單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)

上講通過(guò)講述用單片機(jī)控制一個(gè)外部的LED閃爍實(shí)驗(yàn)來(lái)向讀者介紹了單片機(jī)的工作原理與開(kāi)發(fā)流程。這一講將介紹單片機(jī)內(nèi)部非常重要的兩個(gè)資源——定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)。通過(guò)該講，讀者可以掌握定時(shí)器的工作原理和單片機(jī)的中斷系統(tǒng)。

從而設(shè)計(jì)定時(shí)器計(jì)數(shù)程序和中斷服務(wù)程序。

一、原理簡(jiǎn)介

首先讓我們舉鬧鐘為例，將它定時(shí)在一分鐘后鬧鈴，這就需要秒針走一圈（60 次）。即一分鐘時(shí)間轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)，也就是計(jì)數(shù)的次數(shù)，計(jì)數(shù)到了60 次然后鬧鈴，而每一次計(jì)數(shù)的時(shí)間是1 秒。

單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器跟鬧鐘類(lèi)似，可以通過(guò)編程來(lái)設(shè)定要定時(shí)的時(shí)間、定時(shí)時(shí)間到了進(jìn)行相應(yīng)的操作。那么在單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)一次的時(shí)間是多少呢，51 單片機(jī)輸入的時(shí)鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng)12 分頻后得到的，所以定時(shí)器也可看作是對(duì)計(jì)算機(jī)機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器。因?yàn)槊總€(gè)機(jī)器周期包含12 個(gè)振蕩周期，故每一個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1，可以把輸入的時(shí)鐘脈沖看成機(jī)器周期信號(hào)。故其頻率為晶振頻率的1/12。如果晶振頻率為12MHz，則定時(shí)器每接收一個(gè)輸入脈沖的時(shí)間剛好為1μs。在本實(shí)驗(yàn)套件中采用的是11.0592M 的晶振，故每接收一個(gè)輸入脈沖的時(shí)間約為1.085μs。實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)在實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用中非常重要，因?yàn)橥枰玫骄_定時(shí)一段時(shí)間，然后定時(shí)時(shí)間到的時(shí)刻做相應(yīng)的任務(wù)。

那如何編程實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間呢？首先先簡(jiǎn)單介紹下本實(shí)驗(yàn)板上單片機(jī)（STC89C52）內(nèi)的定時(shí)器資源。STC89C52 內(nèi)有三個(gè)定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器， 分別為T(mén)0、T1 和T2。其中T0、T1 工作方式一樣，一并介紹。

T2 的工作方式稍有區(qū)別，這里不做介紹，實(shí)驗(yàn)套件光盤(pán)中有實(shí)際應(yīng)用程序。同時(shí)，單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是復(fù)用的，計(jì)數(shù)器是記錄外部脈沖的個(gè)數(shù)，而定時(shí)器則是由單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘提供的一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源。本講中，以T0、T1 作為定時(shí)器來(lái)進(jìn)行實(shí)例介紹使用。

了解了單片機(jī)內(nèi)的定時(shí)器資源后，接下來(lái)我們來(lái)對(duì)定時(shí)器寄存器進(jìn)行詳細(xì)介紹。TMOD（見(jiàn)表1）、TCON（見(jiàn)表3）與定時(shí)器T0、定時(shí)器T1 間通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)及邏輯電路連接，TMOD 用于設(shè)置定時(shí)器的工作方式，TCON 用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)、停止，標(biāo)志定時(shí)器的溢出和中斷情況。當(dāng)設(shè)置了定時(shí)器的工作方式并啟動(dòng)定時(shí)器工作后，定時(shí)器就按被設(shè)定的工作方式獨(dú)立工作，不再占用CPU 的操作時(shí)間，只有在計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)溢出時(shí)才可能中斷CPU 當(dāng)前的操作。

表1 TMOD寄存器

表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。

TMOD 的低4 位為定時(shí)器0 的方式字段，高4位為定時(shí)器1 的方式字段，它們的含義完全相同。

M1 和M0 ：工作方式控制位，其定義如表2 所示（ 其中i=0，1）。

表2 定時(shí)器工作方式控制位

：功能選擇位。