代码收藏家 51单片机定时器中断的研究
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1.定时器/计数器
1.1.工作原理
工作原理：定时器在单片机内部就像一个小闹钟一样，根据时钟的输出信号，每隔“一秒”，计数单元的数值就增加一，当计数单元数值增加到“设定的闹钟提醒时间”时，计数单元就会向中断系统发出中断申请，产生“响铃提醒”，使程序跳转到中断服务函数中执行
1.2.相关寄存器
1.工作模式寄存器TMOD
GATE：门控制；GATE=0，仅有运行控制位TRx来控制定时/计数器的开启；GATE=1，由TRx和外部中断脉冲计数。（用于计算外部中断负跳变的次数） C/T：计数器模式和定时器模式选择；C/T=0，选择定时器模式；C/T=1，选择计数器模式 M1/M0:选择定时/计数器的工作模式，如下表：
2.定时器/计数器控制寄存器TCON
TF0/ TF1： 是定时器中断标志（定时器0溢出标志位、定时器1溢出标志位） TR0 /TR1： 打开相应的定时器（定时器0运行控制位，=1时启动定时器0、定时器1运行控制位，=1时启动定时器1）；由软件清0关闭定时器0/1。当GATE=1，且INIT为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1启动定时器0/1。 IT0/IT1： 是外部中断的触发方式； =0时低电平触发，=1时负跳变触发。 IE0/IE1： 是外部中断的标志位
1.3.工作模式（模式1）
模式1：16位定时器/计数器，由TL0作为低8位，TH0作为高8位，组成了16位加1计数器
当GATE=0（TMOD.3）时，如TR0=1，则定时器计数；GATE=1时，允许由外部输入INT0控制定时器0，这样可以实现脉宽测量；TR0位TCON寄存器内的控制位；
当C/T=0时，多路开关连接到系统时钟的分频输出，T0对时钟周期计数，T0工作在定时模式；
当C/T=1时，多路开关连接到外部脉冲输入P3.4/T0，即使=T0工作在计数模式；
2.中断系统
2.1.中断的概念
中断：当CPU正在处理某项事务的时候，如果外界或者内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在处理工作而去处理这个紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断；
中断系统：实现这种功能的部件称为中断系统（中断机构），包含了中断源，中断方式，中断控制寄存器，中断响应和中断请求的撤除； 中断源：请示 CPU 中断的请求源称为中断源； 中断嵌套：中断过程中又有中断发生称为中断嵌套； 中断服务子程序：中断执行的程序称为中断服务子程序； 中断优先级：中断的处理有高优先级和低优先级之分，且低优先级中断可以被高优先级中断所中断，反之不能
2.2.中断结构
2.3.中断源
中断的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的中断资源，如中断源个数不同、中断优先级个数不同等等
2.4.相关寄存器
1.中断允许寄存器IE
EA: 总中断允许； EA=0，CPU屏蔽所有中断的请求；EA=1，开放所有中断。 ES：串行口中断允许位；ES=0，禁止串行中断；ES=1，允许串口中断。 ET0/ET1： 定时器/计数器0和定时器/计数器1，中断允许位=0时，禁止相应的定时器中断；=1时，允许相应的定时器中断。 EX0/EX1： 外部中断0和外部中断1，中断允许位=0时，禁止相应的外部中断；=1时，允许相应的外部中断。 ——：无效位
2.中断优先寄存器IP
PS: 串行口中断优先级 PS = 1;(高) 。PS = 0; (低)。 PT0：定时器0中断优先级 PT0 = 1;(高) PT0 = 0;(低)。 PT1：定时器1中断优先级 PT1 = 1;(高) PT1 = 0;(低)。 PX0：外部中断0中断优先级 PX0 = 1;(高) PX0 = 0;(低)。 PX1：外部中断1中断优先级 PX1 = 1;(高) PX1 = 0;(低)。 ——：无效位 IP寄存器不做设置，上电复位后为00H（IP = 0X00），默认是为低优先级；优先级从低到高：外部中断0→定时器0→外部中断1→定时器1→串口 把IP寄存器设置为：IP = 0X10；优先级从高到低：串口→外部中断0→定时器0→外部中断1→定时器1
3.如何配置定时器中断
如何配置定时器中断呢，大置流程TMOD–>TCON–>计数器初值–>中断配置；如配置为模式1，且定时为1ms的中断系统：
工作模式寄存器TMOD配置：不可位寻址，需整体赋值，TMOD=0000 0001； 控制寄存器TCON配置：因GATE=0，所以中断控制开关有TR0控制；TR0=1； 计数器初值配置：如果定时1ms；初值就为1ms / 1us = 1000；也就是要计数1000个数， 初值 = 65535-1000+1 = 64536，65536才会溢出； 所以初值即FC18H(十进制为64536)，TH0=0xFC，TL0=0x18； 中断配置：TF0=0//一旦=1的时候，产生中断；EA=1//总中断允许；ET0=1//允许对应定时器中断；PT0=0//低优先级；
//*定时器中断函数 void Timer0_Init() { //*TMOD配置：配置为0x01，为不干扰定时器1，改用如下代码 TMOD&=0xF0;//把TMOD的低四位清零，高四位保持不变 TMOD|=0x01;//把TMOD的低四位置1，高四位保持不变 //*TCON配置 TR0=1;//定时器0开始计算 //*计数器配置：初值设置为64535 TH0=0xFC;//设置定时初值 64535/256 TL0=0x18;//设置定时初值 64535%256 /******************************************** 如单片机为12Mhz晶振,则 时钟周期: 1/12000000 机器周期: 12/12000000 假设定时1ms,则 次数*(12/12000000)=0.001 则 次数=1000 而单片机的定时器相当于一个水桶，能装65535,要让他数1000次就满， 所以要在里面提前装好65535-1000的水才可以。 **********************************************/ //*中断配置 TF0=0;//清楚TF0标志 ET0=1;//对应的定时器中断允许 EA=1;//总中断允许 PT0=0;//低优先级 }
4.实际应用
4.1.LED闪烁
功能需求：LED闪烁，每过一秒，改变LED的状态，用定时器中断实现
程序设计：配置定时器中断；主程序可以啥也不干，运行1000次，中断溢出，去执行中断子程序；中断子程序用来设计LED的闪烁效果（确定是哪颗灯闪烁，闪烁的周期等）
main.c文件
#include <REGX52.H> //*定时器中断程序 void Timer0_Init() { TMOD&=0xF0; TMOD|=0x01; TR0=1; TH0=0xFC; TL0=0x18; TF0=0; ET0=1; EA=1; PT0=0; } //*主程序 void main() { Timer0_Init();//调用定时器中断函数，循环1000次之后（1ms），中断溢出 while(1) { } } //*中断服务程序 unsigned int T0Count; void Timer0_Routine() interrupt 1//中断溢出后，执行中断服务程序 { TH0=0xFC; TL0=0x18;//因中断溢出之后，初始值从0开始计算；为确保是1ms的循环周期，故要在此处重新配置初始值为64535 T0Count++; if(T0Count>=1000)//我们需要LED灯1s亮灭，1s=1000*1ms { T0Count=0;//T0Count归零 P2_0=~P2_0; //取反，LED闪烁 } }
4.2.独立按键控制LED流水灯
功能需求：通过独立按键，控制LED流水灯左右移动
程序设计：配置定时器中断，主程序用来设计独立按键按下之后的结果，中断子程序用来设计流水灯的效果
main.c文件
#include <REGX52.H> #include <INTRINS.H> #include"Delay.h" //*定时器中断程序 void Timer0_Init() { TMOD&=0xF0; TMOD|=0x01; TR0=1; TH0=0xFC; TL0=0x18; TF0=0; ET0=1; EA=1; PT0=0; } //*独立按键子程序 unsigned char Key() { unsigned char KeyNumber=0; if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;} if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;} if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;} if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;} return KeyNumber; } //*主程序 unsigned char KeyNum,LEDMode; void main() { P2=0xFE; Timer0_Init(); while(1) { KeyNum=Key();//调用独立按键程序 if(KeyNum) { if(KeyNum==1)//如果按键1按下 { LEDMode++; if(LEDMode>=2)LEDMode=0;//控制LEDMode只有0和1两个变量 } } } } //*中断服务程序 void Timer0_Routine() interrupt 1 { static unsigned int T0Count; TH0=0xFC; TL0=0x18; T0Count++; if(T0Count>=500)//500ms为一周期 { T0Count=0; if(LEDMode==0) P2=_crol_(P2,1);//调用系统程序<INTRINS.H>中的左移功能 if(LEDMode==1) P2=_cror_(P2,1);//调用系统程序<INTRINS.H>中的右移功能 /*按键按1次左移，再按1次右移*/ } }
4.3.计时器
功能需求：通过LCD1602，显示简单的计时功能
程序设计：配置定时器中断，主程序用来显示“时间”；中断子程序用来设计分秒时如何换算（60进1）过程
main.c文件
#include <REGX52.H> #include"Delay.h" #include"LCD1602.h" //*定时器中断程序 void Timer0_Init() { TMOD&=0xF0; TMOD|=0x01; TR0=1; TH0=0xFC; TL0=0x18; TF0=0; ET0=1; EA=1; PT0=0; } //*主函数 unsigned char Sec,Min,Hour; void main() { LCD_Init(); Timer0_Init(); LCD_ShowString(1,1,"Clock:"); LCD_ShowString(2,3,":"); LCD_ShowString(2,6,":"); while(1) { LCD_ShowNum(2,1,Hour,2); LCD_ShowNum(2,4,Min,2); LCD_ShowNum(2,7,Sec,2); } } //*中断子函数 void Timer0_Routine() interrupt 1 { static unsigned int T0Count; TH0=0xFC; TL0=0x18; T0Count++; if(T0Count>=1000) { T0Count=0; Sec++; if(Sec>=60) { Sec=0; Min++; if(Min>=60) { Min=0; Hour++; if(Hour>=24) { Hour=0; } } } } }
5.知识点
5.1.什么是静态局部变量
使用：局部变量前加static，修饰局部变量为静态局部变量。
作用：改变局部变量的销毁时期。静态局部变量的作用域和局部变量的作用域一样，当定义它的函数或语句块结束的时候，作用域结束。不同的是，静态局部变量存储在静态存储区，当静态局部变量离开作用域后，并没有被销毁。当该函数再次被调用的时候，该变量的值为上次函数调用结束时的值。
void Timer0_Routine() interrupt 1 { static unsigned int T0Count;//静态局部变量 TH0=0xFC; TL0=0x18; T0Count++; if(T0Count>=500) { T0Count=0; if(LEDMode==0) P2=_crol_(P2,1); if(LEDMode==1) P2=_cror_(P2,1); } }
