含中断响应的单片机模块化编程方法论文

Modular Programming Method of Single Chip Microcomputer with Interrupt Response

CAO Dean
（The Open University of Guangdong(Guangdong Polytechnic Institute), Guangzhou Guangdong 510091）
 

【Abstract】： The interrupt function is the technical basis for the 51 series single-chip microcomputer to achieve multitasking. Modular programming is a method often used in the programming of actual complex single-chip microcomputer systems. This article introduces and demonstrates the processing method of interrupt response function under the C language modular programming mode of single-chip microcomputer.

【Key words】： microcontroller;modular programming;interrupt response

0 引言

模块化编程是指在进行程序设计时，  按照“高内聚、 低耦合”的原则，将一个大程序按照功能划分为若干小 程序模块，每个小程序模块由一个 .c 文件和一个 .h 文 件的组成。主函数（main() 函数）若要调用某个模块 中的函数，只需将对应 .c 文件添加到工程中，并在主 程序文件（包含 main() 函数的 .c 文件）  中包含这些模 块的头文件。在模块化编程方法中，主函数文件比较简 洁，可读性强。模块化编程可以非常方便的使用一些程 序模块来组建自己的具体程序，  如 I2C 协议函数、矩阵 键盘扫描函数、1602 液晶驱动函数、DS18B20 温度传感 器驱动函数等，模块化编程提高了代码的重用率。如果 不用模块化编程方式，而是把这些函数及相关代码都写 到主函数文件中，将会降低程序文件的可读性和可维护性。在程序设计中，当程序比较小或者功能比较简单的 时候，一般没必要采用模块化编程，但是，当程序功能 复杂、涉及的资源较多、代码比较长的时候，模块化编 程就能体现它的优越性了。

文献 [1-3] 介绍了模块化编程方法及操作细节，文献 [4]主要介绍了单片机模块化编程的优点。至于单片机模块 化编程方法中，中断函数的处理问题以上文献都没有提 到。一般教材中 [5] ，如果涉及到模块化编程内容的介绍， 对于中断响应函数的处理也仅仅只是放在主函数文件 中。本文将通过简单实例，介绍和演示单片机 c 语言模 块化编程方式下中断响应函数的处理方法。
 

1 含中断响应的单片机模块化编程方法

中断指的是允许正常运行的程序被某些紧急事件 所打断的机制，有了中断，  CPU 可以专心运行主程序， 同时又不会错过某些重要事件。51 单片机的中断源有 外部中断、定时器中断、串口中断。当单片机开启了中 断允许，并且检测到了相关的中断请求标志位被置位， 单片机将自动跳转到对应的地址开始执行程序代码，或 者说是自动去执行对应的中断响应函数，这就是中断响应函数不需要 main() 函数调用的原因。因此，我们看 到中断响应函数是写在 main() 函数之外，也没有被任 何其他函数调用。

由于中断响应函数主要用来处理一些简单的任务， 如改变某个变量的值，因此代码一般不太长，这种情况下，即使将中断响应函数放在主函数文件中，对其可读性也没什么影响。尽管如此，但是中断响应函数是否能象其他普通函数一样保存在别的 .c 文件中从而使得主函数文件更加简洁？  我们通过实验发现，  keil 集成开发环境下确实是可以这样处理的。中断响应函数可以单独放在某个 .c 文件中，或者作为某个 .c 文件的一部分。对于多个中断响应的情况，除了上述特点外，多个中断响应函数还可以同时放在一个 .c 文件中。因此，模块化编程方式中，中断响应函数保存在哪个文件文件完全是由用户确定的，并不是一定要放在主程序文件中。

2 含中断响应的单片机模块化编程实例

2.1 单个中断响应函数情况

单个中断响应案例：在 proteus 中的仿真电路如下图 1 所示，  发光二极管 D1 正端连接电源，  负端通过电阻 R1 接到 51 单片机的 P3.0 引脚。通过编程使 D1 亮1 秒，熄灭 1 秒…，不断闪烁。程序设计思路：采用定时计数器 0 工作方式 1，计时时长 1ms。定时计数器计满溢出，进入中断服务程序，若计满 1s，则将 P3.0 引脚电平取反。图 2，图 3 分别是 keil c 中对应的主函数文件，以及中断响应函数的 .c 文件。这里中断响应函数单独占一个文件，该文件中除了中断响应函数，没有别的自定义函数。
                                                      

从以上 keil 开发环境的截图可以看到，中断响应函 数所在的 T0_interrupt.c 文件要添加到工程当中，主 函数文件不需要对中断响应函数 void T0_interrupt() interrupt 1 声明。另外，这里中断函数后面省略了using n 修饰符，增加的话结果也一样是正确的。
 

 

为了测试中断服务程序可以保存在其他 .c 文件中， 这里将定时器计数器 0 中断初始化相关的代码组成一 个无参函数 initial()，  并将这个函数保存在 interrupt. c 中，  定时计数器 0 的中断响应函数也保存在这个文件 中。图 4，图 5 分别为对应的主函数文件及包含中断响 应函数的文件。
 

 

为了节省篇幅，图 5 中将中断初始化函数、中断 响应函数“折叠”了。从以上 keil 开发环境的截图可 以看到，中断响应函数既可以象前面介绍的单独作为一 个 .c 文件存放，也可以放在某个 .c 文件的中，单片机系统总是能找到这个中断响应函数，与存放的 .c 文件的名称无关，  只与中断响应函数名称 void T0_interrupt()interrupt 1 相关。从这里也可以看到，如果把中断初始化及中断响应函数保存在同一 .c 文件中，更能体现模块化编程思想中的“高内聚、低耦合”的原则和特点。
 

 

2.2 多个中断响应函数情况

这里以两个中断响应函数情况进行实验： 仿真电 路如图 6，该图是在图 1 的基础上增加了单片机 P3.1， P3.2 引脚的连接电路。通过编程使 D1 亮 1 秒，熄灭 1 秒…，不断闪烁；D2 的亮灭由开关 S1 控制，即每按一次 S1，  D2 的状态改变一次。程序设计思路：D1 亮 灭的控制与图 1 中相同；开关 S1 状态的检测采用外部 中断 0 的方式，  当按键被按下引起外部中断 0 的中断请 求，在中断响应程序中改变 P3.1 引脚电平状态，从而 改变 D2 亮灭状态。
这里给出两个中断响应函数和一个其他函数保存在 一个 .c 文件的情况，如图 7 所示，其中 delay.c 是考虑 按键抖动的延时子程序。图中将两个中断响应函数以及delay() 函数“折叠”了。至于每个中断服务程序单独 占一个 .c 文件或者保存在其他文件 .c 文件中等情况都 进行了测试，其结果也都是正确的。

3 结论

通过以上实验可以看出，在单片机的模块化编程方 式中，不管是单个还是多个中断响应函数，中断响应函 数可以写在主函数文件中，也可以保存在其他 .c 文件 中。中断响应函数不写在主函数文件中，而是根据实际 需要放在其他某个 .c 文件中，能使模块化更彻底，主 函数文件更加简洁。

参考文献

[1] 华玉明.51单片机C语言模块化多文件编程方法探讨[J].吉林 广播电视大学学报,2014(10):11-12.
[2] 曹琼.单片机编程模块化设计[J].安徽电子信息职业技术学 院学报,2017(3):51-53+63.
[3] 李宗瑛,陈晓娥,罗康.基于51单片机的老人防跌倒报警器的 模块化编程方法[J].科学技术创新,2019(5):94-95.
[4] 周彦明,齐保谦,覃溪.论模块化编程技术在单片机实训中的 应用[J].数字技术与应用,2016(8):3+6.
[5] 宋雪松,李冬明,崔长胜.手把手教你学51单片机C语言版[M]. 北京:清华大学出版社,2014.