【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。

文章目录 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模块闪烁三、扩展实验三：使用定时器1和数码管设计一个数字时钟

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0/1 EX0=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 2^{16}-1000 = 64536 216−1000=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 2^{16} - 3000 216−3000 = 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，0xf448 TH0 = 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，0xFC18 TH1 = 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：