引脚。

步骤：

连接电路：
将多个中断源（如按键、传感器等）接入或门（OR Gate）的输入，或门的输出连接到单片机的某个外部中断引脚（如INT0）。
示意图：
```
中断源1 --> [或门] --> INT0 (引脚)
中断源2 --> [或门]  
中断源3 --> [或门]  
```
中断服务程序（ISR）：
当INT0触发中断时，在ISR中读取所有中断源的状态（如扫描GPIO引脚），判断具体是哪个设备产生了中断。
关键点：
- 逻辑门需满足中断的电气特性（如电压、电平类型）。
- 实时性要求高的场景需配合优先级处理。

2. 软件轮询法（查询法）

原理

将多个中断信号合并到一个中断引脚，在中断服务函数中通过轮询确定中断源。

步骤：

硬件连接：
将多个中断源通过二极管或或门连接到同一个中断引脚（例如INT0）。

ISR设计：

void INT0_ISR() interrupt 0 {
   if (P1_0 == 0) { // 检查中断源1的状态
       // 处理中断源1
   }
   if (P1_1 == 0) { // 检查中断源2的状态
       // 处理中断源2
   }
   // ... 继续检测其他中断源
}

优缺点：
- 优点：硬件简单，成本低。
- 缺点：响应时间不确定，不适合高实时性场景。

3. 使用专用中断扩展芯片

原理

利用外部中断控制器（如74HC148优先编码器或8259A可编程中断控制器）扩展中断源。

步骤：

硬件连接：
中断源接入扩展芯片（如74HC148）的输入，芯片输出连接到单片机的中断引脚。
示例：
```
中断源1~8 --> [74HC148] --> 3位编码输出 + 中断请求信号 --> 单片机INT0
```
ISR设计：
在INT0的ISR中，读取扩展芯片的编码输出，确定具体中断号。
适用场景：
适合需要高优先级管理和多中断源的复杂系统。

4. 利用定时器中断模拟

原理

将定时器配置为外部事件计数器，通过计数器溢出产生中断。

步骤：

配置定时器：
- 设为计数模式（非定时模式）。
- 外部脉冲信号接到定时器引脚（如T0）。
- 设置计数初值（如1），使其在第一个脉冲到来时即溢出。
中断处理：
定时器溢出中断相当于外部中断，在ISR中处理事件。
适用场景：
脉冲计数型设备（如编码器）。

关键注意事项

中断优先级：
在复杂系统中配置中断优先级，避免冲突（通过寄存器IP或硬件扩展芯片设置）。
消抖处理：
机械开关类中断源需加硬件消抖（RC电路）或软件消抖（延时检测）。
资源开销：
软件轮询法会增加中断响应时间，高实时性场景建议使用硬件扩展。
电气隔离：
强干扰环境需添加光耦隔离，保护单片机引脚。

示例代码（8051 + 软件轮询法）

#include <reg51.h>
#define KEY_PINS P1  // 假设中断源接在P1口

void INT0_ISR() interrupt 0 {
    if ((KEY_PINS & 0x01) == 0) {   // 检测P1.0的按键
        // 处理中断源1
    }
    if ((KEY_PINS & 0x02) == 0) {   // 检测P1.1的按键
        // 处理中断源2
    }
}

void main() {
    IT0 = 1;         // 设置INT0为下降沿触发
    EX0 = 1;         // 使能INT0中断
    EA = 1;          // 全局中断使能
    while (1);       // 主循环等待中断
}

通过上述方法，可根据系统复杂度、成本和实时性需求，灵活选择适合的中断扩展方案。硬件扩展适合高性能场景，软件轮询适合低成本简单应用。