第六章 中斷原理應(yīng)用程序設(shè)計(jì)6.1 中斷系統(tǒng)的基本概念CPU在處理某一事件A時(shí)，發(fā)生了另一事件B請(qǐng)求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）； CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。 中斷源 引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件B。對(duì)事件B處理完畢后，再回到原來被中斷的地方（即斷點(diǎn)），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。 MCS-51單片機(jī)提供了5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為外部中斷請(qǐng)求源 (P3.2)和（P3.3），兩個(gè)片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的溢出請(qǐng)求中斷源TF0（TCON的第5位）和TF1（TCON的第7位），1個(gè)片內(nèi)串口發(fā)送或接收中斷請(qǐng)求源TI（SCON的第1位）和RI（SCON的第0位）。 中斷優(yōu)先級(jí) 同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問題。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成，其排列如所示： 表6-4 MCS-51單片機(jī)中斷源的自然優(yōu)先級(jí)及入口地址 需要說明的是，為了便于用C語言編寫單片機(jī)中斷程序，C51編譯器也支持51單片機(jī)的中斷服務(wù)程序，而且用C語言編寫中斷服務(wù)程序，比用匯編語言方便的多。C語言編寫中斷服務(wù)函數(shù)的格式如下：函數(shù)類型 函數(shù)名（形式參數(shù)列表）interrupt n using m 其中，interrupt后面的n是中斷編號(hào)，取值范圍04，；using中的m表示使用的工作寄存器組號(hào)（如不聲明，則默認(rèn)用第0組）。例如，定時(shí)器T0的中斷函數(shù)可用如下方法編寫：void Timer(void) interrupt 1 using 0 /定時(shí)器T0的中斷服務(wù)函數(shù)，T0的中斷編號(hào)為1，使用第0組工作寄存器 ./中斷服務(wù)程序 6.2 中斷系統(tǒng)的控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON TCON的功能是接收外部中斷源（ 、）和定時(shí)器（T0、T1）送來的中斷請(qǐng)求信號(hào)。字節(jié)地址為88H，可以進(jìn)行位操作。表5-5列出了TCON的格式。 8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IT0IT1IE0IT0表6-5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON的格式 IT0和IT1分別為外部中斷 和 的觸發(fā)方式控制位，可以進(jìn)行置位和復(fù)位。IE0和IE1分別為外部中斷 和 的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF0和TF1分別為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志。TR0和TR1分別為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的啟動(dòng)/停止位。 中斷允許控制寄存器IECPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制。 表6-6 中斷允許控制寄存器IE的格式 EX0(IE.0)，外部中斷0允許位； ET0(IE.1)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位； EX1(IE.2)，外部中斷0允許位； ET1(IE.3)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位； ES（IE.4)，串行口中斷允許位； EA (IE.7)， CPU中斷允許（總允許）位。 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPMCS-51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的。 表6-7 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP的格式 PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT0（IP.1），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT1（IP.3），定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PS （IP.4），串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT2 (IP.5) , 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。 串行通信控制寄存器SCON SCON的功能主要是接收串行通信口送到的中斷請(qǐng)求信號(hào)，具體格式見串口通信有關(guān)章節(jié)。 MCS-51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)有三條原則：CPU同時(shí)接收到幾個(gè)中斷時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)別最高的中斷請(qǐng)求。正在進(jìn)行的中斷過程不能被新的同級(jí)或低優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所中斷。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求所中斷。 為了實(shí)現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)用戶不能尋址的優(yōu)先級(jí)狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個(gè)置1，表示正在響應(yīng)高優(yōu)先級(jí)的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請(qǐng)求；另一個(gè)置1，表示正在響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求。 一個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求被響應(yīng)，需滿足以下必要條件。（1）CPU開中斷，即IE寄存器中的中斷總允許位EA=1。（2）中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求，即該中斷源對(duì)應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位為1。（3）中斷源的中斷允許位=1，即該中斷沒有被屏蔽。（4）無同級(jí)或更高級(jí)的中斷正在被服務(wù)。 6.3 中斷嵌套中斷嵌套的概念 是指終端系統(tǒng)正在執(zhí)行一個(gè)中斷服務(wù)時(shí)，有另一個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的中斷提出中斷請(qǐng)求，這時(shí)會(huì)暫時(shí)終止當(dāng)前正在執(zhí)行的級(jí)別較低的中斷源的服務(wù)程序，去處理級(jí)別更高的中斷源，待處理完畢，再返回到被中斷了的中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行，這個(gè)過程就是中斷嵌套。 6.4 中斷程序設(shè)計(jì)例1：外部中斷0的應(yīng)用舉例 本實(shí)例中LED燈依次點(diǎn)亮，形成流水燈，同時(shí)伴有蜂鳴器發(fā)聲。當(dāng)按住 時(shí)，8位LED全部點(diǎn)亮，蜂鳴器停止發(fā)聲。當(dāng)松開時(shí)，程序恢復(fù)到原來的狀態(tài)。 圖68 外部中斷應(yīng)用原理圖 #include /包含頭文件#include /包含_crol_()函數(shù)所在頭文件unsigned char temp,num; /聲明臨時(shí)變量unsigned int x,y,z; sbit beep=P23; /蜂鳴器位聲明sbit duan=P16; /數(shù)碼管段控制位聲明sbit wei=P17; /數(shù)碼管位控制位聲明void delay(uint); /聲明延時(shí)子函數(shù) void main() EA=1; /開總中斷 EX0=1; /開外部中斷 duan=0; /關(guān)閉數(shù)碼管的段選 wei=0; /關(guān)閉數(shù)碼管的位選 temp=0xfe; /臨時(shí)變量賦值 while(1) /程序無限循環(huán) for(num=0;num0;x-) for(y=110;y0;y-); void ex0() interrupt 0 P0=0x00; /點(diǎn)亮8位LED beep=1; /關(guān)閉蜂鳴器程序解析：（1） 本程序的一大特點(diǎn)是用_crol_()函數(shù)實(shí)現(xiàn)了8位LED的依次點(diǎn)亮。簡單明了，讓同學(xué)們知道了在編寫程序時(shí)調(diào)用一些函數(shù)會(huì)使程序的編寫大為簡化，但要注意在程序開頭包含該函數(shù)所在的頭文件。（2） 在編寫中斷服務(wù)子函數(shù)時(shí)，一定要注意函數(shù)的標(biāo)號(hào)（即中斷的優(yōu)先級(jí)），該程序用的是 ，在所有中斷中優(yōu)先級(jí)最高，所以標(biāo)號(hào)為0。（3） 在主函數(shù)的函數(shù)初始化中一定要依次開總中斷，外部中斷。這樣外部中斷才能夠被觸發(fā)。（4） 注意延時(shí)子函數(shù)的編寫，這個(gè)會(huì)經(jīng)常用到。 例2：用定時(shí)器T0的中斷控制8位LED閃爍 本實(shí)例要求用定時(shí)器T0中斷方式控制P0口8位LED以100ms周期性閃爍。 圖6-9 定時(shí)器T0的中斷控制8位LED原理圖 #include / 包含51單片機(jī)寄存器定義的頭文件 void main(void) EA=1; /開總中斷 ET0=1; /定時(shí)器T0中斷允許 TMOD=0x01; /使用定時(shí)器T0的模式2 TH0=(65536-46083)/256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值 TL0=(65536-46083)%256; /定時(shí)器T0的高8位賦初值 TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器T0 while(1)/無限循環(huán)等待中斷 ; void Time0(void) interrupt 1 using 0 /“interrupt”聲明函數(shù)為中斷服務(wù)函數(shù) /其后的1為定時(shí)器T0的中斷編號(hào)；0表示使用第0組工作寄存器 P0=P0; TH0=(65536-50000)/256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值 TL0=(65536-50000)%256; /定時(shí)器T0的高8位重新賦初值 程序解析：（1） 本程序首先要注意初始化定時(shí)器的程序編寫方法。具體見定時(shí)器有關(guān)章節(jié)。（2） 注意中斷服務(wù)子函數(shù)中的中斷標(biāo)號(hào)和定時(shí)器初值重裝問題。 例3 ：用定時(shí)器T0的方式控制播放好人一生平安 本實(shí)例要求定時(shí)器T0的中斷控制播放好人一生平安，T0工作于方式0。硬件電路圖如下。 圖6-10 用定時(shí)器T0的方式控制播放好人一生平安電路圖 #include /包含51單片機(jī)寄存器定義的頭文件sbit sound=P23; /將sound位定義為P2.3unsigned int C; /儲(chǔ)存定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)/以下是C調(diào)低音的音頻宏定義#define l_dao 262 /將“l(fā)_dao”宏定義為低音“1”的頻率262Hz#define l_re 286 /將“l(fā)_re”宏定義為低音“2”的頻率286Hz#define l_mi 311 /將“l(fā)_mi”宏定義為低音“3”的頻率311Hz#define l_fa 349 /將“l(fā)_fa”宏定義為低音“4”的頻率349Hz#define l_sao 392 /將“l(fā)_sao”宏定義為低音“5”的頻率392Hz#define l_la 440 /將“l(fā)_a”宏定義為低音“6”的頻率440Hz#define l_xi 494 /將“l(fā)_xi”宏定義為低音“7”的頻率494Hz/以下是C調(diào)中音的音頻宏定義#define dao 523 /將“dao”宏定義為中音“1”的頻率523Hz#define re 587 /將“re”宏定義為中音“2”的頻率587Hz#define mi 659 /將“mi”宏定義為中音“3”的頻率659Hz#define fa 698 /將“fa”宏定義為中音“4”的頻率698Hz#define sao 784 /將“sao”宏定義為中音“5”的頻率784Hz#define la 880 /將“l(fā)a”宏定義為中音“6”的頻率880Hz#define xi 987 /將“xi”宏定義為中音“7”的頻率523H /以下是C調(diào)高音的音頻宏定義#define h_dao 1046 /將“h_dao”宏定義為高音“1”的頻率1046Hz#define h_re 1174 /將“h_re”宏定義為高音“2”的頻率1174Hz#define h_mi 1318 /將“h_mi”宏定義為高音“3”的頻率1318Hz#define h_fa 1396 /將“h_fa”宏定義為高音“4”的頻率1396Hz#define h_sao 1567 /將“h_sao”宏定義為高音“5”的頻率1567Hz#define h_la 1760 /將“h_la”宏定義為高音“6”的頻率1760Hz#define h_xi 1975 /將“h_xi”宏定義為高音“7”的頻率1975Hz void delay() unsigned char i,j; for(i=0;i250;i+) for(j=0;j250;j+) ; void main(void) unsigned char i,j; /以下是渴望片頭曲的一段簡譜 unsigned int code f=re,mi,re,dao,l_la,dao,l_la, /每行對(duì)應(yīng)一小節(jié)音符 l_sao,l_mi,l_sao,l_la,dao, l_la,dao,sao,la,mi,sao, re, mi,re,mi,sao,mi, l_sao,l_mi,l_sao,l_la,dao, l_la,l_la,dao,l_la,l_sao,l_re,l_mi, l_sao, re,re,sao,la,sao, fa,mi,sao,mi, la,sao,mi,re,mi,l_la,dao, re, mi,re,mi,sao,mi, l_sao,l_mi,l_sao,l_la,dao, l_la,dao,re,l_la,dao,re,mi, re, l_la,dao,re,l_la,dao,re,mi, re, 0xff; /以0xff作為音符的結(jié)束標(biāo)志 /以下是簡譜中每個(gè)音符的節(jié)拍/4對(duì)應(yīng)4個(gè)延時(shí)單位，2對(duì)應(yīng)2個(gè)延時(shí)單位，1對(duì)應(yīng)1個(gè)延時(shí)單位unsigned char code JP =4,1,1,4,1,1,2, 2,2,2,2,8, 4,2,3,1,2,2, 10, 4,2,2,4,4, 2,2,2,2,4, 2,2,2,2,2,2,2, 10, 4,4,4,2,2, 4,2,4,4, 4,2,2,2,2,2,2, 10, 4,2,2,4,4, 2,2,2,2,6, 4,2,2,4,1,1,4, 10, 4,2,2,4,1,1,4, 10 ; EA=1; /開總中斷 ET0=1; /定時(shí)器T0中斷允許 TMOD=0x00; / 使用定時(shí)器T0的模式1（13位計(jì)數(shù)器） while(1) /無限循環(huán) i=0; /從第1個(gè)音符f0開始播放 while(fi!=0xff) /只要沒有讀到結(jié)束標(biāo)志就繼續(xù)播放 C=460830/fi; TH0=(8192-C)/32; /可證明這是13位計(jì)數(shù)器TH0高8位的賦初值方法 TL0=(8192-C)%32; /可證明這是13位計(jì)數(shù)器TL0低5位的賦初值方法 TR0=1; /啟動(dòng)定時(shí)器T0 for(j=0;jJPi;j+) /控制節(jié)拍數(shù) delay(); /延時(shí)1個(gè)節(jié)拍單位 TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器T0 i+; /播放下一個(gè)音符 void Time0(void ) interrupt 1 using 1 sound=!sound; /將P2