【51单片机系列】C51中的中断系统扩展实验

本文是关于51单片机中断系统的扩展实验。

一、 扩展实验一：使用外部中断0控制蜂鸣器，外部中断1控制直流电机

外部中断扩展实验一实现的功能：使用外部中断0控制蜂鸣器发声/不发声，外部中断1控制直流电机转动/停止。

由蜂鸣器的内容可以知道，蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器；蜂鸣器有两个管脚，要使蜂鸣器发声，需要有电流通过蜂鸣器，即管脚一端接正极，管脚另一端接负极。有源蜂鸣器只需给一定的电压即可发声，无源蜂鸣器需要一定频率的脉冲才可发声。这里设计了两种蜂鸣器，都由外部中断0控制。

直流电机的驱动方式与蜂鸣器类似。

proteus中硬件设计如下，为显示蜂鸣器的发声，这里使用了一个LED显示发声与否。蜂鸣器的一端连接到电源，另一端经过ULN2003芯片连接P1.5口，当P1.5=0时蜂鸣器发声；直流电机的一端连接到电源，另一端经过ULN2003连接到P1.0口，当P1.0=0时电机转动。为体现中断，使用独立按键模块连接到P3.2和P3.3口，当按键按下，蜂鸣器发声或电机转动。

软件设计如下：

/*实现功能：外部中断0控制蜂鸣器发声，外部中断1控制直流电机转动- 与外部中断0和外部中断1有关的有两个寄存器IE和TCON，- IE是中断允许控制寄存器，TCON是中断请求标志寄存器。- IE中包括了- 总中断允许位(EA)- 外部中断0/1允许位(EX0/EX1)- 定时器0/1允许位(ET0/ET1)- 串口中断允许位(ES);- TCON中的低四位是外部中断允许和触发方式控制位，包括了- IT0/IT1是外部中断0/1触发方式控制位，0表示低电平触发，1表示下降沿触发；- IE0/IE1是外部中断0/1请求标志位[2023-12-19] zoya
*/#include "reg52.h"
#include "typedef.h"
#include "Delay.h"sbit BEEP = P1^5;
sbit MOTOR = P1^0;
sbit CTR_INT0 = P3^2;
sbit CTR_INT1 = P3^3;/*************************************************************************
* 函数名：		IntInit
* 函数功能：	外部中断0/1初始化，设置中断触发方式为边沿触发
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void IntInit()
{// 1. 设置中断触发方式IT0=1;IT1=1;// 2. 打开外部中断0/1EX0=1;EX1=1;// 3. 打开总中断EA=1;
}void main()
{MOTOR=0;BEEP=0;IntInit(); while(1);
}/*************************************************************************
* 函数名：		Int0
* 函数功能：	外部中断0中断服务函数，
* 						控制蜂鸣器发声
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Int0() interrupt 0
{delayms(10);  // 按键延时消抖if(0 == CTR_INT0){BEEP = ~BEEP;}
}/*************************************************************************
* 函数名：		Int1
* 函数功能：	外部中断1中断服务函数，
* 						控制直流电机转动
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Int1() interrupt 2
{delayms(10);  // 按键延时消抖if(0 == CTR_INT1){MOTOR=~MOTOR;}
}

仿真结果：

二、扩展实验二：修改定时器初值，设定3秒钟的定时时间让LED模块闪烁

如何计算定时器初值？

以使用12MHz的晶振频率计算。如果使用的是12MHz晶振，单片机内部的时钟频率为12分频即12/12MHz=1MHz；那么对应的机器周期为1/1MHz=1us。即使用12MHz晶振的机器周期为1us。

如果要定时1ms，需要计数1ms/1us=1000个，定时器使用方式1工作，那么初值为$2^{16}-1000=64536$ = 0xFC18。即初值THx=0xfc,TLx=0x18。

如果要定时1s，可以通过初值设置定时1ms，当定时结束重新赋初值，并设定一个全局变量累计定时1ms的次数，当该全局变量累计1000次时表示定时1s。

如果要设定3s时间，可以通过初值设定定时3ms，其它同定时1ms。定时3ms需要计数3ms/1us=3000，定时器使用方式1工作，初值为$2^{16}-3000$ = 62536 = 0xF448，即初值THx=0xF4,TLx=0x48。

该实验在前面使用示例的基础上更改计数初值即可实现定时3s实现LED模块的闪烁。proteus中设计LED模块如下，定时器模块在单片机内部。

软件设计如下：

/*实现功能：定时器0定时3s实现LED模块亮灭- 与定时/计数器工作有关的寄存器有IE、TCON、TMOD、THx、TLx- IE是中断允许控制寄存器，TCON是中断请求标志寄存器，TMOD是定时/计数器工作方式寄存器- THx和TLx是计数初值赋值寄存器。- IE中包括了- 总中断允许位(EA)- 外部中断0/1允许位(EX0/EX1)- 定时器0/1允许位(ET0/ET1)- 串口中断允许位(ES);- TCON中的高四位用于控制定时/计数器的启动和中断申请，包括TR0/1、TF0/1- TR0/TR1是T0/T1运行控制位，TR0=1时开始工作，TR0=0时停止工作，TR1与TR0类似；- TF0/TF1是T0/T1溢出中断请求标志位，溢出时由硬件自动置位，CPU响应中断后由硬件自动清0可随时查询该位状态，也可软件置1或清0.- TMOD高四位控制T1，低四位控制T0，高四位和低四位分别为有GATE、C/T、M1M0- GATE是门控位，- GATE=0表示不受外部中断信号影响，仅TR0/TR1控制定时/计数器工作，- GATE=1表示受外部中断信号影响，即TR0/TR1+INT0控制定时/计数器工作- C/T是定时/计数器模式选择位，C/T=0为定时模式，C/T=1为计数模式；- M1M0是工作方式设置位，有四种方式：00 01 10 11[2023-12-20] zoya
*/#include "reg52.h"
#include "typedef.h"
#include "Delay.h"#define GPIO_LED P2
/*************************************************************************
* 函数名：		Timer0Init
* 函数功能：	定时器0初始化，工作方式1定时3ms，仅TR0启动或停止计数
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Timer0Init()
{// 1. 设置工作方式1，仅TR0控制TMOD |= 0x01;// 2. 设置定时3ms的初值，0xf448TH0 = 0xf4;TL0 = 0x48;// 3. 打开中断允许位EA = 1;ET0 = 1;// 4. 置位TR0，开始计数TR0 = 1;
}void main()
{Timer0Init(); while(1);
}/*************************************************************************
* 函数名：		Timer0
* 函数功能：	定时器0中断服务函数，定时3s控制LED模块亮灭
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Timer0() interrupt 1
{static u16 i;// 重新赋初值TH0 = 0xf4;TL0 = 0x48;i++;if(1000 == i){i=0;GPIO_LED = ~GPIO_LED;}
}

仿真结果：

三、扩展实验三：使用定时器1和数码管设计一个数字时钟

定时器的设置参考扩展实验二。

数字时钟采用24小时制，显示使用“00-00-00”格式。

这里数码管使用一个八位一体的共阴极数码管，使用芯片74HC138控制数码管的位选，使用芯片74HC245控制数码管的段选；P0口控制74HC245的输入，P2.2 ~ P2.4控制74HC138的输入。proteus设计如下：

软件设计如下：

/*实现功能：定时器1和数码管设计一个数字时钟- 与定时/计数器工作有关的寄存器有IE、TCON、TMOD、THx、TLx- IE是中断允许控制寄存器，TCON是中断请求标志寄存器，TMOD是定时/计数器工作方式寄存器- THx和TLx是计数初值赋值寄存器。- IE中包括了- 总中断允许位(EA)- 外部中断0/1允许位(EX0/EX1)- 定时器0/1允许位(ET0/ET1)- 串口中断允许位(ES);- TCON中的高四位用于控制定时/计数器的启动和中断申请，包括TR0/1、TF0/1- TR0/TR1是T0/T1运行控制位，TR0=1时开始工作，TR0=0时停止工作，TR1与TR0类似；- TF0/TF1是T0/T1溢出中断请求标志位，溢出时由硬件自动置位，CPU响应中断后由硬件自动清0可随时查询该位状态，也可软件置1或清0.- TMOD高四位控制T1，低四位控制T0，高四位和低四位分别为有GATE、C/T、M1M0- GATE是门控位，- GATE=0表示不受外部中断信号影响，仅TR0/TR1控制定时/计数器工作，- GATE=1表示受外部中断信号影响，即TR0/TR1+INT0控制定时/计数器工作- C/T是定时/计数器模式选择位，C/T=0为定时模式，C/T=1为计数模式；- M1M0是工作方式设置位，有四种方式：00 01 10 11使用一个八位一体的共阴极数码管显示时间，74HC138芯片控制数码管的位选，74HC245控制数码管的段选。[2023-12-20] zoya
*/#include "reg52.h"
#include "typedef.h"
#include "Delay.h"#define GPIO_DISPLAY P0
sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;// 共阴极数码管的码表，0-9以及:
u8 code smg[] = {0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f, 0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07, 0x7f, 0x67, 0x40};static u16 h, m, s;/*************************************************************************
* 函数名：		Timer0Init
* 函数功能：	定时器0初始化，工作方式1定时3ms，仅TR0启动或停止计数
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Timer1Init()
{// 1. 设置工作方式1，仅TR0控制TMOD |= 0x10;// 2. 设置定时1ms的初值，0xFC18TH1 = 0xFC;TL1 = 0x18;// 3. 打开中断允许位EA = 1;ET1 = 1;// 4. 置位TR1，开始计数TR1 = 1;
}void DigDisplay()
{LSA=0; LSB=0; LSC=0; GPIO_DISPLAY = smg[h/10];delayms(1);LSA=1; LSB=0; LSC=0; GPIO_DISPLAY = smg[h%10];delayms(1);LSA=0; LSB=1; LSC=0; GPIO_DISPLAY = smg[10];delayms(1);LSA=1; LSB=1; LSC=0; GPIO_DISPLAY = smg[m/10];delayms(1);LSA=0; LSB=0; LSC=1; GPIO_DISPLAY = smg[m%10];delayms(1);LSA=1; LSB=0; LSC=1; GPIO_DISPLAY = smg[10];delayms(1);LSA=0; LSB=1; LSC=1; GPIO_DISPLAY = smg[s/10];delayms(1);LSA=1; LSB=1; LSC=1; GPIO_DISPLAY = smg[s%10];delayms(1);
}void main()
{GPIO_DISPLAY = 0x00;Timer1Init(); while(1){DigDisplay();}
}/*************************************************************************
* 函数名：		Timer1
* 函数功能：	定时器1中断服务函数，控制数码管显示
* 输入：			void
* 输出：			void
**************************************************************************/
void Timer1() interrupt 3
{static u16 j;// 重新赋初值TH1 = 0xFC;TL1 = 0x18;j++;if(1000 == j){j=0;s++;if(60 == s){s=0; m++;if(60 == m){m=0; h++;if(24 == h){h=0;}}}}
}

仿真结果：