单片机定时器中断原理图解

单片机定时器中断是我们经常都需要用的，下面将以51单片机为例子来说明单片机定时器中断原理。

　　80C51的定时/计数器的结构

　　定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

　　中断系统介绍

　　中断系统是一套硬件电路，它可以在每个机器周期对所有的外设的标志位作查询。相比于前面的软件查询（if（xx＝＝1）），中断系统也可以叫做硬件查询。51的中断系统可查询以下6个标志位。

　　IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。

　　IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。

　　IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。

　　TF0（TCON.5），定时/计数器T0溢出中断请求标志位。

　　TF1（TCON.7），定时/计数器T1溢出中断请求标志位。

　　RI（SCON.0）或TI（SCON.1），串行口中断请求标志。当串行口接收完一帧串行数据时置位RI或当串行口发送完一帧串行数据时置位TI，向CPU申请中断。

　　当中断系统查询到外设的标志位变为1时，中断系统可暂停当前的主循环，并且将程序跳转到用户预先指定的函数中执行。要启动中断系统，必须先进行中断初始化，其流程如下：

　　a、是否要查询外设标志（EA＝0或EA＝1，EA 也叫 CPU中断允许（总允许）位）

　　b、查询到标志1，是否要跳程序

　　c、跳转的目标函数，即中断服务子函数

　　所以在使用定时器中断时，我们只需要首先初始化中断系统，开启总中断（相当于总开关），开启定时器对应的控制位（相当于支路开关），再初始化定时器即可。中断系统作为单片机的外设，只有在某个中断产生时才会打断主循环，并由相应的中断号引入到相应的中断服务子函数。下图是6个中断标志位的信息。

　

   80C51单片机定时器中断原理

　　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。

　定时/计数器的工作原理

　　加1计数器输入的计数脉冲有两个来源，一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。

　　可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。

　　设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t 。

　　设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2  Us。

单片机定时器利用中断实现延时原理解析

　　#define _1231_C_

　　#include “reg51.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;

　　//根据上文的木桶比喻的话，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）《50） //SystemTime除以100，余数小于50为真

　　{

　　…………;

　　}

　　else

　　{

　　…………；

　　}

　　};

　　}

　　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。