单片机实现按键控制LED灯亮灭的外部中断功能（附源码详解）

单片机实现按键外部中断控制LED灯亮灭

在嵌入式系统中，按键操作是常见的输入方式。为了提高按键响应速度，通常采用外部中断机制。通过外部中断，按键事件能够在按下或松开时立即被捕捉到，从而控制外设（如LED灯）的状态。本文将通过AT89C51单片机实现按键外部中断控制LED灯的亮灭。

1. 项目需求分析

目标：

使用外部中断来检测按键的按下事件。
通过外部中断控制LED灯的亮灭状态。
当按键按下时，LED灯的状态在亮和灭之间切换。

功能需求：

按键输入：使用外部中断机制捕捉按键按下事件。
LED控制：通过中断处理程序来控制LED灯的开关。
硬件连接：按键通过外部中断引脚连接到单片机的指定引脚（例如INT0引脚），LED连接到单片机的一个GPIO引脚（如P1.0）。

2. 硬件设计

2.1 单片机选择

选择AT89C51单片机，它具有两个外部中断引脚（INT0和INT1），可以方便地实现外部中断控制。

2.2 硬件连接

LED连接：
通过一个电流限制电阻将LED连接到单片机的P1.0引脚，并将另一端接地。P1.0引脚用于控制LED的开关。
按键输入：
按键连接到单片机的外部中断引脚（如INT0，P3.2引脚），并通过外部上拉电阻配置。当按键按下时，INT0引脚会产生一个低电平信号。
电源：
为单片机提供5V电源，为LED提供适当的电压和电流。

2.3 电路设计

LED电路：LED和限流电阻连接到P1.0引脚，作为输出控制LED的开关。
按键电路：按键连接到P3.2引脚，通过外部上拉电阻进行配置。当按下按键时，产生外部中断信号。

3. 软件设计

3.1 外部中断原理

在单片机中，外部中断可以用来响应外部的变化（如按键按下）。当按键按下时，外部中断引脚（如INT0）会产生一个电平变化，触发中断。中断服务程序会在外部中断信号到来时执行，对LED进行亮灭控制。

3.2 外部中断配置

在AT89C51中，外部中断可以配置为低电平触发、下降沿触发或上升沿触发。我们可以选择下降沿触发，这样按键按下时（信号由高变低）会触发外部中断。

3.3 程序设计

外部中断初始化：配置INT0引脚为外部中断触发引脚，并启用外部中断。
中断服务程序：在中断服务程序中，切换LED的状态（点亮或熄灭）。
主程序：初始化外部中断和LED控制，然后进入空循环等待外部中断的触发。

3.4 代码实现

#include <reg51.h>  // 包含51单片机的寄存器定义文件

// 定义LED连接引脚
#define LED_PIN P1_0  // LED连接到P1.0

// 外部中断服务程序
void INT0_ISR(void) interrupt 0 {
    static bit led_state = 0;  // LED状态，0为熄灭，1为点亮
    
    // 切换LED的状态
    if (led_state == 0) {
        LED_PIN = 1;  // 打开LED
        led_state = 1; // 更新LED状态
    } else {
        LED_PIN = 0;  // 关闭LED
        led_state = 0; // 更新LED状态
    }
}

// 主程序
void main() {
    // 初始化LED为关闭状态
    LED_PIN = 0;

    // 配置外部中断0（INT0），选择下降沿触发
    IT0 = 1;  // 设置INT0为下降沿触发
    EX0 = 1;  // 使能外部中断0
    EA = 1;   // 使能全局中断

    // 主程序空循环，等待外部中断
    while (1) {
        // 主程序不做其他操作，等待外部中断事件
    }
}

4. 代码解释

INT0_ISR()：
外部中断服务程序（ISR），当外部中断0（INT0）触发时，程序会进入该函数。每次按下按键时，LED的状态会被切换。
使用一个静态变量led_state来记录LED当前的状态。如果LED当前是熄灭的，则点亮LED，并将状态设置为1；如果LED当前是点亮的，则熄灭LED，并将状态设置为0。
main()：
主程序中，首先初始化LED为关闭状态。
然后配置外部中断0（INT0）为下降沿触发，使能外部中断0，并启用全局中断EA。
主程序进入空循环，等待外部中断触发。在此过程中，程序不会做其他操作，LED的控制完全由外部中断触发。
中断初始化：
IT0 = 1;：设置INT0为下降沿触发。
EX0 = 1;：使能外部中断0。
EA = 1;：全局中断使能，允许外部中断和其他中断的触发。