学习C51单片机中断功能的使用

前面我们学习了定时器的简单用法，并且设计了几个有趣的小项目

今天我们学习进阶操作——中断

1 认识中断

一个生活的小场景……

你拿着手机，屏幕上显示着Zi Jin Code的最新文章，一旁的蓝牙音响播放着悠扬的古风音乐……目不转睛之刻，朋友给你打来一个电话……你调小了蓝牙音箱的音量，接起了电话，你聊得正欢时，门外传来敲门声，班主任来了……

相信这样的场景，你应该也遇到不少，我们常常正在做一件事情，突然另一件事冒出来打断我们，让我们不得不赶快去处理这件事

事实上，单片机的世界里，这样的事件比比皆是。举个最简单的例子，在一个秒表电路中，单片机一直输出数码管扫描显示，这时候定时器溢出了，单片机不得不先放下手中的活，去处理时器溢出的操作，处理完后又返回到刚刚停下来的位置继续来执行输出显示的操作。这个过程中，单片机放下输出显示的任务，先跑去执行定时器溢出的一些操作，就是一次中断的过程，用图表示如下

单片机正常执行程序的过程中，一个特殊的事件让单片机停下现在正在执行的任务，跳转去处理这个事件的任务，处理完之后再返回到刚刚停下来的地方，继续执行最初放下来的任务，这个过程就叫中断，触发的这个事件叫做中断源

到此，相信我们已经初步了解中断的过程，思考以下，那之前我们写的代码（如下）是使用了定时器中断吗

#include< reg52.h >
sbit LED = P1^0;//LED接在P1.0
unsigned char Counter = 0;//溢出次数记录
void main()
{
  TH0 = 0x00;
  TL0 = 0x00;
  TR0 = 1;//Timer0初始值设置，使能定时器
  LED = 1;//初始化LED引脚电平值
  while(1)
  {
    if(TF0 == 1)
    {
       Counter++;//定时器溢出次数++
       TH0 = 0x00;//溢出以后要对定时器进行简单的重新装载初始值
       TL0 = 0x00;
       TF0 = 0;//重新设置定时器溢出位的数值
     } 
     if(counter == 256)//定时器累计溢出256次
     {
      Counter = 0;//复位
      LED = !LED;//LED电平取反
     }
  }
}

从程序运行流程分析，这并不是一个中断

我们的程序运行到while（1）的时候就进入我们设计的死循环,在这个死循环中有两个任务，第一个是判断Timer0有没有溢出以及如果溢出后的操作，第二个是判断定时器溢出次数是否累计达到我们的需求。

这个代码中，只有执行到if（TF0==0）的时候才会执行判断定时器是否溢出，倘若我们的程序执行到if（Counter==256）的代码的时候定时器已经溢出，那么机器也会继续执行完这个if的语句，直到再次执行到if（TF0==0）才会对timer溢出做出处理。显然不是定时器中断

这种使用定时器的优点是代码简单，而且应对简单的定时器任务的时候可以简洁的代码完成任务（比如说一秒点亮一个led灯），但是应对稍微复杂的任务（例如做一个单片机电子时钟，只有执行到判断Timer溢出的代码才做出判断，这样就可能发生定时不准确的问题了）

至此，希望你跟我一样，也明白了定时器和中断不是一回事，也希望大家不要把定时器和中断搞混

2 中断使用第一步， 中断的分类，认识中断源

C51中的中断，可以这样分类

中断符号	中断名称	作用
IE0	外部中断0	对应外部中断INT0
IE1	外部中断1	对应外部中断INT1
T0	Timer0中断	定时器溢出后触发的中断
T1	Timer1中断
T2	Timer2中断
ES	uart串口中断	串口中断

不难发现，按照功能分，一共有三类：

Timer中断，当定时器溢出的时候触发这个中断

外部中断，C51提供两组外部中断，当外部中断引脚的电平变化的时候触发中断

分别是外部中断0，对应INT0，在P3.2引脚

分别是外部中断0，对应INT1，在P3.3引脚

串口中断

串口中断等到我们使用串口的时候再介绍，这里先放一放。

在单片机中，凡是能触发中断信号就叫中断源，以上的定时器，外部中断，串口都是中断源。

换句话说，就是这些信号触发了单片机的中断。

3 中断使用第二步，打开中断

中断使能寄存器，地址0xA8，可位寻址

位	符号	复位值	功能说明	操作说明
7	EA	0	总中断使能开关	EA = 1使能中断总开关
6	-	0	-	-
5	ET2	0	Timer2中断使能开关	写1的时候启用中断，写0的时候不使用中断
4	ES	0	串口中断使能
3	ET1	0	Timer1中断使能
2	EX1	0	外部中断INT1使能
1	ET0	0	Timer0中断使能
0	EX0	0	外部中断INT0使能

下面说明一下，假设我们要使用Timer0中断，需要这样操作：

EA = 1;//中断总使能开关
//现在先对中断使能，确保我们能使用中断


ET0 = 1;//使能timer0中断

4 中断使用第三步，认识外部中断

前面我们知道了，C51的外部中断INT0，INT1和串口中断ES分别在P3.2，P3.3，P3.1。这里我们先不介绍串口中断，我们介绍两个外部中断INT0和INT1，串口中断我们学串口的时候再研究。

还记得我们之前学习定时器的时候提到的TCON寄存器吗

TCON寄存器

位	符号	功能描述	操作	复位值
7	TF1	Timer1溢出检测	定时器中断标志	0
6	TR1	Timer1使能	TR1=1开启定时器，写0关闭定时器	0
5	TF0	Timer0溢出检测	定时器中断标志	0
4	TR0	Timer0使能	TR0=1开启定时器，写0关闭定时器	0
3	IE1	INT1外部中断请求标志	请求标识，值为1的时候表明中断向机器请求中断。机器响应后，自动写0	0
2	IT1	INT1中断触发设置	外部中断触发模式设置	0
1	IE0	INT0外部中断请求标志	请求标识，值为1的时候表明中断向机器请求中断。机器响应后，自动写0	0
0	IT0	INT0中断触发设置	外部中断触发模式设置	0

上次我们没有介绍低四位的功能，这回我们详细的介绍一下：

首先，IE1，IT1属于外部中断1，也就是外部中断INT1。IE0，IT0属于外部中断0，也就是外部中断INT0。

相信这点不难理解，接下来介绍IE，IT的功能

IE是外部中断请求标识，当外部中断被触发的时候，IE会变成1，表示外部中断在向CPU请求中断。当CPU响应这个外部中断的时候，IE会自动变成0。所以，IE就是用于中断请求的标识，一般使用的时候我们不用操作这一位寄存器

IT是中断触发方式，一共有两种触发方式

触发方式	说明	IT设置值
低电平触发	当外部中断引脚电平为低电平的时候触发	0
负跳变触发	当引脚电平由高电平转换到低电平的这个过程中触发（保持在高电平或者低电平都不会触发）	1

这里讲一下什么叫负跳变，假设现在中断引脚电平为高电平，外部电路变化让外部中断触发引脚从高电平变化成低电平，这个时候外部中断引脚的电平变化是1—>0,这就是个负跳变的变化过程。就在这个过程中，触发了中断。1—>0的负跳变过程后，单片机外部中断IO但凡是保持在1或者保持在0都不会触发中断，只有再次发生电平1—>0的变化才会再次触发外部中断

而低电平触发，只要中断引脚的电平为低电平就能直接触发中断。

灵活使用外部中断IT模式的设置，配合我们的程序，玩出新花样！！！

这里不得不声明一下，之前我们学习定时器的时候，我们总是会写这样一行代码

这个代码之前我们说是判断定时器是否溢出的标志，溢出后需要我们手动清零

事实上，当我们使用定时器的时候，就已经不再需要我们手动清零了，如果我们使能定时器的中断，这里的TF就相当于IE一样的中断请求信号，当CPU接受请求（也就是CPU处理中断函数之后，这个TF就自动清零了）

所以我们使用定时器中断的时候就不必要使用

来进行手动清零了。

5 中断使用第四步，中断索引和中断函数的使用

前面我们学习了中断源和中断触发的配置。

中断触发了，我们总要让单片机做一点事情。单片机依靠中断索引知道是哪个中断触发了，并且找到中断函数，执行中断函数的内容。

先来看中断函数的格式,这个是一个典型的中断函数

void Timer1Interrupt() interrupt 1
{
   counter++;
}

void 【中断函数名字】() interrupt 【中断索引编号】
{
   counter++;
}

【中断函数名字】可以是任何符合函数名规则的函数名

但是括号后的关键字“interrupt”一定不能写错，这个是中断函数的关键字，关键字后面的数字是中断索引

中断索引，单片机靠这个找到中断

索引	中断名称	符号	功能
0	外部中断0	IE0	外部中断引脚INT0电平变化符合我们设置触发的类型的时候触发外部中断
1	Timer0中断	T0	Timer0溢出的时候触发中断
2	外部中断1	IE1	外部中断引脚INT1电平变化符合我们设置触发的类型的时候触发外部中断
3	Timer1中断	T1	Timer1溢出的时候触发中断
4	UART	ES	串口中断
5	Timer2	T2	Timer2溢出的时候触发中断

单片机靠这个索引，知道是哪个中断被触发了，并且找到这个中断触发要执行的对应函数上

小总结（一）中断的初始化

到这里，我们来简单总结，对中断进行初始化，中断初始化在main函数中完成，值得一提，必须放在main函数的死循环前面

中断使能寄存器，0xA8,可位寻址

位	7	6	5	4	3	2	1	0
符	EA	-	ET2	ES	ET1	EX1	ET0	EX0
功能	中断总开关	-	Timer2中断使能开关	UART串口中断使能开关	Timer1中断使能开关	外部中断1中断使能开关	Timer0中断使能开关	外部中断0中断使能开关
操作	1：打开	-	1：打开，0：关闭

中断控制寄存器，0x88，可位寻址

位	7	6	5	4	3	2	1	0
符	TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE 0	IT0
功能	检测/复位定时1器溢出	使能定时器1	检测/复位定时器0溢出	使能定时器0	外部中断1请求信号	外部中断1触发信号设置	外部中断0请求信号	外部中断触0发信号设置
操作	定时器中断信号	TR0 = 1使能定时器	定时器中断信号	TR1 = 1使能定时器	自动处理，无需干预	设置触发模式	自动处理，无需干预	设置触发模式

这里还是再次说明一次

IE是中断请求触发器，当中断触发的时候自动写1，CPU请求后自动写0

IT设置中断触发模式

IT=1	负跳变模式，电平由1—>0触发
IT=0	低电平触发模式，低电平的时候自动触发

我们使用了timer的中断，这时候TF相当于Timer的中断请求位，cpu响应中断后就自动清零，所以我们就不需要在中断函数里面对TF进行干预

小总结（二）中断索引与中断函数

索引	中断符号	说明
0	IE0	外部中断引脚INT0电平变化符合我们设置触发的类型的时候触发外部中断
1	T0	Timer0溢出的时候触发中断
2	IE1	外部中断引脚INT1电平变化符合我们设置触发的类型的时候触发外部中断
3	T1	Timer1溢出的时候触发中断
4	ES	串口中断
5	T2	Timer2溢出的时候触发中断

中断函数格式

void [中断函数名] () interrupt [中断索引编号]
{


}

这里再次说明，中断函数写在main函数后面

[中断函数名]可以是任何一个符合函数名规则的函数名

interrupt是中断函数的关键字，必须写对

[中断索引编号参考以上的编号]

实践（一）timer中断

下面我们就来实践一下吧

这个程序里面对定时器Timer0初始化（设置一个基本的16位定时器），并且设置定时器中断

#include< reg51.h >
void main ()
{
 EA = 1;//【第一步】总中断开关使能
 TMOD = 0x01;//【第二步】设置定时器T0的模式为标准的16位定时器
 TH0 = 0x00;//【第三步】设置定时器初始值
 TL0 = 0xEE;
 ET0 = 1;//【第四步】定时器Timer0中断使能
 TR0 = 1;//【第五步】激活定时器
 while(1)
  {
  
  }
}


void Tmr0Int () interrupt 1
{
  TH0 = 0x00;
  TL0 = 0xFF;//只需要重新设置初始值，不需要复位TF
}

分析一下代码，我们很容易的发现，新的代码里面多了两个对中断的操作：

EA = 1;//【第一步】总中断开关使能
 ET0 = 1;//【第四步】定时器Timer0中断使能

EA=1使能总中断开关

ET0=1打开Timer0中断开关

还有一些注意事项：

定时器中断设置的顺序

EA=1 > TMOD设置 > 定时器初始值设置 > ET=1使能定时器中断 > TR=1使能定时器
初始化在main函数的死循环前

中断函数一般写在main函数后面

我们使用了timer的中断，这时候TF相当于Timer的中断请求位，cpu响应中断后就自动清零，所以我们就不需要在中断函数里面对TF进行干预

使用16位定时器中断，模式1，定时器溢出中断后我们仍然需要对定时器初始值进行干预

实践（二）timer中断 ****

下面我们就来实践一下吧

这里我们要用上外部中断0，设置外部中断触发的方式是低电平触发

以下是代码

#include< reg51.h >
void main ()
{
 EA = 1;//【第一步】总中断开关使能
 IT0 = 0;//【第二步】设置外部中断模式，低电平触发
 EX0 = 1;//【第三步】打开外部中断0的使能开关
 while(1)
  {

  }
}


void ExInit0 () interrupt 0
{


}

不难发现，这段代码比设置定时器中断的代码更简单，不过仍然有两个地方需要注意：

第一个当然是初始化操作的顺序

第二个是注意中断函数的索引编号绝对不能错

好了，介绍就到这里了，希望能帮助你更好的了解单片机，如果您觉得还不错的话欢迎关注我