单片机基础：什么是中断系统、中断系统如何用(附中断系统应用实例)

1.前言

记录对51单片机中断、定时/计数器的重要知识点以及难点理解，并且举例中断在实际编程中的应用，从而加深对单片机中断、定时/计数器的理解，熟练的使用中断。

2.什么是中断

中断就是计算机在执行某一程序的过程中，由计算机系统内部或外部的某种原因而必须终止当前程序的运行，先去执行相应的处理程序，然后再返回继续执行原程序。

3.什么是中断系统

实现中断功能的软、硬件系统统称为中断系统。

4.中断的流程

即：中断请求、中断响应、中断处理、中断返回

5.中断的优先级控制

通常情况下，一个程序中可能会有多个中断，优先级越高的中断优先执行。如果在一个中断的服务过程中，有一个优先级更高的中断插入，则当前中断暂停，前往执行优先级更高的中断。当优先级高的中断执行完毕后再返回继续执行低优先级的中断。

6.中断源

MCS-51共有五个中断源

1. 外部中断INT0、INT1
2. 定时/计数器T0和T1的溢出中断
3. 串行口的发送和接受中断(只占用一个中断源)

中断源	功能
INT0	外部中断0请求，由INT0引脚(P3.2)输入。低电平/负跳变有效，中断请求标志为IE0
INT1	外部中断1请求，由INT1引脚(P3.3)输入。低电平/负跳变有效，中断请求标志为IE1
T0	定时/计数器0溢出中断请求，中断标志位为TF0
T1	定时/计数器1溢出中断请求，中断标志位为TF1
RXD/TXD	串行口中断请求，中断请求标志位TI或RI

外部中断

从单片机外部引脚INT0和INT1输入中断请求信号的中断。
外部中断的触发方式有两种电平触发IT0 =0和跳变触发(边沿)IT0 = 1，可以通过定时/计数器控制寄存器TCON编程选择。

7.与中断有关的特殊功能寄存器

与中断有关的特殊功能寄存器一共有4个。

1. 定时/计数器控制寄存器(TCON)、
2. 串行口控制寄存器(SCON)、
3. 中断允许控制寄存器(IE)、
4. 中断优先级控制寄存器(IP)

7.1.定时/计数器控制寄存器 TCON

作用：

1. 控制定时/计数器T0和T1的溢出中断
2. 控制外部中断的触发方式.由IT0和IT1控制
3. 锁存外部中断请求标志位

位地址	位定义	功能
88H	IT0	选择外部中断0的中断触发方式。由软件控制。IT0=0为电平触发方式。IT0=1为下降沿触发方式
89H	IE0	选择外部中断1的中断触发方式。功能与IT0相似
8AH

7.2.串行口控制寄存器 SCON

串行口的接收发送数据中断请求标志位(RI和TI)

位定义	功能
TI	串行口发送中断请求标志位。CPU每发送一帧数据，硬件置位1(TI=1)，但是中断被响应时，需要在中断服务程序中通过软件对TI清零
RI	串行口接受中断请求标志位。每接收一帧数据，硬件置位1(TI=1)，但是中断被响应时，一样需要在中断服务程序中通过软件对TI清零

串行口中断不能由硬件自动清除中断请求标志位，需要用户通过软件进行控制清零。

7.3.中断允许控制寄存器 IE

IE是控制中断的开关，通过对IE的清0和置1操作来控制中断的屏蔽和开放。

中断允许控制寄存器IE对中断的开放与屏蔽实现两级控制，存在一个总的中断控制位EA

位定义	功能
EA	总中断允许控制位。当EA=0时，不允许任何中断请求。
ES	串行口中断控制位。当ES=0时，不允许串行口中断；当EA=1且ES=1时，允许串行口中断。
ET1	定时/计数器1中断允许控制位。当ET1=0时，屏蔽T1的溢出中断；当EA=1且ET1=1时，允许T1溢出中断
ET0	定时/计数器0中断允许控制位。功能与ET1相同。
EX1	外部中断1的中断允许控制位。当EX1=0时，屏蔽外部中断1的中断请求；当EA=1且EX1=1时，允许外部中断1的中断请求
EX0	外部中断0的中断允许控制位。功能与EX1相同

若某个中断源被允许，出来IE对应位置1外，还需要总中断控制位EA置1。

实例：若允许片内两个定时/计数器中断，禁止其他中断源的中断请求，尝试编写出设置IE的响应指令

#include 

EX0 = 0; // 禁止外部中断0
EX1 = 0; // 禁止外部中断1
ES = 0;  // 禁止串行口中断
ET0 = 1; // 允许定时/计数器0中断
ET1 = 1; // 允许定时/计数器1中断
EA = 1;  // 总中断控制器打开

7.4.中断优先级控制寄存器 IP

位定义	功能
PS	串行口中断优先级控制位。PS=1，串行口中断为高优先级；PS=0，为低优先级。
PT1	定时/计数器1中断优先级控制位。当PT1=0时，T1溢出中断为低优先级；当PT1=1时，T1溢出中断为高优先级。
PT0	定时/计数器0中断优先级控制位。当PT0=0时，T0溢出中断为低优先级；当PT0=1时，T0溢出中断为高优先级。
PX1	外部中断1的中断优先级控制位。当PX1=0时，外部中断1为低优先级；当PX1=1时，外部中断1为高优先级。
PX0	外部中断0的中断优先级控制位。当PX0=0时，外部中断0为低优先级；当PX0=1时，外部中断0为高优先级。

同级内第二优先级的次序：
外部中断0 > T0溢出中断 > 外部中断1 > T1溢出中断 > 串行口中断

8.中断系统在实际编程中的应用

8.1.实例一：中断的初始化

#include 

void init() // 中断的初始化函数
{
    EA = 1; // 总中断控制位
    ES = 1; // 串行口中断允许
    EX0 = 1; // 外部中断0允许
    EX1 = 1; // 外部中断1允许
    ET0 = 1; // 定时/计数器0中断允许
    ET1 = 1; // 定时/计数器1中断允许
    IT0 = 1; // 选择外部中断0的触发方式
    IT1 = 1; // 选择外部中断1的触发方式
}

例1：假设允许外部中断0和1中断，并设定外部中断0为高级中断，外部中断1为低级中断，外部中断0为下降沿触发方式，外部中断1为电平触发方式。试写出该程序的中断初始化程序。

#include 

void init() // 
{
    EA = 1; 打开中断控制
    EX0 = 1; 允许外部中断0
    EX1 = 1; 允许外部中断1
    IT0 = 1; 外部中断1采取边沿触发方式
    IT1 = 0; 外部中断0采取电平触发方式
    PX0 = 1; 外部中断0为高优先级
    PX1 = 0; 外部中断1为低优先级
}

8.2.实例二：利用中断控制LED闪烁形式

要求：

用80C51单片机控制8个LED灯，在外部中断0输入引脚(P3.2)接一个开关K1。要求将外部中断0设置为下降沿触发，程序启动是8个LED以跑马灯的形式交替闪烁。每按一次开关K1，使引脚接地，产生一个下降沿触发的外部中断请求。在中断服务程序中，8个LED高四位和低四位交替闪烁5次，然后中断返回，8个LED继续以跑马灯形式闪烁。

采用Protues+Keil仿真

元器件

• 单片机：80C51 *1
• 开关按钮：Button *1
• 电阻：MINRES470K *1
• LED：LED-BLUE *8

仿真图

代码

#include

unsigned char code table[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0x00,0xff};	// 控制P2端口的状态

unsigned char i,j,k,num;

void delay()			 // 延时函数
{
	for(i = 0;i<100;i++)
	{
		for(j=0;j<200;j++)
		;
	}
}

void init()		   // 中断的初始化
{
	EA = 1;	   // 打开总中断控制
	EX0 = 1;   // 允许外部中断0
	IT0 = 1;   // 外部中断为下降沿触发方式
}


void main()	   
{
	init();
	while(1)
	{
		for(num =0;num<10;num++)
		{
			P2 = table[num];
			delay();
		}
	}
}

void int0() interrupt 0			   // 中断服务程序
{
	for(k = 0;k<5;k++){
		P2 = 0xf0;
		delay();
		P2=0x0f;
		delay();
	}
}

8.3.实例三：多级中断控制LED不形式闪烁

要求：在例2的基础上，在外部中断1输入引脚(P3.3)接一只按钮开关K2。当按下K1时，外部中断0下降沿触发方式触发，进入外部中断0服务程序，上下4个灯交替闪烁；此时按下K2，外部中断1下降沿触发方式触发，进入外部中断1服务程序，8个灯交替闪烁。当外部中断1响应完毕后，返回继续响应外部中断0，直到外部中断0响应完毕，返回执行主程序。
首先我们分析一波中断初始化函数

1. 两个外部中断0和1。外部中断0的服务程序为上下4灯交替闪烁，外部中断1的服务程序为8灯闪烁。即EA = 1; EX0 = 1; EX1 = 1;

2. 优先级：外部中断1 > 外部中断0 即PX1 = 1; PX0 = 0;

3. 触发方式：都为下降沿触发。即IT0 = 1; IT1 = 1;

这样我们的中断初始化程序基本完成

void init()
{
    EA = 1;
    EX0 = 1; EX1 = 1;
    PX0 = 0; PX1 = 1;
    IT0 = 1; IT1 = 1;
}

其次我们再捯饬一下主程序

void main()	   
{
	init();
	while(1)
	{
		for(num =0;num<10;num++)
		{
			P2 = table[num];
			delay();
		}
	}
}

另外我们再搞一下外部中断0的服务程序

void int0() interrupt 0
{
	for(k = 0;k<5;k++)
    {
		P2 = 0xf0;
		delay();
		P2=0x0f;
		delay();
	}
}

最后我们再他喵的弄一下外部中断1的服务程序

void int1() interrupt 2			  // 外部中断1服务程序
{
	for(l = 0;l < 5; l++)
	{
		P2 = 0x00;
		delay();
		P2 = 0xff;
		delay();
	}
}

完整代码

#include

unsigned char code table[] = {0xfe, 0xfd, 0xfb, 0xf7, 0xef, 0xdf, 0xbf, 0x7f, 0x00, 0xff};	// 控制P2端口的状态

unsigned char i, j, k, l, num;

void delay()			 // 延时函数
{
	for(i = 0; i < 200; i++)
	{
		for(j = 0; j < 200; j++)
		;
	}
}

void init()		   // 中断的初始化
{
	EA = 1;
    EX0 = 1; EX1 = 1;
    PX0 = 0; PX1 = 1;
    IT0 = 1; IT1 = 1;
}

void main()	   
{
	init();
	while(1)
	{
		for(num = 0; num < 10; num++)
		{
			P2 = table[num];
			delay();
		}
	}
}

void int0() interrupt 0			   // 外部中断0中断服务程序
{
	EX0 = 0;
	for(k = 0; k < 5; k++)
	{
		P2 = 0xf0;
		delay();
		P2 = 0x0f;
		delay();
		EX0 = 1;
	}
}

void int1() interrupt 2			  // 外部中断1服务程序
{
	for(l = 0;l < 5; l++)
	{
		P2 = 0x00;
		delay();
		P2 = 0xff;
		delay();
	}
}

仿真图

文章来源：中断系统