第五講中斷概念

1、2015-10中斷是為了使單片機(jī)具有對(duì)外部或內(nèi)部隨機(jī)發(fā)生的事件實(shí)時(shí)處理而設(shè)置的，中斷功能的存在，在很大程度上提高了單片機(jī)處理外部或內(nèi)部事件的能力。它也是單片機(jī)最重要的功能之一，我嗎學(xué)習(xí)單片機(jī)必須要掌握的。51單片機(jī)內(nèi)部有5個(gè)中斷源，也就是有5種情況發(fā)生時(shí)，會(huì)使單片機(jī)去處理中斷程序。本節(jié)以定時(shí)器中斷為例進(jìn)行講解。舉一個(gè)生活例子：開火燒開水，然后去洗衣服，在洗衣服過程中，突然聽到水壺報(bào)警，這時(shí)，你停止洗衣服，去關(guān)火灌水，等灌水完畢后，繼續(xù)洗衣服。這個(gè)過程，實(shí)際上就是發(fā)生了一次中斷。對(duì)應(yīng)單片機(jī)，中斷是指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)停止當(dāng)前工

2、作（中斷響應(yīng)），轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷服務(wù)），待CPU將實(shí)踐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，其流程圖如圖1。圖1 中斷結(jié)構(gòu)執(zhí)行主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序斷點(diǎn)中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)執(zhí)行中斷處理程序中斷返回再回到生活中的例子，與單片機(jī)中斷結(jié)合分析。你主要任務(wù)是洗衣服，開會(huì)報(bào)警是一個(gè)中斷請(qǐng)求，這一時(shí)刻相當(dāng)于斷電處，你做出響應(yīng)去關(guān)火、灌水，這一系列動(dòng)作相當(dāng)于處理中斷程序，灌完水后你繼續(xù)去洗衣服，相當(dāng)于處理完中斷程序再返回主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序。注意：水開是隨時(shí)可能發(fā)生的，無論什么時(shí)候水開報(bào)警，你都要立即去處理它，處理完畢后再繼續(xù)洗衣服。單片機(jī)執(zhí)行主程序時(shí)也

3、一樣，一旦有中斷發(fā)生，單片機(jī)立即停止當(dāng)前程序，趕去處理中斷程序，處理完再回到原來程序，這也是中斷的實(shí)時(shí)性要求。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)）。在中斷的基礎(chǔ)上，還有中斷嵌套的概念，也就是如果單片機(jī)正在處理一個(gè)中斷程序，此時(shí)，又有一個(gè)中斷現(xiàn)象發(fā)生，單片機(jī)將會(huì)停止定期的中斷程序，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行新的中斷程序，新中斷程序處理完畢后再回到剛才停止的中斷程序繼續(xù)執(zhí)行，執(zhí)行完整個(gè)中斷程序再回到主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序。涉及中斷，

4、還有一個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)的概念。單片機(jī)在執(zhí)行程序的過程中，遇到兩個(gè)中斷發(fā)生，先處理哪一個(gè)呢？這取決于兩個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)高低的設(shè)置情況，通過設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)寄存器，可以告訴單片機(jī)，當(dāng)兩個(gè)中斷同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，先去執(zhí)行哪一個(gè)中斷程序，若沒有人為操作設(shè)置，單片機(jī)會(huì)按照默認(rèn)的一套優(yōu)先級(jí)知道處理。51單片機(jī)內(nèi)共有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0和定時(shí)器T1。52單片機(jī)內(nèi)多一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2。它既有定時(shí)功能，也有計(jì)數(shù)功能。注意：定時(shí)器系統(tǒng)是單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)獨(dú)立的硬件部分，它與CPU和晶振通過內(nèi)部某些控制線連接并相互作用，CPU一旦設(shè)置開啟定時(shí)功能后，定時(shí)器便在晶振的作用下自動(dòng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器計(jì)

5、滿后，會(huì)產(chǎn)生中斷，即通知CPU該如何處理。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個(gè)寄存器組成。加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來源，一個(gè)是系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個(gè)是T0和T1的引腳輸入的外部脈沖源，每來一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器清0，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON寄存器中的TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。如果定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到，如果工作在計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。由此，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值，才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。TMOD是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器。單片機(jī)復(fù)位

6、時(shí)全部清0。 定時(shí)器1 定時(shí)器0C/T為定時(shí)器模式和計(jì)數(shù)器模選擇（1/0）M1M0提供4種工作方式，01時(shí)，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器位序號(hào)位序號(hào)D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位符號(hào)GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動(dòng)和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。TF1-定時(shí)器1溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時(shí)器1計(jì)滿溢出時(shí)，由硬件使TF1置1，并申請(qǐng)中斷。TR1-定時(shí)器1運(yùn)行控制位，TR1置1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器1。位序號(hào)位序號(hào)D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位符號(hào)TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0以定時(shí)器0的方

7、式1:16位計(jì)數(shù)器簡(jiǎn)介。方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，TL0為其低8位，TH0為其高8位，共同組成16位的加1計(jì)數(shù)器。TL0滿后，向TH0進(jìn)一位，TH0滿后，計(jì)數(shù)器溢出，向CPU申請(qǐng)中斷，接下來CPU對(duì)中斷進(jìn)行處理，此時(shí)，如果TR0為1，計(jì)數(shù)就不停止。計(jì)數(shù)原理同十進(jìn)制數(shù)數(shù)！計(jì)數(shù)器從初值計(jì)滿，需要一定時(shí)間。定時(shí)器一旦啟動(dòng)，它在原來數(shù)值的基礎(chǔ)上開始加1計(jì)數(shù)，如果在程序初始，未設(shè)置TH0和TL0，它們默認(rèn)都是0，假設(shè)時(shí)鐘頻率為12MHz，12個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機(jī)器周期（此時(shí)機(jī)器周期為1us，即計(jì)一個(gè)數(shù)耗時(shí)1一個(gè)機(jī)器周期1us），計(jì)滿TH0和TL0需要216-1個(gè)數(shù)，再來一個(gè)脈沖，計(jì)時(shí)器溢出，隨即向CPU申

8、請(qǐng)中斷。因此溢出一次耗時(shí)65536us，約65.5ms。如果需要定時(shí)50ms，則需要給定時(shí)器給TH0和TL0一個(gè)初值，在這個(gè)初值的基礎(chǔ)上計(jì)50 000個(gè)數(shù)后，定時(shí)器溢出，剛好50ms中斷一次，如果需要定時(shí)1s，20次循環(huán)即可。要計(jì)50 000個(gè)數(shù)，TH0和TL0中應(yīng)該裝入總數(shù)是65536-50000=15536，對(duì)256求模：15535/256=60裝入TH0中，對(duì)256求余：15536%256=176裝入TL0中，便完成了對(duì)定時(shí)器初值的設(shè)定。結(jié)論：當(dāng)用定時(shí)器1時(shí)，設(shè)機(jī)器周期為Tcy，定時(shí)器產(chǎn)生一次中斷的時(shí)間為t，則需要計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù)N=t/Tcy。裝入TH0和TL0的數(shù)分別為：TH0=（6553

9、6-N）/256；TL0=（65536-N）%256；要計(jì)算機(jī)器周期Tcy，需要知道系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，也就是單片機(jī)的晶振頻率。若頻率為11.0592MHz，則機(jī)器周期=12（1/11059200）1.09us，若t=50ms，那么N=t/Tcy=50000/1.0945872.這是晶振在11.0592MHz下定時(shí)50ms的初值計(jì)算方法。若晶振為12MHz，一個(gè)機(jī)器周期為1us，計(jì)算更方便，同樣可算得N=t/Tcy=50000/1=50000。C51中斷函數(shù)格式如下：void 函數(shù)名（） interrupt 中斷號(hào) using 工作組 中斷服務(wù)程序內(nèi)容其中，中斷號(hào)是單片機(jī)中幾個(gè)中斷源的序號(hào)，是編譯器識(shí)別不同中斷的唯一符號(hào)。工作組是指這個(gè)中斷函數(shù)使用單片機(jī)內(nèi)存中4組工作寄存器中的哪一組，C51編譯器會(huì)自動(dòng)分配，可省略。定時(shí)器0的中斷函數(shù)/ void 函數(shù)名() interrupt 中斷號(hào) using 工作組void Timer0_isr(void) interrupt 1 using 1TH0=(65536-45872)/256;TL0=(