中斷是為單片機實時處理外部和內部隨機機事情而設置的一項基本功能,中斷功能的存在,極大的提高了單片機處理外部和內部事件的能力,目前幾乎所有單片機都會配置的這一項基本功能,而中斷功能的強弱也成為衡量一種單片機功能是否強大的重要指標之一。作為單片機的學習者,中斷的概念及編程能力必須要靈活的掌握并學會應用。
單片機中斷功能的強弱因單片機的種類不同而不同,51單片機的中斷功能相對簡單,內部有5個中斷源,像一些高級的單片如飛思卡爾有上百個中斷源。但知識都是相通的,51單片機中斷的概念弄懂白了,其它單片機的也就是一個了解和熟悉的過程。
51單片機內部總共有5個中斷源,分別外部中斷0、定時器中斷0、外部中斷0、定時器中斷1、串行中斷。后面的章節我們分別的進行介紹,這一課我們以主要外部中斷0進行介紹。
這里我們先介紹一些基本的概念、
一、中斷的概念
我們先來舉日常生活中的一個例子,如圖1所示,你正在專心看書,突然電話鈴響,于是你記下正在看的書的頁數,去接電話,接完電話后再回來接著看書。這實際就是中斷的一個例子。
在單片機中,CPU在處理某一事件A時,發生了另一事件B(中斷發生);CPU暫時中斷當前的工作,轉去處理事件B(中斷響應和中斷服務);處理完畢后,再回到原來事件A被中斷的地方繼續處理事件A(中斷返回),這一過程稱為中斷,如圖2。
圖1 日常生活中中斷例子 圖2 單片機中中斷例子
下面有幾個中斷的概念需要記住:
中斷源:將能引起中斷的事件稱為中斷源,如電話鈴響,51單片機共有5個中斷源,分別為外部中斷0、定時器中斷0、外部中斷1、定時器中斷1、串口中斷。
斷點:中斷發生的地方稱為斷點。
主程序:CPU現行運行的程序稱為主程序,如看書。
中斷服務子程序:處理隨機事件的程序稱為中斷服務子程序,如接電話。
中斷系統:實現中斷功能的部件稱為中斷系統。
二、MCS-51的中斷系統
51單片機中斷系統的結構圖如圖3所求,總共有51個中斷源,分別如下。
圖3 51單片機中斷系統結構圖
(1)INT0-外部中斷0,由P3.2端口引入,可設置為低電平觸發或下降沿觸發。
(2)INT1-外部中斷1,由P3.3端口引入,可設置為低電平觸發或下降沿觸發。
(3)T0-定時器/計數器中斷0,由內部計數器計滿溢出觸發。
(4)T1-定時器/計數器中斷1,由內部計數器計滿溢出觸發。
(5)TI/RI-串行口中斷,由串行口完成一幀字符發送/接受后觸發。
中斷系統是單片機內部一個種要的功能模塊,從程序開發的角度講,對單片機內部功能模塊結構上不需要掌握得太深,因為要讓各功能模塊發揮其強大的功能,只需要正確設置相應寄存器就可以了,所以這里我們中斷的具體結構這里我不過多分析,下面介紹相關的寄存器。
三、51單片機相關寄存器
51單片機內部共有21個特殊功能寄存器, 編程時如用C語言編程中我們只需要撐握IP、IE、SCON、TCON、P1、P2、P3、P4、PCON TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1、SBUF15個寄存器,如圖4所示,已用紅線和藍線標出,注意紅線的能進行位操作,藍線的不能進行位操作。
圖4 51單片機特殊功能寄存器
這15寄存器中,根據前面講的51單片機內部四大功能模塊又可分為四大部分:
I/O口相關:P1、P2、 P3、 P4
中斷相關:IP、 IE
定時器相關:TMOD、 TCON、 TL0、TH0、TL1、TH1
串口通信相關:SCON、 PCON、 SBUF
需要注意的是,在這四大部分中,除I/O口操作相關的P1、P2、P3、P4相對獨立外,其它11個寄存器使用時通常會相互結合使用,也就是說中斷、定時器和串口通信三者通常會結合起來用,如外部中斷時,設置邊沿觸發還是電平觸發需設置TCON寄存器中的TR0和TR1位,使用定時器時又可能用到中斷,而串口通信時設置波特率又直接跟定時器相關。
這節里因為我們主要介紹外部中斷0,所以跟外部中斷相關的寄存器就只有IE、IP、TCON三個,而對于初學都來說,IP寄存器(中斷優先寄存器)一般用不到,所里這里只介紹IE(中斷允許寄存器)和TCON(定時器控制寄存器)。
(1)IE中斷允許寄存器
EA:EA=0時,所有中斷禁止(即不產生中斷);EA=1時,各中斷的產生由個別的允許位決定
ET2:定時2溢出中斷允許(8052用1允許, 0禁止)
ES:串行口中斷允許(1允許, 0禁止)
ET1):定時1中斷允許(1允許, 0禁止)
EX1:外中斷INT1中斷允許(1允許, 0禁止)
ET0:定時器0中斷允許(1允許, 0禁止)
EX0:外部中斷INT0的中斷允許(1允許, 0禁止)
(2)TCON定時器控制寄存器
TF1:定時器T1溢出標志,可由程序查詢和清零,TF1也是中斷請求源,當CPU響應T1中斷時由硬件清零。
TF0:定時器T0溢出標志,可由程序查詢和清零,TF0也是中斷請求源,當CPU響應T0中斷時由硬件清零。
TR1:T1充許計數控制位,為1時充許T1計數(定時)。
TR0:T0充許計數控制位,為1時充許T0計數(定時)。
IE1:外部中斷1請示源(INT1,P3.3)標志。IE1=1,外部中斷1正在向CPU請求中斷,當CPU響應該中斷時由硬件清“0”IE1(邊沿觸發方式)。
IT1:外部中斷源1觸發方式控制位。IT1=0,外部中斷1程控為電平觸發方式,當INT1(P3.3)輸入低電平時,置位IE1。此位為1設置為電平觸發,為0設置為下降沿觸發。
IE0:外部中斷0請示源(INT0,P3.2)標志。IE0=1,外部中斷1正在向CPU請求中斷,當CPU響應該中斷時由硬件清“0”IE0(邊沿觸發方式)。
IT0:外部中斷源0觸發方式控制位。IT0=0,外部中斷1程控為電平觸發方式,當INT0(P3.2)輸入低電平時,置位IE0。此位為1設置為電平觸發,為0設置為下降沿觸發。
四、外部中斷程序舉例
明白了寄存器后,下面我以外部中斷0為例寫一個程序,程序的功能為:在主程序里L1燈常亮,當外部腳P32檢測到有下降沿時,L1燈熄滅。
我們先來分析下該程序的書寫思路。首先在主程序里我們應該讓L1燈常亮;然后需要對中斷相關的寄存器進行設置,主要為打開總中斷、打開外部中斷0,并且還需要設置外部中斷為低電平觸發方式;最后我們要寫一個中斷子函數。
相應的程序如例一所示。
例一 外部中斷0程序
#include<reg52.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit D1=P1^0;
void delay(uint z);
void main()
{
IT0=0;//設置為0低電平觸發
Eaa=1;//開總中斷
EX0=1;//開外部中斷0
while(1)
{
D1=1;
}
}
void exter0() interrupt 0
{
D1=0;
delay(500);//下降沿觸發時如果不延時觀察不到再現象
}
void delay(uint z)
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
下載到實驗板現象如圖5所示。
這里要注意的中斷子函數的寫法。51單片機中中斷子函數的格式如下:
void 函數名()interrupt 中斷號
{
中斷服務子程序的內容
}
中斷函數不能返回任何值,所以前面用void;后面緊跟函數名,名字可以隨便取,但不要與C語言中的關鍵字相同;中斷函數不帶任何參數,所以函數名后面的小括號內為空;中斷號是指單片機中幾個中斷源的序號,每個中斷源的中斷序號如圖6所示。這個中斷號是編譯器識別不同中斷的的唯一,必須書寫正確,否者單片機進不了中斷子程序
圖6 52單片機的中斷號