从51到ARM裸机开发实验(007) AT89C51 中断实验

ThinkCockpit

已于 2023-05-07 19:08:59 修改

阅读量1.2k

点赞数

分类专栏：电子设计/硬件/单片机文章标签：单片机

于 2023-05-07 18:20:35 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_54140018/article/details/130276038

版权

电子设计/硬件/单片机专栏收录该内容

10 篇文章

订阅专栏

一、中断概念

对于单片机来说，中断是指CPU正在处理某一任务A时，发生了另外一件事件B，需要CPU迅速去处理(中断发生)，CPU暂停当前的A任务(中断响应)，转而去处理事件B(中断服务)，待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来任务A被中断的地方继续处理任务A(中断返回)，这一套流程即称为“中断”。来实现这样一个场景：四个LED依次亮灭，时间间隔最小0.5秒，最大5秒，要求精确延时。使用两个按键分别控制间隔时间的增减，每按一次增或减0.5秒。精确延时用定时器中断实现，按键响应使用外部中断实现。

AT89C51单片机内部共有6个中断源，从上图可以看出，中断服务程序是可以再次被中断的，这就涉及到中断优先级问题，中断都可以打断正在执行的非中断任务，高优先级中断可以打断正在执行的比自己优先级低的中断服务程序，低优先级中断无法打断正在执行的比自己优先级高的中断服务程序，中断无法打断优先级相同的中断服务程序。AT89C51中断源如下表所示：

中断源	说明	默认中断优先级	序号(C语言使用)	入口地址(汇编使用)
INIT0	外部中断0，由P3.2端口线引入，低电平或下降沿触发	最高	0	0003H
T0	定时器/计数器0中断，由T0计数器计满回零触发	第2	1	000BH
INIT1	外部中断1，由P3.3端口线引入，低电平或下降沿触发	第3	2	0013H
T1	定时器/计数器1中断，由T1计数器计满回零触发	第4	3	001BH
TI/RI	串口中断，串口完成一帧数据发送或接收时触发	第5	4	0023H
T2	定时器/计数器2中断，由T2计数器计满回零触发	最低	5	002BH

中断允许寄存器IE：
IE是一个八位寄存器，可以位寻址，每一位可进行单独操作，实现以下功能：

位序号	位符号	功能描述
D7	EA	全局中断允许位。1：打开全局中断控制 0：关闭全部中断。
D6	--	保留
D5	ET2	定时器/计数器2中断允许位。1：打开T2中断。0：关闭T2中断。
D4	ES	串口中断允许位。1：打开串口中断。0：关闭串口中断。
D3	ET1	定时器/计数器1中断允许位。1：打开T1中断。0：关闭T1中断
D2	EX1	外部中断1中断允许位。1：打开外部中断1中断。0：关闭外部中断1中断
D1	ET0	定时器/计数器0中断允许位。1：打开T0中断。0：关闭T0中断
D0	EX0	外部中断0中断允许位。1：打开外部中断0中断。0：关闭外部中断0中断

中断优先级寄存器IP：
IP是一个八位寄存器，用来设定中断的优先级，具体可阅读对应的芯片手册。本次实验场景比较简单，不再对中断优先级做设定，使用默认的优先级。

定时器/计数器工作方式寄存器TMOD：
TMOD是一个八位寄存器，不能位寻址，用来确定定时器的工作方式及功能选择，复位时整个寄存器清零。每一位定义如下所示。低四位控制定时器/计数器T0，高四位控制T1。而T2的工作方式控制器为T2MOD，详见芯片手册，本场景中未使用到。

位序号	位符号	功能描述
D7	GATE	门控制位。GATE=0时，定时器/计数器启停仅受TCON寄存器中TRA(X=0/1)控制。GATE=1时，定时器/计数器启停仅受TCON寄存器中TRA(X=0/1)和外部中断引脚(INT0或INT1)上的电平状态来共同控制。
D6	C/T	定时器模式/计数器模式选择位。
D5	M1	M1M0工作方式选择位。00：方式0，为13位定时器/计数器。01：方式1，为16位定时器/计数器。10：方式2，8位初值自动重装的8位定时器/计数器。11：仅适用于T0，分成两个8位计数器，T1停止计数。
D4	M0
D3	GATE	同上
D2	C/T	同上
D1	M1	同上
D0	M0	同上

定时器/计数器控制寄存器TCON：
IP也是一个八位寄存器，用来设定中断的优先级，具体可阅读对应的芯片手册。本次实验场景比较简单，不再对中断优先级做设定，使用默认的优先级。

根据定时时长设置定时器寄存器值：
对于T0来说，由TL0寄存器作为低8位、TH0寄存器作为高8位，组成16位的加1计数器。定时器一旦启动，它就会在原来的数值上开始加1计数，若程序开始时，没有设置TH0和TL0，则默认值是0，假设始终频率为12MHz，12个时钟周期为一个机器周期，此时及其周期是1us，计满TH0和TL0就需要2^16-1个数，再来一个脉冲计数器就会溢出，随即触发中断。因此从0开始到中断发生需要65536us，约65.5ms。如果需要50ms，就需要给TH0和TL0设置一个初值，初值基础上计数50000次，就会消耗约50ms。65536-50000=15536，即TH0和TL0中应装入的总数为15536。TH0为高8位，即15536/256。TL0为低8位，即15536%256。以后接触高等级的芯片，关于寄存器的设置会更复杂一些。本实验中采用的是11.0592M的晶振(为什么没有直接用12M的，是因为后面做串口实验的时候，11.0592M更有利于串口通信频率的设定)，机器周期=12*(1/11059200)≈1.09us，若需要每个时间周期t=50ms，则N(计数周期)=50000/1.09≈45872。高8位TH0装入(65536-45872)/256，低8位TL0装入(65536-45872)%256。

外部中断控制：
外部中断的控制比较简单，打开中断，设置触发方式就可以了，包括低电平触发和下降沿触发。此处为了防止重复触发(抖动或者低电平持续时一直触发中断)，采用了下降沿触发，为了消除抖动，下降沿触发后关闭外部中断，延时一段时间后再次打开。真实应用场景中，极少有按键直接连接触发外部中断引脚的情况，此处只为演示外部中断触发。

二、仿真电路

LED模块的接法和《从51到ARM裸机开发实验(003) AT89C51 GPIO实验》中的接法相同。按键TIME+、TIME-分别接了P3.2、P3.3，即外部中断0和外部中断1。

三、程序设计

1、驱动程序

interrupt.h

#ifndef _INTERRUPT_H_
#define _INTERRUPT_H_
void set_interrupt_callback(int interrupt_num, void* isr_callback);
void timer0_isr();
void external0_isr();
void external1_isr();
#endif

interrupt.c

#include <reg52.h>
#include "interrupt.h"

void (*callback0)(); // 函数指针
void (*callback1)(); // 函数指针
void (*callback2)(); // 函数指针

//设置中断回调函数
void set_interrupt_callback(int interrupt_num, void* isr_callback){
	if(interrupt_num == 0){
		callback0 = isr_callback;
	}else if(interrupt_num == 1){
		callback1 = isr_callback;
	}else if(interrupt_num == 2){
		callback2 = isr_callback;
	}
}

//定时器0中断
void timer0_isr() interrupt 1
{
	callback1();
}

//外部中断0
void external0_isr() interrupt 0
{
	callback0();
}

//外部中断1
void external1_isr() interrupt 2
{
	callback2();
}

delay.h

#ifndef _DELAY_H_
#define _DELAY_H_
	void delayms(unsigned int xms);
#endif

delay.c

#include "delay.h"

void delayms(unsigned int xms){
	unsigned int i,j;
	for(i=xms;i>0;i--){
		for(j=110;j>0;j--);
	}
}

2、应用程序

application.h

#ifndef _APPLICATION_H_
#define _APPLICATION_H_
	void timer0_callback();
	void external0_callback();
	void external1_callback();
#endif

application.c

#include <reg52.h>
#include "application.h"
#include "interrupt.h"
#include "delay.h"

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit led1 = P0^0;
sbit led2 = P0^1;
sbit led3 = P0^2;
sbit led4 = P0^3;
#define MAX_CYCLE 100
#define MIN_CYCLE 10

uchar num;
uchar time_cycle = 10;

//主函数
void main(){
	set_interrupt_callback(0, &external0_callback);
	set_interrupt_callback(1, &timer0_callback);
	set_interrupt_callback(2, &external1_callback);
	TMOD = 0x01; //设置定时器0为工作方式1(M1M0为01)
	TH0=(65536-45872)/256;
	TL0=(65536-45872)%256;
	EA=1;		//开总中断
	EX0=1;	//打开外部中断0
	EX1=1;	//打开外部中断1
	IT0=1;	//INT0下降沿触发方式
	IT1=1;	//INT1下降沿触发方式
	ET0=1;	//开定时器0中断
	TR0=1;	//启动定时器0
	led1=0;
	while(1);
}

//定时器0中断回调函数
void timer0_callback(){
	TH0=(65536-45872)/256;
	TL0=(65536-45872)%256;
	num++;
	if(num>=time_cycle){
		num=0;
		if(led1 == 0){
			led1 = 1;
			led2 = 0;
		}else if(led2 == 0){
			led2 = 1;
			led3 = 0;
		}else if(led3 == 0){
			led3 = 1;
			led4 = 0;
		}else if(led4 == 0){
			led4 = 1;
			led1 = 0;
		}
	}
}

//外部中断0回调函数
void external0_callback(){
	EX0=0;				//关闭外部中断0
	delayms(10);	//延时
	if(time_cycle < MAX_CYCLE){
		time_cycle = time_cycle + 10;
	}
	EX0=1;				//打开外部中断0	
}

//外部中断1回调函数
void external1_callback(){
	EX1=0;				//关闭外部中断1
	delayms(10);	//延时
	if(time_cycle > MIN_CYCLE){
		time_cycle = time_cycle - 10;
	}
	EX1=1;				//打开外部中断1	
}