ARM嵌入式学习（二） --- 入门51（中断）

类型	说明
悬空输入	电平不确定，容易受干扰
上拉输入	内部接上拉电阻，默认高电平
下拉输入	内部接下拉电阻，默认低电平
模拟输入	用于ADC采集模拟信号

1.3 GPIO输出类型

类型	说明
推挽输出	可输出强高电平和强低电平
开漏输出	只能输出低电平，高电平需外接上拉电阻

1.4 示例：检测P3_2是否为低电平

复制代码

if ((P3 & (1 << 2)) == 0) {
    // P3_2 为低电平
}

二、中断系统

2.1 中断的概念

中断是指CPU正在执行任务时，收到更紧急的任务请求，暂停当前任务，转而去处理紧急任务，处理完后再返回原任务继续执行。

2.2 中断源

51单片机共有5个中断源：

外部中断0（INT0）
外部中断1（INT1）
定时器0
定时器1
串口

2.3 中断优先级与嵌套

CPU会根据中断优先级决定先处理哪个中断
51单片机支持最多两层中断嵌套（arm不能嵌套）

2.4 中断向量表

本质上是一个数组，数组中存放的是中断服务函数的入口地址
中断向量：中断向量表中各中断服务函数的标号

2.5 中断处理流程

中断源发起请求

检查中断是否开启、是否被屏蔽

比较优先级

保护现场（保存当前寄存器）

执行中断服务函数

恢复现场，继续执行原任务

2.6 示例：外部中断0初始化和使用

1.查手册看外部中断默认是什么电平触发：

可以得知外部中断0是低电平触发，所以先把外部中断的引脚拉高，查看开发板原理图，找到INT0对应的引脚即P3.2

2.打开中断总开关：

寄存器IE的第八位和第1位置为1

3.选择外部中断0类型

有低电平触发和下降沿触发：

选择下降沿触发，只需要检测一下，而不是一直检测（低电平触发的话只要是低电平就会一直触发中断）

4.初始化代码示例：

复制代码

//初始化
void int0_init(void)
{
    //外部中断引脚拉高
     P3 |= (1<<2);
    //打开CPU中断总开关
    IE |= (1<<7);
    //打开外部中断开关
    IE |= (1<<0);
    //选择外部中断0类型
    TCON |= (1<<0);
}

5.外部中断0的使用：

外部中断对应按键K3

初始化按键：

复制代码

void key_init(void)
{
    
    P3 |= (0x0F <<0);//按键初始化0000 1111 
}

按下按键即触发中断，然后写一个中断函数

注意 interrupt 0一定要写在函数旁边（中断向量表，这个会把我写的函数对应到系统指定的中断0函数中去）

复制代码

void int0_handler(void)		   interrupt 0	//向量0
{
	g_n++ ;
}

三、定时器

3.1 定时器的作用

定时器能够产生一个精准的定时 ，对时序要求严格（高电平和低电平的时间必须是

精准的），常用于延时、PWM生成、计数等场景。

这里简要介绍一下时序图：

3.2 模式选择：

8位自动重装定时器:实际参与计数的只有TL0，当溢出后会将TH0的值再重新装回到TL0

这里选择的定时器模式是16位自增型计数器，从初值开始计数，溢出时触发中断。

计数范围：0 ~ 65535
计数频率 = 晶振频率 / 12（STC8952RC的晶振频率过大，所以用了12分频器）
计数一次时间 = 1 / 计数频率

示例：1ms定时器：

晶振频率：11.0592MHz（STC8952RC）

工作频率：11.0592MHz / 12 = 0.9216MHz

计数一次时间：1 / 0.9216MHz ≈ 1.085μs

1ms所需计数次数：1000μs / 1.085μs ≈ 922

所以初值设置为：65535 - 922 = 64613

3.3 定时器0的初始化和使用：

1.首先将定时器TMOD寄存器的低四位置为0（高四位是定时器1）：

复制代码

// 1. 将TMOD寄存器低4位清零
	TMOD &= ~(0x0F << 0);

2.开始设置定时器工作模式:16位定时器

复制代码

// 2. 设置定时器工作模式:16位定时器
	TMOD |= (1 << 0);

3.设置计算出的定时器0初值

复制代码

	// 3. 设置定时器初值	  64613
	TH0 = g_i >> 8;
	TL0 = g_i;

//TH0是存低四位的数据，TL0是存高四位的数据

4.开启三个开关

开启定时器计数

CPU响应所有中断(总开关)

允许定时器0产生中断(子开关)

复制代码

  // 4. 开启定时器计数
	TCON |= (1 << 4);

	// 5. CPU响应所有中断(总开关)
	IE |= (1 << 7);

	// 6. 允许定时器0产生中断(子开关)
	IE |= (1 << 1);

5.示例定时器0初始化和使用：

复制代码

// 定时器0初始化函数
void timer0_init(void)
{
	// 1. 将TMOD寄存器低4位清零
	TMOD &= ~(0x0F << 0);          

	// 2. 设置定时器工作模式:16位定时器
	TMOD |= (1 << 0);

	// 3. 设置定时器初值	  64613
	TH0 = g_i >> 8;
	TL0 = g_i;

    // 4. 开启定时器计数
	TCON |= (1 << 4);

	// 5. CPU响应所有中断(总开关)
	IE |= (1 << 7);

	// 6. 允许定时器0产生中断(子开关)
	IE |= (1 << 1);
}

当计数到溢出后触发中断，随后执行中断函数：

复制代码

// 外部中断0服务函数
void timer0_handler(void) 	interrupt 1
{
	TH0 = g_i >> 8;  //一定要复位初值，不然定时器触发一次中断后，不会再次触发
	TL0 = g_i;
	   	
  	P2 ^= (1<<5);
}

注意：一定要复位初值，不然定时器触发一次中断后，不会再次触发

四、PWM与蜂鸣器

4.1 PWM简介

PWM（脉冲宽度调制） 脉冲宽度调制，能够产生一个方波，能够让引脚电平周期性发生变化

周期：一个方波所经历的时间（从上升沿/下降沿到下一个上升沿/下降沿）
占空比：高电平在一个周期内所占的比例

4.2 应用：无源蜂鸣器发声

无源蜂鸣器需要外部提供震荡信号才能发声。通过PWM可以控制其音调和音量。

特性	有源蜂鸣器	无源蜂鸣器
内部结构	内置振荡源（多谐振荡器）	没有振荡源，只有线圈和磁铁
驱动方式	通电即响（直流电压）	需要PWM方波驱动（交流信号）
频率控制	固定频率（不可变）	可通过PWM频率改变音调
声音特点	单一频率，声音单调	可发出不同音调，甚至音乐
PDF中描述	"通电后会持续发出固定频率声音"	"通电后不会发出声音，需要给定一个震荡"

4.3 示例：输出200Hz方波，占空比50%

周期 = 1 / 200Hz = 0.005s

半个周期 = 0.0025s（到半个周期时定时器0中断触发后翻转电平）

计数次数 = 0.0025s / 1.085μs ≈ 2304（1.085us数值如何得出看上面定时器1ms实现）

初值 = 65535 - 2304 = 63231

在定时器中断中函数中翻转蜂鸣器引脚电平，即可输出200hz方波：

复制代码

// 定时器0服务函数
void timer0_handler(void) 	interrupt 1
{
	TH0 = g_i >> 8; //填蜂鸣器的频率所算出来的初值
	TL0 = g_i;
	   	
  	P2 ^= (1<<5);
}

五、总结

通过本文，我们系统梳理了51单片机的几个核心模块：

GPIO：输入输出基础
中断：提升系统响应能力
定时器：精准控制时间
PWM：实现波形输出与控制

这些知识点是嵌入式开发的入门必修课，理解它们之后，你将能更轻松地阅读芯片手册、编写底层驱动，甚至开发完整的嵌入式系统。