原创 【博客大赛】MCU之心路分享--定时器和中断（六）

本小节目录：

              6.1，单片机中断及寄存器

              6.2，单片机定时器/计数器介绍

              6.3，定时器程序编写及介绍            

      首先必须提醒：初学单片机定时器和中断时，是比较难理解的，难于知识点多，乱，杂，但又是必须去学会的！否则，不算学会单片机！所以，耐心，坚持学下去，慢慢的总会懂的！

     

6.1）单片机中断及寄存器

一）什么是中断呢？

     生活中例如你正在电脑旁敲击程序中，突然有人敲门，你停止敲击键盘，去开门，这个停止敲击键盘去开门就是中断。

     

     中断的概念
    CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；
    CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；
    待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返回），这一过程称为中断。

  

其流程图如下图。

 

                                                图1  中断流程示意图

 二）中断源 

在52单片机中有6个中断源

    中断号       优先级                中断源                          中断入口地址

 

       0            1（最高）       INT0---外部中断0                0003H

      1            2                       T0 --- 定时器/计数器0          000BH

      2            3                      INT1---外部中断1                0013H

      3            4                        T1 ---定时器/计数器1          0018H

      4            5                      TI/RI  串行口中断                 0023H

      5            6                     T2--- 定时器/计数器2           002BH

                      表 6-1 中断源，中断号及优先级别

 

52单片机的6个中断源简述如下：

INT0—外部中断0，引入端口：P3.2，触发方式：低电平、下降沿。

INT1—外部中断1，引入端口：P3.3，触发方式：低电平、下降沿。

T0—定时器/计数器0中断，触发方式：TO计数器记满归零。

T1—定时器/计数器1中断，触发方式：T1计数器记满归零。

T2—定时器/计数器2中断，触发方式：T2计数器记满归零。

TI/RI—串口中断，触发方式：串口完成一帧字符发送或接收完。

 

三）中断寄存器

    单片机在使用中断功能时，通常需要设置两个与中断有关的寄存器：中断允许寄存器IE和中断优先级寄存器IP

 

所谓的中断允许寄存器就是控制各个中断是开还是关，就是要使用哪个中断，就必须将其打开，也即允许该中断。

IE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址分别是AFH~A8H(由高到低)，由于该字节地址（A8）能被8整除（单片机中能被8整除的地址都可以位寻址），因而可进行位寻址，即可对该寄存器的每一位进行单独操作。IE复位值：0x00,各个位定义如表7-2所示。

 

1）IE—中断允许寄存器

                                    表6-2  IE:中断允许寄存器

Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Name	EA	--	ET2	ES	ET1	EX1	ET0	EX0
Address	AFH	--	ADH	ACH	ABH	AAH	A9H	A8H

 

EA:  CPU的总中断允许控制位，

     EA = 1，  CPU开总中断；

     EA = 0，CPU屏蔽所有中断申请。

ET2：定时/计数器T2的溢出中断允许位。

     ET2 = 1，允许T2中断；

     ET2 = 0，禁止T2中断。

ES:串行口中断允许位。

      ES = 1，允许串行口中断；

      ES = 0，禁止串行口中断。

ET1：定时/计数器T1的溢出中断允许位。

      ET1 = 1，允许T1中断；

      ET1 = 0，禁止T1中断。

EX1：外部中断1允许位。

      EX1 = 1，允许外部中断1中断；

      EX1 = 0，禁止外部中断1中断。

ET0：定时/计数器T0的溢出中断允许位。

      ET0 = 1，允许T0中断；

      ET0 = 0，禁止T0中断。

EX0：外部中断0允许位。

          EX0 = 1，允许外部中断0中断；

          EX0 = 0，禁止外部中断0中断。

 

    单片机具有两个中断优先级，即高级优先级和低级优先级，可以实现两级中断嵌套。中断优先级在特殊功能寄存器中，可以通过设置实现各个中断属于中断的哪一级，该寄存器字节地址为：B8H，也能位寻址，即可对每一位单独操作。IP复位值：0x00，各个位定义如表6-3所示。

 

2）IP—中断优先级寄存器

                        表6-3 IP:中断优先级寄存器

Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Name	--	--	--	PS	RT1	PX1	PT0	PX0
Address	--	--	--	BCH	BBH	BAH	B9H	B8H

 

PS:串行口中断优先级控制位。

     PS = 1，串行口中断为高优先级中断；

     PS = 0，串行口中断为低优先级中断。

PT1：定时/计数器T1中断优先级控制位。

     PT1 = 1，T1中断定义为高优先级中断；

     PT1 = 0，T1中断定义为低优先级中断。

PX1：外部中断1中断优先级控制位。

     PX1 = 1，外部中断1中断定义为高优先级中断；

     PX1 = 0，外部中断1中断定义为低优先级中断。

PT0：定时/计数器T0的溢出中断允许位。

     PT0 = 1，T0中断定义为高优先级中断；

         PT0 = 0，T0中断定义为低优先级中断

PX0: 外部中断0中断优先级控制位

     PX0 = 1，外部中断0定义为高优先级中断：

     PX0 = 0，外部中断0定义为低优先级中断。

 

在单片机程序执行中

 1）高优先级中断能打断低优先级中断以形成中断嵌套，

 2）同优先级中断间，或低级对高级中断则不能形成中断嵌套，

 3）在没有设置中断优先级情况下，按照默认中断级别执行中断，若设置中断优先级，则按设置顺序先后执行。（上表6.1中可看到各个中断优先级别）

 

 个人感觉：很多刚学的人看到上面那些中断以及IE，IP寄存器时，肯定都蒙了，完全不知道是干什么用的，当然也包括本人刚开始学这些东西时也一样，完完全全不知道天南地北，其实，这些东西不需要去记它，只需要大概去了解，用得时候去查就可以了，然后久而久之就会记住了！当然，也包括下面的定时器的工作方式和寄存器！都不需要去死记，

 

6.2）单片机定时器/计数器

     

 介绍前有几个非常重要的说明：

      1，定时器和计数器的实质都是加1计数器，千万不要理解为计数器是用来计时的，定时器是用来定时的。只是定时器的加1触发源来自单片机内部，而计数器的加1触发源来自单片机外部。计数是指对外部事件进行计数，外部事件的发生以输入脉冲的形式表示，因此计数功能的实质就是对外来的脉冲进行计数。

 

      2，补充一下C语言的“/”和“%”运算，例：73除10等于7余3，也可以看做为：73/10=7  // 求模运算；    73%10=3   // 求余运算。

      3，本人所用STC89C52单片机晶振是12T的，意思是单片机将晶振12分频之后作为自己的主时钟，那么单片机运行的频率：工作频率 = 12MHz / 12 = 1MHz。机器周期 = 1 / 1MHz = 1us，当然大家可以自己算出11.0592MHz对应的机器周期（1.085us）。那要铭记的一个值就是1us。

      

1）定时器/计数器工作方式寄存器TMOD

该寄存器也属于特殊功能寄存器，其字节地址为：89H，该寄存器不能位寻址，定时和计数功能由控制位C/进行选择，TMOD寄存器的各位信息如表6-5所示。可以看出，2个定时/计数器有4种操作模式，通过TMOD的M1和M0选择。2个定时/计数器的模式0、1和2都相同，模式3不同，各个模式下的功能如表6-4所示。

                  表6-4:定时器/计数器工作方式寄存器

每个定时/计数器都有4中工作方式，就是通过设置M1M0来设定，对应关系如表6-5所示。

GATE -- 门控位

   GATE = 0，定时/计数器的启动和禁止仅有TRX(X = 0/1)决定。

   GATE = 1，定时/计数器的启动和禁止由TRX(X = 0/1)和外部中断引脚（INT0/INT1）上的电平(必须是高电平)决定共同决定。

  C/T-- 选择计数器模式还是定时器模式选择位

   C/T = 1，设置为计数器模式；

   C/T = 0，设置为定时器模式。

M1 M0—工作方式选择位

表6-5 TMOD:定时器/计数器工作方式设置表

M1	M0	定时/计数器工作方式
0	0	设置为方式0，为13位定时/计数器
0	1	设置为方式1，为16位定时/计数器
1	0	设置为方式2，8位初值自动重装的8位定时/计数器
1	1	设置为方式3，仅T0工作，分成两个8为计数器，T1停止

 

每个定时/计数器都有4中工作方式，就是通过设置M1M0来设定，对应关系如表6-5所示。

 具体介绍： 

          1）工作方式0（M1M0为00）和1（M1M0为01），分别为13位和16位计数，最多能装（213）=8192和（216）=65536个数就会溢出定时器，且装的数都在，TH0,和TL0寄存器里，需要人为重装初值（具体如何使用，看下面程序介绍）

           2）工作方式2（M1M0为10）为8位初值自动重装，最多能装（28）=256个数，不需要人为重装初值。

          3）关于工作方式3，是将定时器T0分为两个独立的计数器，因为不常用，在此不介绍了！    

 

2）定时/计数器控制寄存器TCON

该寄存器也是特殊功能寄存器，字节地址为88H，位地址由低到高分别是88H~8FH，该寄存器可进行位寻址。TCON的主要功能就是控制定时器是否工作、标志那个定时器产生中断或者溢出等等。复位值：0x00，其各个位的定义如表7-6所示。

                     表6-6TCON:定时器/计数器控制寄存器表

Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Name	TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE0	IT0
Address	8FH	8EH	8DH	8CH	8BH	8AH	89H	88H

 

外部中断：

     IE0(IE1)：外部中断请求标志位

     当INT0(INT1)引脚出现有效的请求信号，此位由单片机自动置1，cpu开始响应，处理终端，而当入中断程序后由单片机自动置0.（外部中断，即外部中断相应的引脚接入低电平或下降沿信号时，中断开始响应。）

        T0(IT1):外部中断触发方式控制位        //选择有效信号

         IT0(IT1)=1:脉冲触发方式,下降沿有效。

     IT0(IT1)=0:电平触发方式,低电平有效。

内部中断：

      TF0(TF1):内部定时器/计数器溢出中断标志位

      当定时器、计数器计数溢出的时候，此位由单片机自动置1，cup开始响应，处理中断，而当进入中断程序后由单片机自动置0.（内部中断实际上就是利用内部的计数器，只不过提供计数的脉冲来自单片机自身。）

  TRO(TR1)：定时器/计数器启动位          //启动定时器

      TRO(TR1)=1; 启动定时器/计数器0

      TR0(TR1)=0; 关闭定时器/计数器0

 

     看了上面一大堆的什么中断啊，寄存器啊，EA啊，TR0啊，等等，相信菜鸟都头昏眼花了，显然，当初本人也是晕了好久好久，学单片机当初还差点断送在这里了啊，不过现在回过头了看看，其实也没有什么，也不是很难呀，一句话，用到什么去查什么，程序哪里不懂就看上面哪里，记住哪里，慢慢的日子久了，都会懂的，万里长征需多日走完的啊！ 

 

6.3）定时器程序的编写及介绍

下面以定时器0工作方式0为例介绍，别的工作方式1，2，3大同小异！懂0也会容易懂1，2,3呀！

 

介绍一个发光二极管以1S亮灭闪烁程序：

#include

#define Uchar8 unsigned char

#define Uint16 unsigned int

sbit Led1 = P2^0;

Uint16 Counter;

void main(void)

{

1）  TMOD = 0x00;  // 设置定时器0工作方式1

2）  TH0 = (8192-5000)/32;  // 装初值，晶振为12MHZ，定时5ms数为5000

3）  TL0 = (8192-5000)%32;

4）  EA = 1;  // 开总中断         

5）  ET0 = 1;  // 开定时器0中断

6）  TR0 = 1;  // 启动定时器0

7）  while(1);  // 程序在此停留等待中断的发生

}

void Time0_ISR(void) interrupt 1

{

8）    TH0 = (65536-50000)/256; //重装初值

9）    TL0 = (65536-50000)%256;

10） Counter++;

11）    if(Counter==200)  // 累计到200次，说明1秒时间到（200*5ms=1s）

            {

12）       Counter = 0;  // 将变量Counter清0，用于下次计数

13）       Led1 = ~Led1;  // Led取反，LED灯闪烁

            }

}

对于定时器以及中断的学习，上面已经说过，知识点是很乱，多，杂的，但不需要去背，用到了就去查，查多了，用多了就自然熟了！

 

详细介绍程序：

     

     1）TMOD=0x00； 设置定时器0工作方式1，可查上面表6-4和表6-5的介绍

     2）TH0 = (8192-5000)/32;  // 装初值，晶振为12MHZ，定时5ms数为5000

     3）TL0 = (8192-5000)%32;

              a，定时器必须要有一个初值，然后开启定时器的时候，才能从那个初值开始加1计数，例如一杯水要装8192滴才能满，然后溢出杯子，假设1滴水代表1微秒，那么如果你想让杯子5000微秒满，那么就应该先往杯子里装入8192-5000=3192滴水呀！想想是否是这个道理呢？同理，如果我想让定时器满5000微秒（5毫秒）溢出，那就需装一个初值3192呀！

             b，8192-5000=3192为什么对32求模和求余？

            因为这里用到的工作方式0是13位定时器，为高8位TH0和低5位TL0寄存器，需要将3192分解为一个高8位的数，和一个低5位的数，装入TH0和TL0寄存器中

             c， 8），9）中为什么还要重装初值呢？

     上面已经介绍过，工作方式0是不能自动重装初值的，必须人为写程序去装初值，也就是说，水杯里水满后溢出，把水全部倒掉，再装入一定的水，让水把杯子重新滴满！

             d，2），3）还可以写为 TH0=（8192-5000）》5；

                          TL0=（8192-5000）& 0x1F；

 

      4），5），6）查上面表6-2可知，同时必须知道，定时器的使用，必须首先开启总中断，然后开定时器中断，接着开定时器。例如你回你家里的房间上网，必须首先开你家大门，然后**间的门，接着才能上网！

 

      7）while（1）；  程序执行到这里后，会一直停留等待中断的发生，中断来了就往下面执行，否则一直等待

 

     10），11），12）Counter自加，当counter满200次时，证明1秒到了（200*5ms=1s），然后先把Counter清0 ，为什么呢？因为清0后，用于下次计数呀！然后才是LED灯闪烁。

 

特别注意：  中断服务程序的写法

void 函数名(void)interrupt 中断号 (using 工作组)

{

   中断服务程序内容

}

关于中断函数说明如下几点，望铭记：

1) 中断函数无返回值，所以前面为void

2) 中断函数命名随便，但一定不能是C语言的关键字，如if、case等，建议大家用：Timer0_ISR、EX0_ISR等

3) 中断函数不带任何参数，所以小括号内写了void

4) 中断函数的关键词interrupt，一定要写且必须正确无误

5) 定时器的中断号见上面的表6—1，必须一一对应，确保准确无误，错了伤不起啊

6) 后面的using 工作组（），通常不写，具体依个人习惯

 

 下面来个小总结：   

  在使用定时器及中断时，必须的过程：

            1）对TMOD赋值，设置使用定时器几，工作方式为几

            2）计算初值，将初值写入TH0，TL0或者TH1，TL1中

           3）设置中断方式时，设置IE中断允许寄存器，用于开放总中断，定时器中断

           4）开启TCON控制寄存器的TR1或者TR0，开始定时或者计数

 

     即使单片机有无数次中断，但永远别对单片机的学习中断和放弃！

 

      本系列《MCU之心路分享》博文，本人将尽自己所能，以菜鸟的身份，写下初学者最详细，最具体的入门博客，同时分享DIY的乐趣，如有误之处，欢迎拍砖，本人也很乐意接受各位大神的批评和指点，在此谢谢啦！

 

                                                                                                2013年11月21日 夜