| | 單片機定時中斷的精確定時編程方法種種 |
| 引 言
MCS-51單片機的中斷回應延遲時間，取決於其他中斷服務程式是否在進行，或取決於正在執行的是什麼樣的指令。單中斷系統中的中斷回應時間為3～8個機器週期[1]。無論是哪一種原因引起的誤差，在精確定時的應用場合，必須考慮它們的影響，以確保精確的定時控制。根據定時中斷的不同應用情況，應選擇不同的精確定時編程方法。
文中以計時器T1工作在定時方式1為例，晶振頻率為12MHz 。
1 方法1
在計時器溢出中斷得到回應時，停止計時器計數，讀出計數值(反映了中斷回應的延遲時間)，根據此計數值算出到下一次中斷時，需多長時間，由此來重裝載和啟動計時器。例如定時週期為1ms，則通常計時器重裝載值為-1000(0FC18H)。下面的程式在計算每個定時週期的精確重裝載值時，考慮了由停止計數(CLR TR1)到重新啟動計數(SETB TR1)之間的7個機器週期時間。程式中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是彙編符號，分別表示-1000+7=0FC1FH這個立即數的低位元位元組(1FH)和高位位元組(0FCH)。
……
CLR EA ；禁止所有中斷
CLR TR1 ；停止計時器T1
MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望數的低位元位元組
ADD A，TL1 ；進行修正
MOV TL1，A ；重裝載低位元位元組
MOV A，#HIGH(-1000+7) ；對高位位元組處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
SETB TR1 ；重啟動計時器
SETB EA ；重開中斷
……
此方法適用於各種原因造成的定時誤差的情況，為通用方法。
2 方法2
假如定時週期為10ms，通常計時器重裝載值為0D8F0H，中斷副程式如下[2]：
ORL TL1，#0F0H
MOV TH1，#0D8H
……
這裏用ORL TL1，#0F0H代替MOV TL1，#0F0H 可提高定時精度。此方法只適用於重裝載值低位元位元組的低4位元為零，且中斷回應的延遲時間小於16個機器週期的情況。類似的計時器重裝載值有0FFF0H，0FFE0H等。
3 方法3
假如定時週期為1ms，通常計時器重裝載值為0FC18H，中斷副程式如下：
MOV A，#LOW(-1000+4) ；期望數的低位元位元組
ADD A，TL1
MOV TL1，A
MOV A，#HIGH(-1000+4) ；對高位位元組處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復提前了的2個機器週期
……
這種方法中不停止計時器計數過程，若在執行指令ADDC A，TH1 或MOV TH1，A時，恰好產生TL1溢出向TH1進位元的情況，則TH1的值就不對了，會產生更大的誤差。為此，程式段開頭為重裝載值加4，若有溢出進位，則可提前發生，其中2個機器週期是考慮到為TL1重裝載佔用的時間。
此方法適用於系統中無其他更高優先順序中斷源的情況。若類似方法1，在程式段開頭和結尾分別加上禁止所有中斷(CLR EA)和開中斷(SETB EA)指令，則將適用於所有情況。
4 方法4
假如定時週期不確定，只知道計時器重裝載值存放在寄存器R3、R2中，中斷副程式如下：
MOV A，#05H ；3個機器週期裝載TL1，2個週期提前
ADD A，TL1
ADD A，R2
MOV TL1，A
MOV A，R3 ；處理高位位元組
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復提前了的2個機器週期
……
此法適用於定時週期不確定的情況，其他同方法3。
5 方法5
當定時中斷發生的位置可預知時，通常出現在主程序的AJMP $ (或SJMP $)等待指令處，中斷延遲時間為3個或4個機器週期。取固定值4可簡化補償程式。以定時週期1ms為例，中斷副程式如下：
ORG 001BH
MOV TL1，#LOW(-1000+4)
MOV TH1，#HIGH(-1000+4)
……
此方法適用於定時中斷總發生在同一條指令位置，且無其他中斷源的情況。
結 語
上述5種方法誤差均不超過1個機器週期，其中方法1、3、4較為通用，適用於任何情況，但程式較長；方法2、5簡單，但必須注意滿足對應條件，才能使用。當然，也還有其他方法[3]，但比較煩瑣，並不理想，這裏不一一介紹。
參考文獻
1 孫涵芳，徐愛卿. MCS-51/96系列單片機原理及應用[M]. 北京：北京航空航太大學出版社，1988
2 周航慈. 單片機應用程式設計技術. [M]. 修訂版. 北京：北京：北京航空航太大學出版社，2002
3 聶毅. 單片機計時器中斷時間誤差的分析及補償[J]. 微電腦資訊，2002,18(4):37~38
蹇興亮：講師，主要從事測試計量技術及單片機的教學。 |
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