单片机定时器中断原理和C语言代码详解

2019-04-15 12:03发布

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单片机定时器中断原理和C语言代码详解    
我之前都是用ARM7，单片机基本不会。但一个项目要用到51，所以克了一下51还是有点模糊，今天调了这个代码之后，对51定时器中断有些心得，拿来和大家共享。废话不说了，上代码。
#define _1231_C_
#include "reg51.h"
#include "1231.h"
//sbit OE=P2^3;
unsigned int SystemTime;
void timer0(void) interrupt 1 using 3 //中断部分代码，见下文的释疑
{
    TH0 = 0xdb;
    TL0 = 0xff;
//    TF0 = 0;
    SystemTime++;
}
void main()
{
    TMOD &= 0xF0;
    TMOD |= 0x01; //TMOD的值表示定时器工作方式选择
    TH0 = 0xdb; //写入初始值,初始值可以决定定时多久
    TL0 = 0xff;
//根据下文的木桶比喻的话，如果TH0 = 0x00;TL0 = 0x00；则表示从桶底开始装水。
//TH0 = 0xdb;TL0 = 0xff;可以这样子理解相当于木桶里已经有部分液铅在里面，
//TH0和TL0这个两个值表示木桶里液铅的高度，即此时桶里只能从液铅的高度以上开始装水，
//TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；即表示桶的最高位置.
    TF0 = 0; //计数到时TF0为1,即当TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再运行一步TF0 = 1;
    TR0 = 1; //开始计数,从这时起，每运行一步TH0和TL0都会增加，直到TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；
                 //相当于开水龙头，如TR0=0则TH0和TL0不变
    ET0 = 1; //允许定时器0中断
    EA=1;   //开总中断
//下面是个死循环，程序里每运行一步TH0和TL0都会增加，当增加到TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；
//单片机会从死循环里退出，去执行中断部分的代码，即开始运行void timer0(void) interrupt 1 using 3{}
//运行完中断部分的代码后，接着继续执行死循环里的代码。
//注意：当TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再运行，TF0并没有从0变为1，个人猜测TF0=1；时触发了中断，并重新被置零。
//如把ET0 = 1;和EA=1;注释掉，当TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再运行，TF0会变为1，此时不会再执行中断部分代码。
    while(1)
    {
        if ((SystemTime%100)
释疑：void Timer0() interrupt 1 using 1
Timer0   是函数名,随便取的
interrupt   xx   using   y
跟在interrupt   后面的xx   值得是中断号，就是说这个函数对应第几个中断端口，一般在51中
0   外部中断0   
1   定时器0
2   外部中断1
3   定时器1
4   串行中断
实际上编译的时候就是把你这个函数的入口地址方到这个对应中断的跳转地址
using   y   这个y是说这个中断函数使用的那个寄存器组，51里面一般有4组   r0   --   r7寄存器，一共有32个，如果你的终端函数和别的程序用的不是同一个寄存器组则进入中断的时候就不会将寄存器组压入堆栈返回时也不会谈出来节省代码和时间
初始值算法：定时器是当总数达到FFFFH后产生中断吧！那你要让它计数10000，是不是用FFFF（16进制）减去10000（十进制）的数当计数初值 啊？TH0=-(10000/256); TL0=-(10000%256)跟FFFF（16进制）减去10000（十进制）的数是一样的。从TH0=-(10000/256); TL0=-(10000%256)开始计数，计数到10000刚好满。跟用FFFF（16进制）减去10000（十进制）的数一样！！！写起来更简单，不 用算！！！
看看原码、补码就知道。正数的补码是对应的二进制数，符号位为零，负数的补码是它的绝对值对应的二进制数按位取反再加一，符号位为一。无符号数不考虑符号，那么这个结果就跟用FFFF减去它的绝对值一样
中断的理解。
这里将涉及到单片机中断的应用，在cpu的一步步按照指令运行的过程中（主程序），可能会有其它的更紧急的需要做的事情（中断服务程序），需要cpu暂时停止当前的程序（主程序），做完了（中断服务程序）之后，又可以继续去运行先前的程序（主程序）。就像你正在吃饭，一边又在给水桶里放水，吃着吃着，水满了，你就得赶快去把水龙头关掉或者换一个空的水桶，再回来吃饭。
单片机的定时器就像是一个水桶，你让它启动了，也就是水龙头打开了；开始装水了；定时在每个机器周期不断自动加1，最后溢出了；水桶的水不断增加，最也就满出来了；定时器溢出时，你就要去做处理了；水桶的水满了，你也应该处理一下了；处理完后，单片机又可以回到刚刚开停止的地方继续运行；水桶处理了，先前你在做什么也可以继续去做什么了。
单片机的主程序是从0x0000开始运行的，单片机服务程序从哪里开始运行呢？在51里，有多个中断服务程序入口，0号入口是外中断0，地址在0x0003；1号入口是定时器0，在 0x000B；2号入口是外中断1；地址在0x0013，3号入口是定时器2；地址在0x001B，等等。当中断发生时，程序就记下当前运行的位置，跳到对应的中断入口去运行中断服务程序，运行完之后，又跳回到原来的位置继续运行。
在C51中，你不用理会中断服务程序放在哪里，会怎么跳转。你只要把某个函数标识为几号中断服务函数就可以了。在发生了对应的中断时，就会自动的运行这个函数。
请看一下相关的51的硬件的书，对定时器工作的寄存器设置做进一步的了解。也可以做完试验再了解，因为例程中都已经为您设置好了。
请看程序，主程序里的循环里是个死循环，什么也没有做，在实际应用中这里是放的主程序。
在定时器服务函数里，需要重新置入定时器的值，这样才能保证每次溢出时，都是你指定的时间。这里置入的是0x0006，还需要走 0x10000-0x0006个机器周期才溢出。换成10进制也就是每65530个机器周期中断一次。我们仿真的晶振是22118400HZ，每12个时钟一个机器周期。65530×12/22118400＝0.036秒。也就是差不多28HZ的闪烁频率。
因为51的定时器最大只有0xffff，溢出的速度很快，无法做出更久的闪烁频率来，这一课就先观察一下这个28HZ左右频率。在下一课我们会用静态变量的办法，做一个长达1秒钟的LED闪烁频率。
另外，由于51从中断发生到进入中断的时间不定，是3至8个机器周期，我们在进入了中断后才重新置新的定时器初始值，这样就会存在定时误差。也就是不是精确定时，如果要精确定时，需要使用定时器自动装载方式，也就是在定时器溢出的同时，硬件逻辑就自动把定时器初始值装载进去了，而不是在中断服务程序里赋初始值，这样就可以实现精确定时，误差只出现晶振的频率上。这是下一颗的内容。
现在请仔细研究一下程序，并编译，进入仿真，全速运行，观察运行结果。我们可以看到P10上的LED在快速闪烁。
顺便，也请再练习一下停止，单步，断点等等的调试方法。
一个特殊的地方，使用DX516在单步时运行时，可能无法进入到中断服务函数中。这是因为中断函数可能在单步处理的瞬间已经运行过去了。如果要单步调试中断服务函数，请在中断服务函数内设置断点，再点全速。稍后就会停止在断点上，就可以继续单步运行了。  

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