6.6 單片機(jī)中斷系統(tǒng)

中斷的產(chǎn)生背景

請?jiān)O(shè)想這樣一個場景：此刻我正在廚房用煤氣燒一壺水，而燒開一壺水剛好需要10分鐘，我是一個主體，燒水是一個目的，而且我只能時時刻刻在這里燒水，因?yàn)橐坏┧_了，溢出來澆滅煤氣的話，有可能引發(fā)一場災(zāi)難。但就在這個時候呢，我又聽到了電視里傳來《天龍八部》的主題歌，馬上就要開演了，我真想奪門而出，去看我最喜歡的電視劇。然而，聽到這個水壺發(fā)出的“咕嘟”的聲音，我清楚：除非等水燒開了，否則我是無法享受我喜歡的電視劇的。

這里邊主體只有一個我，而我要做的有兩件事情，一個是看電視，一個是燒水，而電視和燒水是兩個獨(dú)立的客體，它們是同時進(jìn)行的。其中燒水需要10分鐘，但不需要了解燒水的過程，只需要得到水燒開的這樣一個結(jié)果就行了，提下水壺和關(guān)閉煤氣只需要幾秒的時間而已。所以我們采取的辦法就是：燒水的時候，定上一個鬧鐘，定時10分鐘，然后我就可以安心看電視了。當(dāng)10分鐘時間到了，鬧鐘響了，此刻水也燒開了，我就過去把煤氣滅掉，然后繼續(xù)回來看電視就可以了。

這個場景和單片機(jī)有什么關(guān)系呢？

在單片機(jī)的程序處理過程中也有很多類似的場景，當(dāng)單片機(jī)正在專心致志的做一件事情（看電視）的時候，總會有一件或者多件緊迫或者不緊迫的事情發(fā)生，需要我們?nèi)リP(guān)注，有一些需要我們停下手頭的工作去馬上去處理（比如水開了），只有處理完了，才能回頭繼續(xù)完成剛才的工作（看電視）。這種情況下單片機(jī)的中斷系統(tǒng)就該發(fā)揮它的強(qiáng)大作用了，合理巧妙的利用中斷，不僅可以使我們獲得處理突發(fā)狀況的能力，而且可以使單片機(jī)能夠“同時”完成多項(xiàng)任務(wù)。

定時器中斷的應(yīng)用

在第五章我們學(xué)過了定時器，而實(shí)際上定時器一般用法都是采取中斷方式來做的，我是故意在第五章用查詢法，就是使用 if(TF0==1)這樣的語句先用定時器，目的是明確告訴同學(xué)們，定時器和中斷不是一回事，定時器是單片機(jī)模塊的一個資源，確確實(shí)實(shí)存在的一個模塊，而中斷，是單片機(jī)的一種運(yùn)行機(jī)制。尤其是初學(xué)者們，很多人會誤以為定時器和中斷是一個東西，只有定時器才會觸發(fā)中斷，但實(shí)際上很多事件都會觸發(fā)中斷的，除了“燒水”，還有“有人按門鈴”，“來電話了”等等。

標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)中控制中斷的寄存器有兩個，一個是中斷使能寄存器，另一個是中斷優(yōu)先級寄存器，這里先介紹中斷使能寄存器，如表6-1和表6-2所示。隨著一些增強(qiáng)型51單片機(jī)的問世，可能會有增加的寄存器，大家理解了我們這里所講的，其它的通過自己研讀數(shù)據(jù)手冊就可以理解明白并且用起來了。

表6-1 IE——中斷使能寄存器的位分配（地址 0xA8、可位尋址）

表 6-2 IE——中斷使能寄存器的位描述

中斷使能寄存器 IE 的位0～5控制了6個中斷使能，而第6位沒有用到，第7位是總開關(guān)?？傞_關(guān)就相當(dāng)于我們家里或者學(xué)生宿舍里的那個電源總閘門，而0～5位這6個位相當(dāng)于每個分開關(guān)。那么也就是說，我們只要用到中斷，就要寫 EA = 1 這一句，打開中斷總開關(guān)，然后用到哪個分中斷，再打開相對應(yīng)的控制位就可以了。

我們現(xiàn)在就把前面的數(shù)碼管動態(tài)顯示的程序改用中斷再實(shí)現(xiàn)出來，同時數(shù)碼管顯示抖動和“鬼影”也一并處理掉了。程序運(yùn)行的流程跟圖6-1所示的流程圖是基本一致的，但因?yàn)榧尤肓酥袛?，所以整個流程被分成了兩部分，秒計(jì)數(shù)和轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管顯示字符的部分還留在主循環(huán)內(nèi)，而動態(tài)掃描部分則移到了中斷函數(shù)內(nèi)，并加入了消隱的處理。下面來看程序：

#include <reg52.h>

sbit ADDR0 = P1^0;
sbit ADDR1 = P1^1;
sbit ADDR2 = P1^2;
sbit ADDR3 = P1^3;
sbit ENLED = P1^4;

unsigned char code LedChar[] = { //數(shù)碼管顯示字符轉(zhuǎn)換表
    0xC0, 0xF9, 0xA4, 0xB0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xF8,
    0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E
};
unsigned char LedBuff[6] = { //數(shù)碼管顯示緩沖區(qū)，初值 0xFF 確保啟動時都不亮
    0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF
};

unsigned char i = 0;  //動態(tài)掃描的索引
unsigned int cnt = 0;  //記錄 T0 中斷次數(shù)

void main(){
    unsigned long sec = 0;  //記錄經(jīng)過的秒數(shù)
    EA = 1;  //使能總中斷
    ENLED = 0;  //使能 U3，選擇控制數(shù)碼管
    ADDR3 = 1;  //因?yàn)樾枰獎討B(tài)改變 ADDR0-2 的值，所以不需要再初始化了
    TMOD = 0x01;  //設(shè)置 T0 為模式1
    TH0 = 0xFC;  //為 T0 賦初值 0xFC67，定時 1 ms
    TL0 = 0x67;
    ET0 = 1;  //使能 T0 中斷
    TR0 = 1;  //啟動 T0

    while (1){
        if (cnt >= 1000){  //判斷 T0 溢出是否達(dá)到1000次
            cnt = 0;  //達(dá)到1000次后計(jì)數(shù)值清零
            sec++;  //秒計(jì)數(shù)自加1

            //以下代碼將 sec 按十進(jìn)制位從低到高依次提取并轉(zhuǎn)為數(shù)碼管顯示字符
            LedBuff[0] = LedChar[sec%10];
            LedBuff[1] = LedChar[sec/10%10];
            LedBuff[2] = LedChar[sec/100%10];
            LedBuff[3] = LedChar[sec/1000%10];
            LedBuff[4] = LedChar[sec/10000%10];
            LedBuff[5] = LedChar[sec/100000%10];
        }
    }
}
/* 定時器0中斷服務(wù)函數(shù) */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    TH0 = 0xFC;  //重新加載初值
    TL0 = 0x67;
    cnt++;  //中斷次數(shù)計(jì)數(shù)值加1

    //以下代碼完成數(shù)碼管動態(tài)掃描刷新
    P0 = 0xFF;
    //顯示消隱
    switch (i){
        case 0: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[0]; break;
        case 1: ADDR2=0; ADDR1=0; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[1]; break;
        case 2: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[2]; break;
        case 3: ADDR2=0; ADDR1=1; ADDR0=1; i++; P0=LedBuff[3]; break;
        case 4: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=0; i++; P0=LedBuff[4]; break;
        case 5: ADDR2=1; ADDR1=0; ADDR0=1; i=0; P0=LedBuff[5]; break;
        default: break;
    }
}

大家可以先把程序抄下來，編譯下載到單片機(jī)里運(yùn)行，看看實(shí)際效果。是否可以看到，近乎完美的顯示效果經(jīng)過我們的努力終于做成功了。下面我們還要再來解析一下這個程序。

在這個程序中，有兩個函數(shù)，一個是主函數(shù)，一個是中斷服務(wù)函數(shù)。主函數(shù) main()我們就不用說了，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)一下中斷服務(wù)函數(shù)，它的書寫格式是固定的，首先中斷函數(shù)前邊 void 表示函數(shù)返回空，即中斷函數(shù)不返回任何值，函數(shù)名是 InterruptTimer0()，這個函數(shù)名在符合函數(shù)命名規(guī)則的前提下可以隨便取，我們?nèi)∵@個名字是為了方便區(qū)分和記憶，而后是 interrupt 這個關(guān)鍵字，一定不能錯，這是中斷特有的關(guān)鍵字，另外后邊還有個數(shù)字1，這個數(shù)字1怎么來的呢？我們先來看表6-3。

表6-3 中斷查詢序列

這個表格同樣不需要大家記住，需要的時候過來查就可以了。我們現(xiàn)在看第二行的 T0 中斷，要使能這個中斷那么就要把它的中斷使能位 ET0 置1，當(dāng)它的中斷標(biāo)志位 TF0 變?yōu)?時，就會觸發(fā) T0 中斷了，那么這時就應(yīng)該來執(zhí)行中斷函數(shù)了，單片機(jī)又怎樣找到這個中斷函數(shù)呢？靠的就是中斷向量地址，所以 interrupt 后面中斷函數(shù)編號的數(shù)字 x 就是根據(jù)中斷向量得出的，它的計(jì)算方法是 x*8+3=向量地址。當(dāng)然表中都已經(jīng)給算好放在第一欄了，我們可以直接查出來用就行了。到此為止，中斷函數(shù)的命名規(guī)則我們就都搞清楚了。

中斷函數(shù)寫好后，每當(dāng)滿足中斷條件而觸發(fā)中斷后，系統(tǒng)就會自動來調(diào)用中斷函數(shù)。比如我們上面這個程序，平時一直在主程序 while(1)的循環(huán)中執(zhí)行，假如程序有100行，當(dāng)執(zhí)行到50行時，定時器溢出了，那么單片機(jī)就會立刻跑到中斷函數(shù)中執(zhí)行中斷程序，中斷程序執(zhí)行完畢后再自動返回到剛才的第50行處繼續(xù)執(zhí)行下面的程序，這樣就保證了動態(tài)顯示間隔是固定的 1 ms，不會因?yàn)槌绦驁?zhí)行時間不一致的原因?qū)е聰?shù)碼管顯示的抖動了。