第六章 中斷的學(xué)習(xí)

   中斷是單片機(jī)系統(tǒng)的重點(diǎn)中的重點(diǎn)，因?yàn)橛辛酥袛�，單片機(jī)就具備了快速協(xié)調(diào)多模塊工作的能力，大家對本章節(jié)內(nèi)容要多研究，最終要完全理解并且掌握。

我們第四章學(xué)過變量的基本類型，比如char、int等等。這種類型描述的數(shù)據(jù)是比較有限的，當(dāng)我們要處理非常大量數(shù)據(jù)的時(shí)候，就可以用到數(shù)組了，比如我們上節(jié)課的那個(gè)數(shù)碼管的真值表，我們就可以用一個(gè)數(shù)組來表達(dá)。

從概念上講，數(shù)組是具有相同數(shù)據(jù)類型的有序數(shù)據(jù)的組合，一般來講，數(shù)組定義后滿足以下三個(gè)條件。

(1)具有相同的數(shù)據(jù)類型；

(2)具有相同的名字；

(3)在存儲器中是被連續(xù)存放的。

    比如我們上節(jié)課定義的那個(gè)數(shù)碼管真值表，如果我們把關(guān)鍵字code去掉，數(shù)組元素將被保存在RAM中，在程序中可讀可寫，同時(shí)我們也可以在中括號里邊標(biāo)明這個(gè)數(shù)組元素的個(gè)數(shù)，比如：

unsigned  char LedChar[16] = {

0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e};

在這個(gè)數(shù)組中的每個(gè)值都稱之為數(shù)組的一個(gè)元素，這些元素都具備相同的數(shù)據(jù)類型就是unsigned char型，他們有一個(gè)共同的名字LedChar，不管放到RAM中還是FLASH中，他們都是存放在一塊連續(xù)的存儲空間里的。

有一點(diǎn)要特別注意，這個(gè)數(shù)組一共有16（中括號里面的數(shù)值）個(gè)元素，但是數(shù)組的元素的表達(dá)方式下標(biāo)是從0開始，因此實(shí)際上上邊這個(gè)數(shù)組的首個(gè)元素LedChar[0]的值是0xC0,而LedChar[15]的值是0x8e，下標(biāo)從0到15一共是16個(gè)元素。

LedChar這個(gè)數(shù)組只有一個(gè)下標(biāo)，我們稱之為一維數(shù)組，還有兩個(gè)下標(biāo)或者多個(gè)下標(biāo)的，我們稱之為多維數(shù)組。比如unsigned char a[2][3];表示這是一個(gè)2行3列的二維數(shù)組。在大多數(shù)情況下我們使用的是一維數(shù)組，對于初學(xué)來說，我們先來研究一維數(shù)組，多維數(shù)組遇到了再了解。

一維數(shù)組的聲明格式如下：

數(shù)據(jù)類型   數(shù)組名[數(shù)組長度；

(1)數(shù)組的數(shù)據(jù)類型聲明的是該數(shù)組的每個(gè)元素的類型，即一個(gè)數(shù)組中的元素具有相同的數(shù)據(jù)類型。

(2)數(shù)組名的聲明要符合C語言固定的標(biāo)識符的聲明要求，只能由字母、數(shù)字、下劃線這三種符號組成，且第一個(gè)字符只能是字母或者下劃線。

(3)方括號中的數(shù)組長度是一個(gè)常量或常量表達(dá)式，并且必須是正整數(shù)。

數(shù)組在進(jìn)行聲明的同時(shí)可以進(jìn)行初始化操作，格式如下：

數(shù)據(jù)類型   數(shù)組名[數(shù)組長度] = {初值列表}；

還是以上節(jié)課我們用的數(shù)碼管的真值表為例來講解注意事項(xiàng)。

    unsigned  char LedChar[16] = {

0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e};

(1)初值列表里的數(shù)據(jù)之間要用逗號隔開。

(2)初值列表里的初值的數(shù)量必須小于或者等于數(shù)組長度，當(dāng)小于數(shù)組長度時(shí)，數(shù)組的后邊沒有賦初值的元素由系統(tǒng)自動(dòng)賦值0。

(3)若給數(shù)組的所有元素賦初值，可以省略數(shù)組的長度，上節(jié)課的例子中我們實(shí)際上已經(jīng)省略了數(shù)組的長度。

(4)系統(tǒng)為數(shù)組分配連續(xù)的存儲單元的時(shí)候，數(shù)組元素的相對次序由下標(biāo)來決定，就是說LedChar[0]、LedChar[1]... ... LedChar[15]是按照順序排下來的。

在C語言程序中，是不能一次使用整個(gè)數(shù)組的，只能使用單個(gè)數(shù)組元素。一個(gè)數(shù)組元素相當(dāng)于一個(gè)變量，使用數(shù)組元素的時(shí)候與使用相同數(shù)據(jù)類型的變量的方法一樣。比如這個(gè)LedChar這個(gè)數(shù)組，如果沒加code關(guān)鍵字，那么它可讀可寫，我們可以寫成a = LedChar[0]這樣來把數(shù)組的一個(gè)元素的值送個(gè)a這個(gè)變量，也可以寫成LedChar[0] = a這樣把a這個(gè)變量的值送給數(shù)組的一個(gè)元素，以下三點(diǎn)要注意：

(1)引用數(shù)組的時(shí)候，那個(gè)方括號里的數(shù)字代表的是數(shù)組元素的下標(biāo)，而數(shù)組初始化的時(shí)候方括號里的數(shù)字代表的是這個(gè)數(shù)組元素的個(gè)數(shù)。

(2)數(shù)組元素的方括號里的下標(biāo)可以是整型常數(shù)，整型變量或者表達(dá)式，而數(shù)組初始化的時(shí)候方括號里的數(shù)字必須是常數(shù)不能是變量。

(3)數(shù)組整體賦值只可以在初始化的時(shí)候操作，功能程序只能對單個(gè)元素賦值。

if語句已經(jīng)不陌生了，前邊程序我們其實(shí)已經(jīng)用過了，這里我們系統(tǒng)的介紹一下，方便后邊的深入學(xué)習(xí)。if語句有兩個(gè)關(guān)鍵字：if和else，把這兩個(gè)關(guān)鍵字翻譯一下就是：“如果”和“否則”。if語句一共有三種格式，我們分別來看。

1.if語句的默認(rèn)形式。

if (條件表達(dá)式)

      {語句 1;}

    其執(zhí)行過程是，if(如果)條件表達(dá)式的值為“真”，則執(zhí)行語句1；如果條件表達(dá)式的值為“假”，則不執(zhí)行語句1。真和假的概念不再贅述，參考第五章。

    這里要提醒一句，C語言一個(gè)分號表示一句語句的結(jié)束，因此如果if后邊只有一條執(zhí)行語句的時(shí)候，可以省略大括號，但是如果有多條執(zhí)行語句的話，必須加上大括號。

    我們上節(jié)課的語句就很好理解了if(16 ==j) { j = 0;}，如果j等于16的時(shí)候，括號里的值才是“真”，那么就執(zhí)行j=0這一句，如果j不等于16，那么里邊就為“假”，就不執(zhí)行這一句。

2.if...else語句

    有些情況下，我們除了判斷一下if括號里的是否滿足條件，執(zhí)行相應(yīng)的語句，在不滿足條件的時(shí)候，我們又要執(zhí)行另外相應(yīng)的語句，這個(gè)時(shí)候就用到了if...else語句，它的基本的語法形式是：

if (條件表達(dá)式)

    {語句 1;}

else

    {語句 2;}

比如上節(jié)課的后半段程序我們也可以寫成：

                P0 = LedChar[j];    //把數(shù)組里的對應(yīng)值送給P0

                if(15 == j)         //當(dāng)顯示到F后，歸0重新開始

                {j = 0;}

                else

                {j++;}

    這個(gè)程序大家可以改改下載進(jìn)去試試，程序邏輯大家自己動(dòng)腦分析一下，我就不解釋了。         

3.if....else if語句

    if...esle語句是一個(gè)二選一的語句，或者執(zhí)行if條件下的語句，或者執(zhí)行else條件下的語句。還有一種多選一的用法就是if...else if語句。他的基本語法格式是：

if (條件表達(dá)式1)            {語句 1;}

else if (條件表達(dá)式2)        {語句 2; }

else if (條件表達(dá)式3)        {語句 3; }

... ...

else                       {語句 n;}

他的執(zhí)行過程是：依次判斷條件表達(dá)式的值，當(dāng)出現(xiàn)某個(gè)值為“真”時(shí)，則執(zhí)行相對應(yīng)的語句，然后跳出整個(gè)if的語句塊，執(zhí)行“語句n”后邊的程序；如果所有的表達(dá)式都為“假”，則執(zhí)行“語句n”后，再執(zhí)行“語句n”后邊的程序。

if語句在C語言編程的過程中使用頻率很高，用法也簡單，所以必須要熟練掌握。

用if....else語句在處理多分支的時(shí)候，分支太多就會(huì)顯得不方便，且容易出現(xiàn)if和else配對出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，在C語言中提供了另外一種多分支選擇的語句——switch語句，它的基本語法格式如下：

switch (表達(dá)式)

{

    case 常量表達(dá)式1：執(zhí)行語句1；

    case 常量表達(dá)式2：執(zhí)行語句2；

    ......

    case 常量表達(dá)式n：執(zhí)行語句n；

    default: 執(zhí)行語句n+1;

}

它的執(zhí)行過程是：首先計(jì)算“表達(dá)式”的值，然后從第一個(gè)case開始，與“常量表達(dá)式x”進(jìn)行比較，如果與當(dāng)前常量表達(dá)式的值不相等，那么就不執(zhí)行冒號后邊的程序，一旦發(fā)現(xiàn)和一個(gè)常量表達(dá)式的值相等了，那么他會(huì)執(zhí)行之后所有的，注意是所有的“執(zhí)行語句”，顯然這不是我們想要的結(jié)果。

在C語言中，有一條break語句，作用是跳出當(dāng)前循環(huán)語句，不管是for和while循環(huán)，還是switch循環(huán)，都可以用其搭配使用跳出循環(huán)。switch語句一共有n+1種可能，而我們希望要的是一條多選一的語句，只執(zhí)行其中一條然后直接退出該循環(huán)，不再執(zhí)行下邊的任何語句，這個(gè)時(shí)候就需要用到break語句，比如我們在switch表達(dá)式上加上break語句，如下：

switch (表達(dá)式)

{

    case 常量表達(dá)式1：執(zhí)行語句1；break；

    case 常量表達(dá)式2：執(zhí)行語句2；break；

    ......

    case 常量表達(dá)式n：執(zhí)行語句n；break；

    default:語句n+1;

}

加了這個(gè)break語句后，一旦“常量表達(dá)式x”與“表達(dá)式”相等了，那就執(zhí)行“執(zhí)行語句x”，執(zhí)行完畢后，由于有了break，直接跳出switch語句，執(zhí)行switch語句循環(huán)后邊的程序了，這樣就可以避免執(zhí)行不必要的語句。了解了這個(gè)switch語句，我們將會(huì)在本章程序中使用鞏固。

我們在上一章學(xué)習(xí)數(shù)碼管靜態(tài)顯示的時(shí)候說到，74HC138只能在同一時(shí)刻導(dǎo)通一個(gè)三極管，而我們的數(shù)碼管是靠了6個(gè)三極管來控制，那我們?nèi)绾蝸碜寯?shù)碼管同時(shí)顯示呢？這就用到了我們這節(jié)課的動(dòng)態(tài)顯示。

多個(gè)數(shù)碼管顯示數(shù)字的時(shí)候，我們實(shí)際上是輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管（一個(gè)時(shí)刻內(nèi)只有一個(gè)數(shù)碼管是亮的），利用人眼的視覺暫留現(xiàn)象（也叫余輝效應(yīng)），就可以做到看起來是所有數(shù)碼管都同時(shí)亮了，這就是動(dòng)態(tài)掃描顯示的含義。

例如：我們有2個(gè)數(shù)碼管，我們要顯示“12”這個(gè)數(shù)字，讓高位的位選三極管導(dǎo)通，然后給它賦值“1”，延時(shí)一定時(shí)間后讓低位的位選三極管導(dǎo)通，然后給它賦值“2”。把這個(gè)流程以一定的速度循環(huán)運(yùn)行就可以讓數(shù)碼管顯示出“12”，由于交替速度非�？�，人肉眼識別到的就是“12”這個(gè)數(shù)字。

那么一個(gè)數(shù)碼管需要點(diǎn)亮多長時(shí)間呢？也就是說要多長時(shí)間完成一次全部數(shù)碼管的掃描呢（很明顯：整體掃描時(shí)間=單個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮?xí)r間*數(shù)碼管個(gè)數(shù)）？答案是：10ms以內(nèi)。當(dāng)電視機(jī)和顯示器還處在CRT（電子顯像管）時(shí)代時(shí)，有一句很流行的廣告語——“100Hz無閃爍”，沒錯(cuò)，只要刷新率大于100Hz，即刷新時(shí)間小于10ms，就可以做到無閃爍，這也就是我們的動(dòng)態(tài)掃描的硬性指標(biāo)。那么你也許會(huì)問，有最小值的限制嗎？理論上沒有，但實(shí)際上做到更快的刷新卻沒有任何進(jìn)步的意義了，因?yàn)橐呀?jīng)無閃爍了，再快也還是無閃爍，只是徒然增加CPU的負(fù)荷而已（因?yàn)?/font>1秒內(nèi)要執(zhí)行更多次的掃描程序）。所以，通常我們設(shè)計(jì)程序的時(shí)候，都是取一個(gè)接近10ms，又比較規(guī)整的值就行了。我們板子上有6個(gè)數(shù)碼管，我們下面用程序來驗(yàn)證一下數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序。

#include <reg52.h>               //包含寄存器的庫文件                  

sbit  ADDR0 = P1^0;

sbit  ADDR1 = P1^1;

sbit  ADDR2 = P1^2;

sbit  ADDR3 = P1^3;

sbit  ENLED = P1^4;

unsigned char code LedChar[] = {   //用數(shù)組來表示數(shù)碼管真值表

    0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,

    0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8e,

};

void main()   

{

    unsigned int counter = 0;

    unsigned char j = 0;

    unsigned long stopwatch =0;

    unsigned char LedNumber[6]={0};

    ENLED = 0; ADDR3 = 1;P0 = 0XFF;   //74HC138和P0初始化部分

    TMOD = 0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為模式1

    TH0  = 0xFC;

    TL0  = 0x67; //定時(shí)值初值,定時(shí)1ms

    TR0  = 1; //打開定時(shí)器0

    while(1)

    {

        if(1 == TF0)             //判斷定時(shí)器0是否溢出

        {

            TF0 = 0;

            TH0 = 0xFC;        //一旦溢出后，重新賦值

            TL0 = 0x67;

            counter++;

            if(1000 == counter)     //判斷定時(shí)器0溢出是否達(dá)到1000次

            {

                counter = 0;

                stopwatch++;                  //秒表數(shù)值一秒加1

                LedNumber[0] = stopwatch%10;

                LedNumber[1] = stopwatch/10%10;

                LedNumber[2] = stopwatch/100%10;     

                LedNumber[3] = stopwatch/1000%10;  //數(shù)碼管顯示值計(jì)算

                LedNumber[4] = stopwatch/10000%10;

                LedNumber[5] = stopwatch/100000%10;

            }

            switch(j)

            {

            case 0: ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[0]];break;

            case 1: ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[1]];break;

            case 2: ADDR0=0; ADDR1=1; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[2]];break;

            case 3: ADDR0=1; ADDR1=1; ADDR2=0; j++; P0=LedChar[LedNumber[3]];break;

            case 4: ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=1; j++; P0=LedChar[LedNumber[4]];break;

            case 5: ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=1; j=0; P0=LedChar[LedNumber[5]];break;

            default: break;

             }

       }                   //數(shù)碼管動(dòng)態(tài)刷新部分

    }

}

大家是否能感覺到switch語句比if...else語句顯得要整齊的多？

不知道細(xì)心的同學(xué)能否發(fā)現(xiàn)，我們的兩次數(shù)碼管動(dòng)態(tài)刷新顯示的時(shí)候似乎并不是那么完美，第一個(gè)小問題，大家仔細(xì)看，數(shù)碼管的不應(yīng)該顯示的段，似乎有微微的發(fā)亮，這種現(xiàn)象叫做“鬼影”，這個(gè)“鬼影”嚴(yán)重影響了我們的視覺效果，我們該如何解決呢？

同學(xué)們今后可能會(huì)遇到各種各樣的問題，可能有很多我是沒有講過的問題，遇到問題怎么辦呢？大家要相信，你作為初學(xué)者，遇到的問題肯定不是第一個(gè)遇到的，肯定有前輩會(huì)遇到同類問題，他們一般會(huì)在網(wǎng)上發(fā)表各種帖子，各種討論，所以大家遇到問題，首先解決方法就應(yīng)該形成一個(gè)到網(wǎng)上搜索的條件反射，這個(gè)問題大家可以到網(wǎng)上搜：“數(shù)碼管消隱”或者“數(shù)碼管鬼影解決”，多找相關(guān)關(guān)鍵詞搜索，會(huì)搜索也是一種能力。

大家在網(wǎng)上搜了一下會(huì)發(fā)現(xiàn)，解決這類問題的普遍兩個(gè)方法，其中之一是延時(shí)，延時(shí)之后我們?nèi)庋劬涂赡芸床坏竭@個(gè)“鬼影”了。但是延時(shí)是一個(gè)非常拙劣的手段，且不說延時(shí)多久能讓我們看不到“鬼影”，延時(shí)后，我們的數(shù)碼管亮度會(huì)普遍降低。我們解決問題呢，不能只知其然，不知其所以然，所以我們首先要弄懂為什么會(huì)出現(xiàn)“鬼影”。

“鬼影”的出現(xiàn)，主要是因?yàn)槲覀償?shù)碼管位選和段選產(chǎn)生的瞬態(tài)所造成的。舉個(gè)簡單例子，我們在數(shù)碼管動(dòng)態(tài)刷新的那部分程序中，實(shí)際上每一個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮的持續(xù)時(shí)間是1ms的時(shí)間，1ms后進(jìn)行下個(gè)數(shù)碼管的切換。在進(jìn)行數(shù)碼管切換的時(shí)候，比如我們從case 5要切換到case 0的時(shí)候，case 5的位選用的是ADDR0=1; ADDR1=0; ADDR2=1;假如此刻case5也就是最高位數(shù)碼管對應(yīng)的值是0。我們要切換成的case 0的數(shù)碼管位選是ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0;而對應(yīng)的數(shù)碼管的值假如是1。

因?yàn)槲覀兊?font face="Consolas">C語言程序是一句一句順序往下執(zhí)行的，每一條語句都會(huì)占用一定的時(shí)間，即使這個(gè)時(shí)間非常非常短暫。但是當(dāng)我們把“ADDR0=1”改變成“ADDR0=0”的時(shí)候，這個(gè)瞬間存在了一個(gè)中間狀態(tài)ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=1;在這個(gè)瞬間上，我們就給case 4對應(yīng)的數(shù)碼管DS5瞬間賦值了0。當(dāng)我們?nèi)�部寫完�?/font>ADDR0=0; ADDR1=0; ADDR2=0;后，這個(gè)時(shí)候，我們的P0還沒有正式賦值，而P0此刻卻保持了前一次的值，也就是在這個(gè)瞬間，我們又給case 0對應(yīng)的數(shù)碼管DS1賦值了一個(gè)0。直到我們把case 0后邊的語句全部完成后，我們的刷新才正式完成。而在這個(gè)刷新過程中，有2次瞬間我們給了錯(cuò)誤的數(shù)碼管賦值，雖然很弱（因?yàn)榱恋臅r(shí)間很短），但是我們還是能夠發(fā)現(xiàn)。