51單片機邊沿觸發(fā)和電平觸發(fā)的區(qū)別
51單片機的外部中斷有兩種觸發(fā)方式可選：電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)。選擇電平觸發(fā)時，單片機在每個機器周期檢查中斷源口線，檢測到低電平，即置位中斷請求標志，向CPU請求中斷。選擇邊沿觸發(fā)方式時，單片機在上一個機器周期檢測到中斷源口線為高電平，下一個機器周期檢測到低電平，即置位中斷標志，請求中斷。
這個原理很好理解。但應(yīng)用時需要特別注意的幾點：
1)電平觸發(fā)方式時，中斷標志寄存器不鎖存中斷請求信號。 也就是說，單片機把每個機器周期的S5P2采樣到的外部中斷源口線的電平邏輯直接賦值到中斷標志寄存器。標志寄存器對于請求信號來說是透明的。這樣當(dāng)中斷 請求被阻塞而沒有得到及時響應(yīng)時，將被丟失。換句話說，要使電平觸發(fā)的中斷被CPU響應(yīng)并執(zhí)行，必須保證外部中斷源口線的低電平維持到中斷被執(zhí)行為止。因 此當(dāng)CPU正在執(zhí)行同級中斷或更高級中斷期間，產(chǎn)生的外部中斷源（產(chǎn)生低電平）如果在該中斷執(zhí)行完畢之前撤銷（變?yōu)楦唠娖剑┝耍敲磳⒌貌坏巾憫?yīng)，就如同 沒發(fā)生一樣。同樣，當(dāng)CPU在執(zhí)行不可被中斷的指令（如RETI）時，產(chǎn)生的電平觸發(fā)中斷如果時間太短，也得不到執(zhí)行。
2)邊沿觸發(fā)方式時，中斷標志寄存器鎖存了中斷請求。中斷口線上一個從高到低的跳變將記錄在標志寄存器中，直到CPU響應(yīng)并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序時，由硬件自動清除。因此當(dāng)CPU正在執(zhí)行同級中斷（甚至是外部中斷本身）或高級中斷時，產(chǎn)生的外部中斷（負跳變）同樣將被記錄在中斷標志寄存器中。在該中斷退出后，將被響應(yīng)執(zhí)行。如果你不希望這樣，必須在中斷退出之前，手工清除外部中斷標志。
3)中斷標志可以手工清除。一個中斷如果在沒有得到響應(yīng)之前就已經(jīng)被手工清除，則該中斷將被CPU忽略。就如同沒有發(fā)生一樣。
4)選擇電平觸發(fā)還是邊沿觸發(fā)方式應(yīng)從系統(tǒng)使用外部中斷的目的上去考慮，而不是如許多資料上說的根據(jù)中斷源信號的特性來取舍。比如，有的書上說（《KeilC51使用技巧及實戰(zhàn)》），就有類似的觀點。
MCS51單片機系列屬于8位單片機，它是Intel公司繼MCS48系列的成功設(shè)計之后，于1980年推出的產(chǎn)品。由于MCS51系列具有很強的片內(nèi)功能和指令系統(tǒng)，因而使單片機的應(yīng)用發(fā)生了一個飛躍，這個系列的產(chǎn)品也很快成為世界上第二代的標準控制器。51系列單片機有5個中斷源，其中有2個是外部輸入中斷源INT0和INT1。可由中斷控制寄存器TCON的IT1（TCON.2）和IT0（TCON.1）分別控制外部輸入中斷1和中斷0的中斷觸發(fā)方式。若為0，則外部輸入中斷控制為電平觸發(fā)方式；若為1，則控制為邊沿觸發(fā)方式。這里是下降沿觸發(fā)中斷。
1、問題的引出
幾 乎國內(nèi)所有的單片機資料對單片機邊沿觸發(fā)中斷的響應(yīng)時刻方面的定義都是不明確的或者是錯誤的。例如文獻[1]中關(guān)于邊沿觸發(fā)中斷響應(yīng)時刻的描述為“對于脈 沖觸發(fā)方式（即邊沿觸發(fā)方式）要檢測兩次電平，若前一次為高電平，后一次為低電平，則表示檢測到了負跳變的有效中斷請求信號”，但實際情況卻并非如此。
我們知道,單片機外部輸入的中斷觸發(fā)電平是TTL電平。對于TTL電平，TTL邏輯門輸出高電平的允許范圍為2.4~5V，其標稱值為3.6V；輸出低電平的允許范圍為0~0.7V，其標稱值為0.3V[2]，在0.7V與2.4V之間的是非高非低的中間電平。
這樣，在實際應(yīng)用中，假設(shè)單片機外部中斷引腳INT0輸入一路由＋5V下降到0V的下降沿信號，單片機在某個時鐘周期采樣INT0引腳得到2.4V的 高電平；而在下一個時鐘周期到來進行采樣時，由于實際的外部輸入中斷觸發(fā)信號由高電平變?yōu)榈碗娖酵枰欢ǖ臅r間，因此，檢測到的可能并非真正的低電平 （小于0.7V），而是處于低電平與高電平之間的某一中間電平，即0.7~2.4V的某一電平。對于這種情況，單片機是否會依然置位中斷觸發(fā)標志從而 引發(fā)中斷呢？關(guān)于這一點，國內(nèi)的絕大部分教材以及單片機生產(chǎn)商提供的器件資料都沒有給予準確的定義，但在實際應(yīng)用中這種情況確實會碰到。
以美國Analog公司生產(chǎn)的運算放大器芯片AD708為例，其轉(zhuǎn)換速率（slewrate）為0.3V/μs,在由AD708芯片組成的比較器電路中， 其輸出方波的下降沿由2.4V下降到0.7V，所需時間約為：(2.4V-0.7V)/0.3V·μs-1=4.67μs。即需要 約4.67μs的過渡時間，下降沿才真正地由高電平下降為低電平，在實際應(yīng)用電路中，這個下降時間往往可達10μs以上。對于精密的測量系統(tǒng)，這么 長的不確定時間是無法接受的，因此，有必要對單片機邊沿中斷觸發(fā)時刻進行精確的測定。
2、測試波形的設(shè)計與分析
為了測定MCS51單片機下降沿觸發(fā)的實際時刻，使用Agilent公司生產(chǎn)的型號為33250A的80MHz函數(shù)/任意波形發(fā)生器（function/arbitrarywaveformgenerator）,產(chǎn)生出如圖1所示的周期為20ms的周期波形。
圖1周期為20ms的周期波形
將該波形通過單片機的外部中斷0輸入，可以測出下降沿中斷觸發(fā)的實際時刻，下面對該波形進行具體分析。建立如圖2所示的直角坐標。
圖2建立的直角坐標設(shè)
圖2所示波形的周期為T，單片機在電壓下降到y(tǒng)=y′時刻觸發(fā)中斷，t1′、t2′、t3′分別為前后周期的中斷觸發(fā)時刻，則有：
將 以上波形由單片機外部中斷0輸入，選擇邊沿觸發(fā)方式，通過中斷服務(wù)程序測取T1或者T2的值，從而可求出中斷發(fā)生時刻的電平值y′，即邊沿觸發(fā)中斷的實際 時刻。在使用單片機對中斷時刻進行測量時，使用兩個計數(shù)器，均設(shè)為方式1(16位計數(shù)方式)。其中，第一個計數(shù)器用于記錄從程序開始執(zhí)行到第一個下降沿到 來所經(jīng)歷的時間，第二個計數(shù)器用來記錄程序開始執(zhí)行到第二個下降沿到來所經(jīng)歷的時間，將兩個計數(shù)器的計數(shù)值相減便可以得到兩個下降沿之間的時間間隔。由前 面的分析可知，該時間間隔可能有兩種情況：一種是T1時間，即t1′與t2′之間的時間間隔；另一種是T2時間，即t2′與t3′之間的時間間隔。其 中，T1＋T2＝T，T1時間要小于T2時間。通過測量得到T1或者T2時間,利用式(4)便可求得下降沿觸發(fā)中斷時刻的實際電平。
3、測試流程和相應(yīng)的單片機程序
該單片機的中斷服務(wù)程序流程如圖3所示。
相應(yīng)的中斷服務(wù)程序為：
INCR1
MOVA,R1
CJNEA,#01H,SEC
CLRTR0
MOV20H,TL0
MOV21H,TH0
CLRIE0
RETI
SEC:CLRTR1
MOV22H,TL1
MOV23H,TH1
CLREX1
CLREX0
RETI
由于程序執(zhí)行有一定的延時，在中斷返回后，還需對兩個計數(shù)器的輸出值進行校正。本實驗采用偉福公司生產(chǎn)的H51/L仿真器為單片機測量系統(tǒng)，測得T1值為6.514ms，由式(4)可得：y′=0.729V，即當(dāng)y′約為0.73V時，單片機下降沿觸發(fā)中斷。
編輯：admin 最后修改時間：2019-09-06
