单片机外部中断详解及程序

单片机在自主运行的时候一般是在执行一个死循环程序，在没有外界干扰（输入信号）的时候它基本处于一个封闭状态。比如一个电子时钟，它会按时、分、秒的规律来自主运行并通过输出设备（如液晶显示屏）把时间显示出来。在不需要对它进行调校的时候它不需要外部干预，自主封闭地运行。如果这个时钟足够准确而又不掉电的话，它可能一直处于这种封闭运行状态。但事情往往不会如此简单，在时钟刚刚上电、或时钟需要重新校准、甚至时钟被带到了不同的时区的时候，就需要重新调校时钟，这时就要求时钟就必须具有调校功能。因此单片机系统往往又不会是一个单纯的封闭系统，它有些时候恰恰需要外部的干预，这也就是外部中断产生的根本原由。
实际上在第二个示例演示中，就已经举过有按键输入的例子了，只不过当时使用的方法并不是外部中断，而是用程序查询的方式。下面就用外部中断的方法来改写一下第二个示例中，通过按键来更改闪烁速度的例子（第二个例子）。电路结构和接线不变，仅把程序改为下面的形式。
#include
unsigned int t=500; //定义一个全局变量t，并设定初始值为500次
//===========延时子函数，在8MHz晶振时约1ms=============
void delay_ms(unsigned int k)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i{
for(j=0;j<1140;j++)
;
}
}
//============主函数==================================
void main( void )
{
DDRB = 0xFF; //设置端口B为输出方向
PORTB = 0xFF; //设置端口B的输出为全高电平
DDRD = 0x00; //设置端口D为输入方向
PORTD = 0xFF; //设定端口D为内部上拉方式，无信号输入时处于高电平状态
MCUCR = 0x0A; //设定INT0、INT1为下降沿触发
GICR = 0xC0; //使能INT0、INT1中断
SREG = 0x80; //使能总中断
while(1)
{
PORTB = 0x55; //让接在端口B上的LED显示01010101
delay_ms(t); //延时t个ms
PORTB = 0xAA; //让接在端口B上的LED显示01010101
delay_ms(t); //延时t个ms
}
}
//============中断函数(外部0)==========================
#pragma vector = INT0_vect
__interrupt void INT0_Server(void)
{
t = 100; //设定t的值为100次
}
//============中断函数(外部1)==========================
#pragmavector= INT1_vect
__interrupt void INT1_Server(void)
{
t = 500; //设定t的值为500次
}
把上述程序进行编译并下载到单片机中，可以看到结果与第二个示例中的完全一致。下面就来分析一下键盘中断的程序原理。
在分析程序之前，先来了解一下什么叫“外部中断”。前面已讲述过，在没有打扰的情况下，单片机的程序在封闭状态下自主运行，但如果在某一时刻需要响应一个外部事件（比如有按键被按下），这时就需要用外部中断。具体来讲，外部中断就是在单片机的一个引脚上，由于外部因素导致了一个电平的变化（比如由高变低），而通过捕获到这个变化，单片机内部自主执行的程序就被暂时打断，转而去执行相应的中断处理程序，执行完后又回到原来中断的地方继续执行原程序。这个引脚上的电平变化，就申请了一个外部中断事件，而这个能申请外部中断的引脚就是外部中断的触发引脚。在上面的例子中，可以看到两个按键S1、S2被接到了ATMega16的PD3和PD2引脚，而这两个引脚正是该单片机的两个外部中断（INT1和INT0）的触发引脚（第二功能）。当按键没有按下时，这两个引脚都为高电平（执行过PORTD=0xFF），当按键被按下时，引脚电平跳变为低电平，这时若单片机设置成允许中断申请，就会触发外部中断事件，从而转去执行中断服务程序。明白了这个过程之后，接下来就可以分析程序了。
程序执行后，主程序就一直在不停的运行while(1)内的这个死循环，让LED以t=500ms的初始值来交替闪烁，直到有外部中断来打断它。假设某一时刻按键S2被按下，这时由于引脚PD2上的电平突然被拉低，申请了一个外部中断0（INT0），这时的程序就转去执行外部中断0的中断服务程序（即__interrupt void INT0_Server(void)函数）。这时全局变量t的值被该函数重新赋值为100（即延时为100ms），完成后又回到主函数中的while(1)内去继续执行，因此LED闪烁的速度就变快了。
观察程序可看出，如果没有中断去调用中断服务子程序，在主程序中是没有语句去调动它的。也就是说如果没有外部中断，中断服务子程序（即__interrupt void INT0_Server(void)函数）是永远不会被执行的。这也说明，中断服务子程序是一类特殊的子程序，它不能被主程序调用，只能被中断申请调用。因此，中断服务子程序有它固定的格式和写法。在不同的编译系统中的写法不完全一样，下面给出IAR下的中断服务子程序的格式。
#pragmavector= INT0_vect
__interrupt void INT0_Server(void)
{
中断服务程序代码
}
以上是固定格式，除斜体部分外，其余部分不可更改。斜体部分中的INT0_vect表示中断的向量号，不同的中断名称不一样（原型在头文件iom16.h中）。斜体部分中的INT0_Server是中断函数的名称，是由开发者自己定义的。虽然可以自定义，但名称还是要取得“见名知义”，这样一看就知道是什么中断服务了。