单片机编程中的中断知识，错过绝对后悔

这篇文章主要针对的是单片机编程中的中断知识。单片机编程其实很简单（就是C语言编程），难的是各种外围器件的学习，以及看懂芯片手册和对芯片进行初试化的操作。因为单片机编程中常常涉及到中断，要对各种寄存器进行操作。所以我统一罗列出来，方便后面编程时查阅。本篇不介绍单片机编程中的基本知识（包括c语言知识、单片机基础知识）。
注意：
Stc89c51/52单片机的P0口为开漏输出，若作为普通I/O口试，需要加上拉电阻，不然输出不了高电平。（注：P1、P2、P3都是准双向输出）





其中上拉电阻的作用：1、加大普通IO口的驱动能力。2、起到限流的作用。3、抵抗电磁干扰。 1、单片机时钟时序单位（晶振周期/拍节、状态、机器周期、指令周期）：




2、单片机最小系统组成5部分：单片机、晶振电路、复位电路、电源电路、下载电路






3、单片机引脚解释：单片机的40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈ 电源： ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V；⑵ VSS - 接地端；⒉ 时钟：XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。⒊ 控制线：控制线共有4根，⑴ ALE/PROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。⑵ PSEN：外ROM读选通信号。⑶ RST/VPD：复位/备用电源。① RST（Reset）功能：复位信号输入端。② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。⑷ EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源。① EA功能：内外ROM选择端。② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。⒋ I/O线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 一、中断简介：






1、89C51的中断系统有5个中断源 ，2个优先级，可实现二级中断嵌套。






！！注意：程序中涉及到中断时，这幅图非常有用，对中断的初始化基本就要安照这个图中从左到右进行寄存器的设置。这样中断才会工作。




2、中断寄存器

（1）定时器控制寄存器TCON：高位才与定时器有关，低位是外部中断相关的






IT0：外部中断0触发方式控制位。当IT0=0时，为电平触发方式（低电平有效）。当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。IE0：外部中断0中断请求标志位。Cpu检测到外部中断引脚存在中断请求信号时，硬件自动将IE0置1。注意：当IT0选择为边沿触发时，当CPU响应此中断时由硬件将IE0位清零。若IT0选择位电平触发时，则需要在中断服务程序中由软件将IE0清零。IT1：外部中断1触发方式控制位。同上IE1：外部中断1中断请求标志位。同上TR0、TR1是对定时器0/1进行启动控制的TF0：定时/计数器T0溢出中断请求标志位。当启动T0计数以后，T0从初值开始加1计数，计数器计数到最高位产生溢出时，由硬件自动将TF0置1，并向CPU发中断请求。当CPU响应此中断时，由硬件将TF0位清零。TF1：定时/计数器T1溢出中断请求标志位。同上  （2）串行口控制寄存器SCON






SM0、SM1：串行口工作方式选择位：




SM2：多级通信控制位。只有当串口工作与方式2/3时，该位才有意义。注意：若SM2=1，则串行口工作与方式2/3，此时只有当接收的第9位数据等于1，即RB8=1时，才将8位数据送入SUBF中去，并由硬件置RI=1产生中断请求，否则将接收的8位数据丢弃。然而当SM2=0时，不管接受的第9数据位为0/1，都将前8位数据送入SBUF，并使RI=1产生中断请求。REN：允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。TB8：在方式2或方式3中，是发送数据的第9位，可以用用户软件设定。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。在方式0和方式1中，该位未用到。RB8：在方式2或方式3中，是接收到数据的第9位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。TI：发送中断标志位。在方式0时，当串行发送第8位数据进入缓冲区SBUF时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。RI：接收中断标志位。在方式0时，当串行接收完第8位数据时，由内部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。 （3）中断允许寄存器IE：






EX0：外部中断0允许位；//值为0，禁止中断，值为1，允许中断。下面几个都是一样的。ET0：定时/计数器T0中断允许位； EX1：外部中断0允许位；ET1：定时/计数器T1中断允许位；ES： 串行口中断允许位；EA ：CPU中断允许（总允许）位。  （4）中断优先级控制寄存器IP：






PS：串行口优先级控制位；1：高优先级，0：低优先级PT0/PT1：定时器/计数器0/1中断优先级控制位；1：高优先级，0：低优先级 PX0/PX1：外部中断管0/1中断优先级控制位；1：高优先级，0：低优先级 注： 默认中断优先级





（5）电源控制寄存器PCON：






SMOD：串行口波特率倍增位。在串口方式1、方式2、方式3时，波特率与SMOD有关，当SMOD=1时，波特率提高一倍。系统复位时，SMOD=0。！！注意：如果以相同的波特率，用波特率加倍的方式比不加倍的方式计算的误差小。 二、定时器/计数器篇

1、定时器/计数器中断：用到的寄存器

（1）两个特殊功能寄存器TH0/TH1（高8位）和TL1/TL0（低8位）
（2）控制寄存器TCON（主要是高四位）





TF1：T1溢出中断请求标志位。TR1：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TF0：T0溢出中断请求标志位。TR0：T0运行控制位。 （3）工作方式寄存器TMOD：高四位是定时器T1工作字段，低四位为T0的工作字段










（1）寄存器每位详解：

——寄存器中第三位 C/T 是定时或者计数模式选择位。值等于0时，计数脉冲来自CPU内部，计数脉冲频率为时钟信号频率的12分频（即一个机器周期），为定时模式；值等于1时，计数脉冲来自与p3.4或p3.5相接的外部频率，此时为计数模式。
——GATE是启动方式控制位，值为1，则定时器启动由TCON寄存器中的TR0/TR1位和芯片的引脚INT0或INT1共同控制（双保险）。而值为0，则只受TCON寄存器中的TR0/TR1位控制。
*
注:定时器初值计算方法：TC=M-(T/TCY)，其中M:定时器/计数器的最大次数（与工作方式有关），T：我们需要定时器定时的时间。TCY：计数器计数脉冲的周期（晶振周期的12倍或者一个机器周期,若单片机晶振为12Mhz,则机器周期=（(1/12Mhz）12=1us)。TC：定时器需要预置的初值，当然从公式中知当TC=0时，即从预置初值0开始计数，定时时间T最大,最大TMAX为TCTCY。
**从而可以得出各种工作方式定时器的最大定时时间为：
工作方式0：Tmax=2^13 * 1us=8.192ms //其中的1us就是计数脉冲周期（机器周期）
工作方式1：Tmax=2^16 * 1us=65.536ms
工作方式2/3：Tmax=2^8 * 1us=0.256ms
所以在编程时，我们选择定时器时，要看是否在当前所选工作方式的量程内，不要出现这种情况：你要我1ms进入一次定时中断，而你又选择的工作方式2/3，这样超过它的量程。这样是不行的。
**
【注】：在编程中定时器/计数器的使用方法：

1.对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。2.根据要定时的时间，由公式计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。3.        中断方式时，打开定时器中断（ET0/ET1）及总中断EA。4.        使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数 三、外部中断篇

1、外部中断：用到的控制寄存器TCON（主要是低四位，高四位与定时器有关）：






1、IT0：外部中断0触发方式控制位。当IT0=0时，为电平触发方式（低电平有效）。当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。
2、IE0：外部中断0中断请求标志位。Cpu检测到外部中断引脚存在中断请求信号时，硬件自动将IE0置1。注意：当IT0选择为边沿触发时，当CPU响应此中断时由硬件将IE0位清零。若IT0选择位电平触发时，则需要在中断服务程序中由软件将IE0清零。
3、IT1：外部中断1触发方式控制位。同上
4、IE1：外部中断1中断请求标志位。同上
注：编程时外部中断的使用方法

1、设置IT0或IT1确定外部中断的触发方式；2、打开外部中断（EX0/EX1）及总中断EA。 四、串口中断篇

1、串口中断：用到的相关寄存器

（1）串口控制寄存器SCON，每位具体说明见前面分析。





（2）电源控制寄存器PCON，分析见前面。





注意：
1、 方式0总共8位（8位数据位）；方式1总共10位（1位起始位、8位数据位、1位停止位）；方式2和方式3总共11位（1位起始位、9位数据位（包括有一位TB8或RB8，需提前置好）、1位停止位）。如果有停止位，在串口调试助手中就要选择！
2、 串口中双方通信，就要确定好一个传送速率（波特率），波特率的计算要涉及到定时器的参与。所以在串口中断编程中既要设置串口的寄存器，还要设置选择的定时器的寄存器。
3、 一个小知识：除了往SBUF中发送数据给串口外，还可以使用printf的方式（前提引入#include的头文件）





4、 编程操作流程：
a)        设置串口的工作方式（SCON）。b)        设置计数器工作方式（TMOD）。c)        确定波特率是否加倍（PCON）。d)        根据波特率的计算公式，求出定时器/计数器的计数初值（TH0、TL0或TH1、TL1）。 5、 中断方式时，打开定时器中断（ET0/ET1）及总中断EA。
6、 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。
实例





注：上图中，因为定时器工作在方式2/方式3时，是8位自动重装，通常对TLX、THX初始化时装入相同的定时器/计数器初值，以便以相同的初值进行连续计数/定时。
2、波特率计算方法：

串口通信中引入：波特率的计算与串口的工作方式有关。
方式0的波特率 =  fosc/12   //（fosc为晶振频率）方式2的波特率 =（（2*SMOD）/64）· fosc 方式1的波特率 =（（2*SMOD）/32）·（T1溢出率）方式3的波特率 =（（2*SMOD）/32）·（T1溢出率）T1 溢出率 = fosc /{12×（256－X）}   //X表示定时器/计数器1的计数初值。 注：当串行口工作工作于方式1或3时，通常以定时器/计数器1工作于方式2，即8位重装计数初值方式，作为串口工作于方式1或3的波特率发生器。
溢出率为溢出周期的倒数。若计数初值为X（即从X开始计数），那么以工作在方式2的8位自动重装计数，则可以计数256，从而需要计数的位数为：256-X。这么多位数需要多少个机器周期呢？ 1/fosc易知为一个晶振周期（也就是拍节），12/fosc也就是一个机器周期（因为单片机中一个机器周期为12个晶振周期）。所以溢出的周期为：(12/fosc)*(256-X)。溢出率也就出来了。
通常使用定时器/计数器1工作与方式2作为波特率发生器，串口工作与方式1。是因为该方式具有自动重装计数初值功能，可避免反复重装计数初值带来的定时误差，使波特率更加稳定。按上述公式可以推得计数初值为：X=2^8-（(fosc *2^SOMD)/(32 * 12 * 波特率)）
小知识点：
无源和有源蜂鸣器的区别：
无源这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。
正是根据无源蜂鸣器的这一特点，可以通过控制给蜂鸣器引脚输入高低电平的时间，使蜂鸣器发出“哆啦咪法索拉稀”的声音，而有源蜂鸣器则不可以控制音频。
CH340芯片–>用于u***转串口；DS1302–低功耗实时时钟芯片。它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。