[51 单片机] --定时器中断

1，前置知识

振荡周期： 为单片机提供定时信号的振荡源的周期（晶振周期或外加振荡周期）。

状态周期： 2 个振荡周期为 1 个状态周期，用 S 表示。振荡周期又称 S 周期或时钟周期。

机器周期：1 个机器周期含 6 个状态周期，12 个振荡周期

指令周期：完成 1 条指令所占用的全部时间，它以机器周期为单位。一般1~4个机械周期

如：

        外接晶振为 12MHz 时，51 单片机相关周期的具体值为：

        振荡周期 = 1/12us;

        状态周期 = 1/6us;

        机器周期 = 1us;

        指令周期 = 1~4us;

 2，51单片机定时器

 ①：51单片机有两组基本的定时器，因为既可以定时，又可以计数，故称之 为【定时器/计数器】

②：定时器/计数器和单片机的 CPU 是相互独立的。定时器/计数器工作的过程 是自动完成的，不需要 CPU 的参与。

③：5 1 单片机中的定时器/计数器是根据机器内部的时钟或者是外部的脉冲信 号对寄存器中的数据加 1。

---> 定时/计数器的实质是加 1 计数器（16 位），由高 8 位和低 8 位两 个寄存器 THx 和 TLx 组成。

 内部结构图：

 上图描述了两个定时器T0/T1，计数脉冲是由机器周期脉冲，定时器颞部由两个寄存器为TH0,TL0分别为8bit数据，即定时器初值。

TMOD定义了定时器工作方式，高4位为T1,低4位为T0.

TCON 寄存器为中断请求标志控制寄存器，TF0位中断溢出标志，TR0 = 1为开启定时器0.

 GATE 门控位：控制定时器是否受外部中断源信号影响。

        ① GATE为0时，不受外部中断控制，启动定时器可以通过TR0 = 1/0 和TR1 = 1/0，控制定时器启动。

        ② GATE = 1时，不仅需要TR0 =1/0,TR1 = 1/0控制定时器启动，还需要外部中断控制引脚INT0、INT1 位1，才能启动定时器工作。

C/T 位: 表示定时/计数模式选择位。C/T ＝0 为定时模式;C/T =1 为计数模式

M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。

 定时器一般使用工作方式1，工作方式二一部用于串口定时。

 前一章节提到过这个定时器，低4位为外部中断控制位和中断溢出位，这个高4位为定时器中断控制位和溢出位。所以启动定时器需要去设置TR0、TR1.

注：T1 计数溢出时由硬件自动置 TF1 为 1。CPU 响应中断后 TF1 由硬件自动清 0

注重介绍方式1工作原理：

  

 从右到左看，TMOD寄存器GATE经过一个非门，一级INT0外部中断0的引脚绑定到一个>=1的逻辑门上，我们知道不管Gate位取值多少，要启动定时器需要TR0 = 1，从图中的&门可以看出，如果Gate位为1,则取决于INT0引脚的值是否为1，如果Gate位为0，则与INT0引脚无关，这就是门控位所决定的事。

在看到TMOD中的C/T 位，C/T = 0时为连接到机器周期，C/T = 1时，连接到T0引脚（即单片机P32上）。

使用当中间开关闭合时，定时器就工作了。

所以如何让定时器0工作啦？代码如何操作寄存器。

TMOD |= 0x01 // 让定时器工作在方式1，同时c/t = 0, gate = 0(关闭外部中断影响);

TH0 = 0xFF; // 定时器初值高位

TL0 = 0xAA； // 定时器初值低位

ET0 = 1;  //开启Time0中断允许位

EA = 1; // 开启cpu中断使能

TR0 = 1；//启动定时器

 3，定时器初值的计算

因为我们让定时器的C/T = 0，即定时信号来自于机器周期，我们知道机器周期等于12 个震荡周期。所以我们如何计算定时的初值那？

我的51单片机所以得外部晶振是11.0592Mhz的，

一个机器周期 时间：T = （12 *1）/ ( 11.0592 * 10^(6) ) =  1.08507 x 10^(-6)s = 1.08507us

由于TH0,TL0最大为16位即，最大值位0xFFFF = 65535,在来一个脉冲就溢出了。如果我现在要实现定时1ms,这个初值怎么计算：

        1000 / 1.08507 = 922 个脉冲 ，即定时器需要计数922个脉冲，即使用65536 - 922 = 64614，这个值就为计数器初值：0xFC66.

4，定时器代码实现

实现两定时器每隔1s，1.5s亮灭LED0,LED1 （注意中断号）

#include <reg52.h>

  // 1.08507us -->一个机器周期 （12 / 11.0592 us）
  // 从初始值加1，直到加到最大值产生time中断
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;

sbit LED1 = P2^0;
sbit LED2 = P2^1;

void init_time0()
{
	TMOD |= 0x01; // 选择定时器0，工作方式1
	TH0 = 0xFC;	  //初始time0高位
	TL0 = 0x66; //初始time0低位
	ET0 = 1;	// 打开定时器0中断允许
	EA = 1;		// 打开系统总中断使能
	TR0 = 1;    // 	打开定时器	 	
}

void time0_run() interrupt 1
{
	static u16 i = 0;
	
	//重新设置中断
	TH0 = 0xFC;	  //初始time0高位
	TL0 = 0x66; //初始time0低位
					  // 1s
	i++;

	if(i == 1000)
	{
		i=0;
		LED1 = !LED1;	
	}
}

void init_time1()
{
	TMOD |= 0x10; // 选择定时器1，工作方式1
	TH1 = 0xFC;	  //初始time1高位
	TL1 = 0x66; //初始time1低位
	ET1 = 1;	// 打开定时器1中断允许
	EA = 1;		// 打开系统总中断使能
	TR1 = 1;    // 	打开定时器	 	
}

void time1_run() interrupt 3
{
	static u16 i = 0;
	
	//重新设置中断
	TH1 = 0xFA;	  //初始time0高位
	TL1 = 0x9A; //初始time0低位
						   // 1.5s
	i++;

	if(i == 1000)
	{
		i=0;
		LED2 = !LED2;	
	}
}

void main()
{
	init_time0();
	init_time1();
	while(1);
}

 5，总结

        定时器操作较为复杂，需要着重理解方式1的工作原理，才能对代码操作的每个寄存器弄明白。其次这里并没有介绍将C/T = 1（计数模式），后期遇到再补充