[嵌入式]51单片机：中断

前言

中断：CPU在处理事件A的过程中，中断源事件B产生中断请求，CPU暂停事件A的处理，CPU处理事件B，事件B处理完成后继续处理事件A。

51单片机仅包含：两个外部中断（INT0,INT1），两个定时器中断(T0 , T1)，一个串口中断(UART)。

虽然STC89Cxx中文手册中说有8个中断，但在C51和C52芯片类型中只有5个中断，看CPU原理图可以找到。

大部分芯片都有四个中断优先级，且可自行定义每个中断的优先级(具体看芯片手册)。C51类型只有两个中断优先级，在IP寄存器中可自行设置优先级。

1. 高优先级中断可以打断低优先级中断，低优先级中断不能打断高优先级中断
2. 同优先级中断先到先处理

一、中断原理及初始化

CPU结构图

中断结构图

中断优先级

C51或C52的中断优先级只有两级，可由IP优先级寄存器对相应的中断设置优先级。同一优先级的中断请求，按时间先后顺序处理。

同一优先级，同一时刻中断请求，由硬件系统硬件确定的自然优先级形成，如下。

中断允许寄存器IE及优先级设置

要使用中断，首先要将相应中断允许寄存器置为1。由中断结构原理图可知，其中EA为总允许位，EX0到ES为相应中断的允许标志位
例如要启用定时器中断0(T0)，并设置其优先级为高级：

EA=1;//总允许位
ET0=1;//定时计数器允许位
PT0=1;//设置为高优先级

中断请求标志TCON

表格中请求标志位（黑色部分），当满足中断产生条件时，由硬件自动置1，处理完成后由硬件自动置0。亦可编程置位，一般编程中可不管

红色部分需要进行设置，以启用定时器中断0(T0)，并设置其优先级为高级为例，除了要开启相关中断允许位，还要使定时器中断0开始工作。

EA=1;//总允许位
ET0=1;//定时计数器允许位
TR0=1;//定时器中断0开始运行
PT0=1;//设置为高优先级

定时器工作方式寄存器TMOD

红色部分用于设置定时器0的工作方式，黑色部分用于设置定时器1工作方式。

定时计数器的初值计算

当外部晶振频率为$11.0592MHZ$，工作于方式1时，定时50ms, 需要设置的TH0,TL0初值计算如下：

1. 51单片机内部时钟频率是外部时钟频率的12分频，即机器周期为：$\frac{12}{11.0592}$=1.085069 ， 即一个机器周期要1.085069us（微秒）
2. 定时50ms（毫秒）需要多少个机器周期：$\frac{50000}{1.085069}$=46,080.01
3. 工作于方式三，则初值为：$2^{16}?46080=19456$
4. $19456$转换为16进制为：4c00
5. 则$TH0=0x4c$ , $TL0=0x00$

中断号

中断函数格式

void 自定义函数名(void) interrupt 中断号{
	中断处理代码；	
}

二、秒表计时代码

1.数码管显示工具代码Digit_utils.h

#include "reg52.h"
typedef unsigned int uint;
sbit P22=P2^2;
sbit P23=P2^3;
sbit P24=P2^4;

uint display[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
				  0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00};

void Choose_Digit(int i){
	switch(i){
				case 1: P24=1;P23=1;P22=1;break;
				case 2: P24=1;P23=1;P22=0;break;
 				case 3: P24=1;P23=0;P22=1;break;
				case 4: P24=1;P23=0;P22=0;break;
				case 5: P24=0;P23=1;P22=1;break;
				case 6: P24=0;P23=1;P22=0;break;
				case 7: P24=0;P23=0;P22=1;break;
				case 8: P24=0;P23=0;P22=0;break;
			}
}
#endif

2.秒表处理代码StopWatch.h

#ifndef _STOPWATCH_H_
#define _STOPWATCH_H_
#include "Digit_utils.h"
/*缓存显示内容*/
int Second=0;
int Min=0;
int Hour=0;
int ShowBuffer[] = {0 , 0 , 0 , 0 ,0 , 0  };

void ClearBuffer(){
	int i;
	for(i=0 ; i<6;++i){
		ShowBuffer[i]=0;
	}
	Hour=0;
	Min=0;
	Second=0;
}

void Split_Time(){
	ShowBuffer[0] = Hour / 10;
	ShowBuffer[1] = Hour %10;
	ShowBuffer[2] = Min / 10;
	ShowBuffer[3] = Min % 10;
	ShowBuffer[4] = Second /10;
	ShowBuffer[5] = Second %10;
} 

void Show(){
	int i;
	Split_Time();
	for(i=0; i<6 ; i+=2){
		Choose_Digit(i+1);
		P0 = display[ShowBuffer[i]];		
		P0=0x00;

		Choose_Digit(i+2);
		P0= display[ShowBuffer[i+1]] | 0x80;//按位或是为了增加小数点
		P0=0x00;
	}	 
}
#endif

3.中断初始化代码Interrupt_utils.h

#ifndef _INTERRUPT_H_
#define _INTERRUPT_H_
#include "reg52.h"
/*中断初始化*/

/*外部中断0*/
void Int0_Init(const unsigned char *mode){//外部中断0的触发方式，0低电平触发，1下降沿触发
	EA=1;//总中断允许位
	EX0=1;//外部中断0允许位
	IT0=*mode;	
}
/*外部中断1*/
void Int1_Init(const unsigned char *mode){//外部中断1的触发方式，0低电平触发，1下降沿触发
	EA=1;//总中断允许位
	EX1=1;//外部中断0允许位
	IT1=*mode;	
}

void Timer0_Init(const unsigned char *mode ,const unsigned char *HighVal , const unsigned char *LowVal ){
	EA=1;//打开中断总允许位
	ET0=1;//打开T0中断允许位
	TR0=1;//定时/计数器中断0开始工作
	TMOD |= *mode;//设置T0工作模式
	TH0 = *HighVal; //高八位寄存器初值
	TL0 = *LowVal;  //第八位寄存器初值
} 

void Timer1_Init(const unsigned char *mode ,const unsigned char *HighVal , const unsigned char *LowVal ){
	EA=1;//打开中断总允许位
	ET1=1;//打开T0中断允许位
	TR1=1;//定时/计数器中断0开始工作
	TMOD |= *mode;//设置T0工作模式
	TH1 = *HighVal; //高八位寄存器初值
	TL1 = *LowVal;  //第八位寄存器初值
} 
#endif

4. 主函数 main.c

#include "interrupt_utils.h"
#include "StopWatch.h"
sbit k1=P3^1;
sbit k3=P3^2;
sbit BEEP = P2^5 ;
static int _50ms=0;
void main(){
	
	Int0_Init(1);//外部中断0初始化
	Timer0_Init(0x01 , 0x4c , 0x00);//定时器中断0初始化
	while(1){
		Show();
	}	
}

void Int0_Routine(void) interrupt 0{//K3外部中断，终止计数，显示数值
	while(1){
	  	Show();
	  	if(k1==0){//外部按键清0
			ClearBuffer();
			break;
		}	
	} 	
}
void Timer0_Routine(void) interrupt 1{ //定时器中断0，秒表定时
	++_50ms;
	if(_50ms==20){//中断一次50ms,中断20次1s
		BEEP = !BEEP;//中断同时蜂鸣器响应
		++Second;
		_50ms =0;
		if(Second==60){
			++Min;
			Second=0;
			if(Min==60){
				++Hour;
				Min=0;
			}
		}
	}		 
}

总结

关键在于看懂相关手册，结合原理图理解各个寄存器的含义，作用及工作方式。