蓝桥杯-单片机组基础5——外部中断与LED的控制（附小蜜蜂课程代码）

news2024/9/24 17:42:09

蓝桥杯单片机组备赛指南请查看这篇文章：戳此跳转蓝桥杯备赛指南文章

本文章针对蓝桥杯-单片机组比赛开发板所写，代码可直接在比赛开发板上使用。

型号：国信天长4T开发板（绿板），芯片：IAP15F2K61S2

（使用国信天长蓝板也可以完美兼容，与绿板几乎无差别）

1.编程目的

        通过对外部中断的学习，了解外部中断的操作过程，并实现独自完成外部中断的编程，通过控制led灯光进行展示效果。

//设置按键S5进行中断操作，L1闪烁为主函数，自动运行，L8常按亮为中断执行程序。

2.外部中断原理

2.1 单片机的中断系统

        单片机的中断系统具有很大的用处，赛题中必定会用到。中断系统的响应流程如下：当有中断信号输入时，单片机停止当前的工作，转而去先执行中断服务函数要求的工作，等中断服务函数要求的工作全部做完，单片机又返回去继续执行先前的工作。

        比赛用单片机最多允许两层中断的嵌套。即在低级的中断服务函数执行过程中，收到了更高级的中断信号，而去先执行更高级的中断工作，执行完再返回继续执行低级的中断工作，低级的中断工作做完，再回到最原本的代码继续执行。

比赛用芯片IAP15F2K61S2 涉及的中断共有14个，这里介绍常用的5个：

中断号中断名中断名解释
0INT0外部中断0
1T0定时/计数器中断0
2INT1外部中断1
3T1定时/计数器1
4TI/RI串口中断
5T2定时/计数器中断2

        本文聚焦外部中断，只对外部中断0和外部中断1进行讲解，他们的中断号对应为0和2。比赛用开发板中还有INT2,INT3,INT4,共计5个外部中断信号源的介绍，将在专栏“蓝桥杯-单片机组进阶”中讲解。

        其余中断的操作请参考本专栏下的其他文章。

2.2 什么叫外部中断？

        我们对比赛用开发板的芯片进行观察，可以发现与INT0和INT1相关的两个引脚，分别是P3.2和P3.3 

        此时如果我们要使用外部中断0，那么可以对P3.2引脚输入低电平，通过观察独立按键的原理图可以得知，当按键S5被按下时，刚好会向单片机的P3.2引脚输入低电平，因此我们可以将按键S5作为一个中断的信号源。

        当按下S5时，P3.2引脚读取到低电平，单片机内部产生中断响应，暂停当前程序而优先执行中断服务程序，执行完中断服务程序后返回继续执行当前程序。编程时，我们不需要对单片机引脚P3.2读取到低电平、按键S5被按下等过程进行编程，因为中断的响应只需要通过对寄存器的设置，单片机自动识别中断信号并自动响应。我们只需要关注中断产生之后，我们要做什么（中断服务函数）。

2.3 设置外部中断用到的寄存器

两级中断允许控制：IE（interrupt enable）

EA-ET2ESET1EX1ET0EX0

IE中各位的功能如下：

EA—中断允许总开关控制位。EA=0，所有的中断请求被屏蔽。EA=1，所有的中断请求被开放。

ES—串行口中断允许位。ES=0，禁止串行口中断。ES=1，允许串行口中断。

ET1—定时器/计数器T1溢出中断允许位。ET1=0，禁止T1溢出中断。ET1=1，允许T1溢出中断。

EX1—外部中断1中断允许位。EX1=0，禁止外部中断1中断。EX1=1，允许外部中断1中断。

ET0—定时器/计数器T0的溢出中断允许位。ET0=0，禁止T0溢出中断。ET0=1，允许T0溢出中断。

EX0—外部中断0中断允许位。EX0=0，禁止外部中断0中断。EX0=1，允许外部中断0中断。

        该寄存器允许位寻址，在编程时，如果只用到一个外部中断0，则我们只需要设置总开关EA和外部中断0允许位EX0 。

两级优先级控制：IP(interrupt priority)

--PT2PSPT1PX1PT0PX0

中断优先级寄存器IP各位含义：

PS—串行口中断优先级控制位，1—高级；0—低级。

PT1—T1中断优先级控制位，1—高级；0—低级。

PX1—外部中断1中断优先级控制位，1—高级；0—低级。

PT0—T0中断优先级控制位，1—高级；0—低级。

PX0—外部中断0中断优先级控制位，1—高级；0—低级。

各中断源的中断优先级关系的基本规则：

（1）低优先级可被高优先级中断，高优先级不能被低优先级中断。

（2）任何一种中断（不管是高级还是低级）一旦得到响应，不会再被它的同级中断源所中断。如果某一中断源被设置为高优先级中断，在执行该中断源的中断服务程序时，则不能被任何其他的中断源的中断请求所中断。

        当不对其进行设置时，则按照默认优先级执行。如果我们只用到外部中断0的话，则不需要对其进行设置。默认优先级与中断号顺序相同。

特殊功能寄存器：TCON（timer controller）

TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

TCON寄存器中与中断系统有关各标志位功能如下：

TF1—定时器/计数器T1的溢出中断请求标志位。当启动T1计数后，T1从初值开始加1计数，当最高位产生溢出时，硬件 置TF1为“1”，向CPU申请中断，响应TF1中断时，TF1标志硬件自动清“0”，TF1也可由软件清“0”。

TF0—定时器/计数器T0溢出中断请求标志位，与TF1类似。

IE1—外部中断请求1中断请求标志位。

IE0—外部中断请求0中断请求标志位，与IE1类似。

IT1—选择外中断请求1为跳沿触发还是电平触发方式。0--电平触发方式，加到INT0*脚上的外中断请求输入信号为低电平有效，并把IE1置“1”。转向中断服务程序时，则由硬件自动把IE1清“0”。1--跳沿触发方式，加到INT1*脚上的外中断请求输入信号从高到低的负跳变有效，并把IE1置“1”。转向中断服务程序时，则由硬件自动把IE1清“0”。

IT0—选择外中断请求0为跳沿触发方式还是电平触发方式，与IT1类似。

  该寄存器允许位寻址，在编程时，如果只用到一个外部中断0，则我们只需要设置IT0从而确定外部中断0的触发方式 。

3.中断在编程中的函数

3.1 外部中断初始化函数

        功能是在主函数运行时，将需要用到的中断功能进行设置，使得响应的中断正常运行。例如：

        在该函数中，通过设置IT0使得外部中断0为边沿触发，设置EX0和EA使得外部中断0正常开启。

3.2 外部中断服务函数

        功能是在单片机响应中断后，去执行我们需要他执行的功能。注意，该函数内部不要设置返回值，通过不要写判断或循环等语句，可以通过设置全局标志的方式实现数据传递。例如：

        在该段程序中，我们定义了一个全局变量state_INT0，用于在中断响应后对该变量置一，从而可以在程序中通过对该变量进行查询，获知中断是否产生。编程时，需要注意中断服务函数后面需要加上关键字：interrupt X。X为该中断的中断号，外部中断０为０

4.代码参考

        代码效果：//设置按键S5进行中断操作，L1闪烁为主函数，L8常按亮为中断执行程序

//设置按键S5进行中断操作，L1闪烁为主函数，L8常按亮为中断执行程序

#include < REG52.h >
#include < INTRINS.h >

sbit S5 = P3^2;
sbit L1 = P0^0;
sbit L2 = P0^1;

void select_HC173 ( unsigned char channal )
{
	switch ( channal )
	{
		case 4:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0x80 ;
		break;
		case 5:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xa0 ;
		break;		
		case 6:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xc0 ;
		break;		
		case 7:
			P2 = ( P2 & 0x1f ) | 0xe0 ;
		break;		
	}
}

void Delay2ms ()
{
	unsigned char i,j;
	
	_nop_ ();
	_nop_ ();
	i=22;
	j=128;
	do 
	{
		while ( --j );
	}while ( --i );
}

void clean_shake ( unsigned char t )
{
	while ( t-- )
	{
		Delay2ms ();
	}
}

//========================================
void Init_INT0 ()
{
	IT0 = 1;
	EX0 = 1;
	EA = 1;
}

unsigned char state_INT0 = 0;
void Service_INT0 () interrupt 0
{
	state_INT0 = 1;
}

void LED_INT0 ()
{

	if ( state_INT0 == 1 )
	{
		L2 = 0;
		clean_shake ( 600000 );
		L2 = 1;
		clean_shake ( 600000 );
	}
	state_INT0 = 0;
	
}
		

//=========================================
	
void LED_L1_running ()
{
	select_HC173 ( 4 );
	L1 = 0;
	clean_shake ( 20 );
	L1 = 1;
	clean_shake ( 20 );
}

void main ()
{
	Init_INT0 ();
	while ( 1 )
	{
		LED_L1_running ();
		LED_INT0 ();
	}
}

5.编程思路的小点点

       中断的操作主要是涉及两个步骤：

1.对中断进行正确的初始化，并在主函数中运行初始化函数；

2.正确利用中断服务函数，要注意加上中断号，且其内部尽量减少程序语句。并且通过适当的方式将“中断产生”这个事件传递出来，从而进行执行。对于直接在中断服务函数中写入需要执行的程序，以及在中断服务中设置一个标志变量两种不同的方式，他们的对比如下：

        第一种方式：在中断服务函数中接入程序体，比较简洁。容易出现一个问题：中断前的代码和中断瞬间的代码同时执行，如主函数是L１闪烁，中断是Ｌ８灯闪烁，如果中断发生时L１正好亮了，那么Ｌ１会一直亮直到中断函数L８闪烁结束。

        第二种方式：在中断服务函数中修改标志变量的值，在外部函数中判断标志变量的值来决定是否执行中断程序。这种方式会将主函数与中断的运行函数拆成两个函数，就会在收到中断后等主函数结束当前阶段再进入中断状态，避免Ｌ１和Ｌ８同时亮的情况。注意标志变量要定义全局变量，中断服务函数主体尽可能减少操作量。

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