單片機定時器中斷原理和C語言代碼詳解

我之前都是用ARM7，單片機基本不會。但一個項目要用到51，所以克了一下51還是有點模糊，今天調(diào)了這個代碼之后，對51定時器中斷有些心得，拿來和大家共享。廢話不說了，上代碼。

#define _1231_C_
#include "reg51.h"
#include "1231.h"


//sbit OE=P2^3;

unsigned int SystemTime;


void timer0(void) interrupt 1 using 3 //中斷部分代碼，見下文的釋疑
{

TH0 = 0xdb;
TL0 = 0xff;
// TF0 = 0;

SystemTime++;
}


void main()
{

TMOD &= 0xF0;
TMOD |= 0x01; //TMOD的值表示定時器工作方式選擇

TH0 = 0xdb; //寫入初始值,初始值可以決定定時多久
TL0 = 0xff;
//根據(jù)下文的木桶比喻的話，如果TH0 = 0x00;TL0 = 0x00；則表示從桶底開始裝水。
//TH0 = 0xdb;TL0 = 0xff;可以這樣子理解相當(dāng)于木桶里已經(jīng)有部分液鉛在里面，
//TH0和TL0這個兩個值表示木桶里液鉛的高度，即此時桶里只能從液鉛的高度以上開始裝水，
//TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；即表示桶的最高位置.

TF0 = 0; //計數(shù)到時TF0為1,即當(dāng)TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再運行一步TF0 = 1;
TR0 = 1; //開始計數(shù),從這時起，每運行一步TH0和TL0都會增加，直到TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；
//相當(dāng)于開水龍頭，如TR0=0則TH0和TL0不變

ET0 = 1; //允許定時器0中斷
EA=1; //開總中斷

//下面是個死循環(huán)，程序里每運行一步TH0和TL0都會增加，當(dāng)增加到TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；
//單片機會從死循環(huán)里退出，去執(zhí)行中斷部分的代碼，即開始運行void timer0(void) interrupt 1 using 3{}
//運行完中斷部分的代碼后，接著繼續(xù)執(zhí)行死循環(huán)里的代碼。
//注意：當(dāng)TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再運行，TF0并沒有從0變?yōu)?，個人猜測TF0=1；時觸發(fā)了中斷，并重新被置零。
//如把ET0 = 1;和EA=1;注釋掉，當(dāng)TH0 = 0xff;TL0 = 0xff；再運行，TF0會變?yōu)?，此時不會再執(zhí)行中斷部分代碼。

while(1)
{
if ((SystemTime%100)<50) //SystemTime除以100，余數(shù)小于50為真
{
//這兩行不用管，就當(dāng)做是功能1
P0=0xf1;
P2=0xf0;

}
else
{
//這兩行不用管，就當(dāng)做是功能2
P0=0x00;
P2=0xf0;

}


};



}


釋疑：void Timer0() interrupt 1 using 1



Timer0 是函數(shù)名,隨便取的

interrupt xx using y

跟在interrupt 后面的xx 值得是中斷號，就是說這個函數(shù)對應(yīng)第幾個中斷端口，一般在51中

0 外部中斷0

1 定時器0

2 外部中斷1

3 定時器1

4 串行中斷

實際上編譯的時候就是把你這個函數(shù)的入口地址方到這個對應(yīng)中斷的跳轉(zhuǎn)地址

using y 這個y是說這個中斷函數(shù)使用的那個寄存器組，51里面一般有4組 r0 -- r7寄存器，一共有32個，如果你的終端函數(shù)和別的程序用的不是同一個寄存器組則進入中斷的時候就不會將寄存器組壓入堆棧返回時也不會談出來節(jié)省代碼和時間

初始值算法：定時器是當(dāng)總數(shù)達到FFFFH后產(chǎn)生中斷吧！那你要讓它計數(shù)10000，是不是用FFFF（16進制）減去10000（十進制）的數(shù)當(dāng)計數(shù)初值??？TH0=-(10000/256); TL0=-(10000%256)跟FFFF（16進制）減去10000（十進制）的數(shù)是一樣的。從TH0=-(10000/256); TL0=-(10000%256)開始計數(shù)，計數(shù)到10000剛好滿。跟用FFFF（16進制）減去10000（十進制）的數(shù)一樣?。?！寫起來更簡單，不用算?。。?br />看看原碼、補碼就知道。正數(shù)的補碼是對應(yīng)的二進制數(shù)，符號位為零，負數(shù)的補碼是它的絕對值對應(yīng)的二進制數(shù)按位取反再加一，符號位為一。無符號數(shù)不考慮符號，那么這個結(jié)果就跟用FFFF減去它的絕對值一樣


我們學(xué)習(xí)了用指令延時閃燈，但是用指令方式閃燈有cpu不能做其他工作的缺點。
這一課，我們將學(xué)習(xí)如何使用定時器方式使燈閃爍。
中斷的理解。
這里將涉及到單片機中斷的應(yīng)用，在cpu的一步步按照指令運行的過程中（主程序），可能會有其它的更緊急的需要做的事情（中斷服務(wù)程序），需要cpu暫時停止當(dāng)前的程序（主程序），做完了（中斷服務(wù)程序）之后，又可以繼續(xù)去運行先前的程序（主程序）。就像你正在吃飯，一邊又在給水桶里放水，吃著吃著，水滿了，你就得趕快去把水龍頭關(guān)掉或者換一個空的水桶，再回來吃飯。
單片機的定時器就像是一個水桶，你讓它啟動了，也就是水龍頭打開了；開始裝水了；定時在每個機器周期不斷自動加1，最后溢出了；水桶的水不斷增加，最也就滿出來了；定時器溢出時，你就要去做處理了；水桶的水滿了，你也應(yīng)該處理一下了；處理完后，單片機又可以回到剛剛開停止的地方繼續(xù)運行；水桶處理了，先前你在做什么也可以繼續(xù)去做什么了。
單片機的主程序是從0x0000開始運行的，單片機服務(wù)程序從哪里開始運行呢？在51里，有多個中斷服務(wù)程序入口，0號入口是外中斷0，地址在0x0003；1號入口是定時器0，在 0x000B；2號入口是外中斷1；地址在0x0013，3號入口是定時器2；地址在0x001B，等等。當(dāng)中斷發(fā)生時，程序就記下當(dāng)前運行的位置，跳到對應(yīng)的中斷入口去運行中斷服務(wù)程序，運行完之后，又跳回到原來的位置繼續(xù)運行。
在C51中，你不用理會中斷服務(wù)程序放在哪里，會怎么跳轉(zhuǎn)。你只要把某個函數(shù)標(biāo)識為幾號中斷服務(wù)函數(shù)就可以了。在發(fā)生了對應(yīng)的中斷時，就會自動的運行這個函數(shù)。
請看一下相關(guān)的51的硬件的書，對定時器工作的寄存器設(shè)置做進一步的了解。也可以做完試驗再了解，因為例程中都已經(jīng)為您設(shè)置好了。
請看程序，主程序里的循環(huán)里是個死循環(huán)，什么也沒有做，在實際應(yīng)用中這里是放的主程序。
在定時器服務(wù)函數(shù)里，需要重新置入定時器的值，這樣才能保證每次溢出時，都是你指定的時間。這里置入的是0x0006，還需要走 0x10000-0x0006個機器周期才溢出。換成10進制也就是每65530個機器周期中斷一次。我們仿真的晶振是22118400HZ，每12個時鐘一個機器周期。65530×12/22118400＝0.036秒。也就是差不多28HZ的閃爍頻率。
因為51的定時器最大只有0xffff，溢出的速度很快，無法做出更久的閃爍頻率來，這一課就先觀察一下這個28HZ左右頻率。在下一課我們會用靜態(tài)變量的辦法，做一個長達1秒鐘的LED閃爍頻率。
另外，由于51從中斷發(fā)生到進入中斷的時間不定，是3至8個機器周期，我們在進入了中斷后才重新置新的定時器初始值，這樣就會存在定時誤差。也就是不是精確定時，如果要精確定時，需要使用定時器自動裝載方式，也就是在定時器溢出的同時，硬件邏輯就自動把定時器初始值裝載進去了，而不是在中斷服務(wù)程序里賦初始值，這樣就可以實現(xiàn)精確定時，誤差只出現(xiàn)晶振的頻率上。這是下一顆的內(nèi)容。
現(xiàn)在請仔細研究一下程序，并編譯，進入仿真，全速運行，觀察運行結(jié)果。我們可以看到P10上的LED在快速閃爍。
順便，也請再練習(xí)一下停止，單步，斷點等等的調(diào)試方法。
一個特殊的地方，使用DX516在單步時運行時，可能無法進入到中斷服務(wù)函數(shù)中。這是因為中斷函數(shù)可能在單步處理的瞬間已經(jīng)運行過去了。如果要單步調(diào)試中斷服務(wù)函數(shù)，請在中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)設(shè)置斷點，再點全速。稍后就會停止在斷點上，就可以繼續(xù)單步運行了。