8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 11 - 定時器中斷的使用

在第一篇到第九篇博文中，我們認識到了一些基于IO口輸入與輸出的基礎電子器件使用：
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 01 - 點亮一個LED》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 02 - LED延時約5s閃爍》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 03 - LED流水燈》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 04 - 蜂鳴器驅動》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 05 - 靜態數碼管驅動》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 06 - 動態數碼管驅動》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 07 - 獨立按鍵驅動》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 08 - 矩陣按鍵驅動》
《8051單片機實戰分析（以STC89C52RC為例） | 09 - LED點陣顯示數字》
但現在我們要開始回到8051單片機內部，通過實戰來認識它們的作業原理，你會發現通過它們可以去開發一些更有意思的東西！

這篇博文帶領大家認識一下STC89C52RC單片機定時器中斷的使用，如果你不了解什么是中斷，建議你先看這篇：
《STC89C52RC單片機額外篇 | 01 - 認識中斷、中斷源以及中斷優先級》

1 中斷系統結構

以下這張圖是從中斷引腳到中斷入口所經過的通道：

從圖中不難看出T0與T1經過了TCON、IE、IP這些暫存器，因此我們在寫程式時得把這些暫存器功能配置好，CPU才會按照我們的想法只執行！下面分別對這些暫存器進行介紹（稍微了解一下即可，忘記的時候再查），

1.1 TCON暫存器

TCON(Timer Control Register)，中文叫定時器/計數器控制暫存器，TCON暫存器是用于中斷觸發方式設定以及中斷標志，

各暫存器位的作用如下：

1.2 IE暫存器

IE(Interrupt Enable)，中文叫中斷允許暫存器，它的作用是控制所有中斷源的開放或禁止，以及每個中斷源是否被允許，

各暫存器位的作用如下：

1.3 IP暫存器

IP(Interrupt Priority)，中文叫中斷優先級暫存器，它是用來設定各個中斷源屬于兩級中斷中的哪一級，

各暫存器位的作用如下：

2 定時器/計數器結構

以下這張圖是定時器/計數器結構框圖：

從圖中不難如果我們要使用定時器，必須要初始化TH1(TH0)、TL1(TL0)、TCON與TMOD暫存器，對于TCON暫存器，在前面的中斷系統結構中，我們已經學習到了，下面分別對TH1(TH0)、TL1(TL0)與TMOD暫存器的使用進行介紹，

2.1 TH1(TH0)與TL1(TL0)暫存器

TH1(TH0)與TL1(TL0)，它們都是定時值存盤暫存器，用于存盤定時器的計數值，其中TH1/TL1 用于 T1，TH0/TL0 用于 T0，以下是它們各個暫存器的作用：

2.2 TMOD暫存器

TMOD(TIMER MODE)，中文叫定時器模式暫存器，它用于給定時器設定作業方式，

我們看到TMOD暫存器前面四位與后面四位一模一樣，其實前四位是用于設定定時器T1的模式，后四位是用于設定定時器T0的模式，

各暫存器位的作用如下：

上面這部分暫存器一般使用較少，通常不設定，使用復位默認值！下面是TMOD暫存器 M1/M0作業模式：

下面列出各個作業模式下的內部作業圖：

① 作業模式0：

② 作業模式1：

③ 作業模式2：

④ 作業模式3：

事實上，對于作業模式的設定，通常我們用得最多的是作業模式1和作業模式2， 為了更好地說明作業模式1和作業模式2的使用，我們先記住一句話：1個機器周期含6個狀態周期，12個振蕩周期，如果使用12M頻率的晶振，那么它的振蕩周期就是1/12（us)，即機器周期為1us！那么定時器/計數器每計數1次，則花費1us，

對于作業模式1，我們可以理解以下這個例子：

通過計算N=500，即要定時1ms，需要機器周期運行500次，那么為什么X=65536-500？結合前面的內部作業圖，我們知道溢位(0xFFFF+1=65536)才能TF0位設定為1，由于定時器計數是往上自加的，所以從65026開始自加到65536剛好計數500次，也就是1ms，所以在此處TH0=0xFE，TL0=0x0C，也就是X的前八位與后八位，

對于作業模式2也是，由于只使用TL0進行計數，所以最大計數為256次，自動重裝模式的意思是每次溢位(0xFF+1=256)后，TH0里面存的計數值會直接復制到TL0，因此TH0只存計數值，而不會計數，

3 原理圖

① LED燈：

② 數碼管原理圖：

③ 數碼管的位選使用138譯碼器進行決議，關于這塊我們可以參考這篇文章：《數字器件認識 | 74HC138三八譯碼器的應用》，

④ MCU原理圖：

4 代碼

① 中斷服務函式：

我們知道我們撰寫的C程式，函式的執行是從main主函式開始執行，現在有了中斷，自然就產生一個中斷服務函式：

從圖中我們可以知道單片機在發生中斷的時候，程式的執行程序會從主程式A跳到中斷服務程式B，在執行完中斷服務程式B后，會回傳到之前主程式A被中斷打斷處繼續執行程式，

那么我們如何指定中斷服務程式？具體參考以下模板（對于函式名你可以隨便寫，當然最好貼近有意義的命名），

外部中斷0的中斷服務函式：

void Int0()	interrupt 0
{
	... // 中斷服務程式中要執行內容
}

定時器0的中斷服務函式：

void Timer0()	interrupt 1
{
	... // 中斷服務程式中要執行內容
}

外部中斷1的中斷服務函式：

void Int1()	interrupt 2
{
	... // 中斷服務程式中要執行內容
}

定時器1的中斷服務函式：

void Timer1()	interrupt 3
{
	... // 中斷服務程式中要執行內容
}

串行口的中斷服務函式：

void Serial()	interrupt 4
{
	... // 中斷服務程式中要執行內容
}

② 使用單片機內部定時器T0可以實作準確延時，讓LED回圈點亮1秒，熄滅1秒：

#include "reg52.h"			 //此檔案中定義了單片機的一些特殊功能暫存器

typedef unsigned int u16;	  //對資料型別進行宣告定義
typedef unsigned char u8;

sbit led=P2^0;	 //定義P20口是led

/*******************************************************************************
* 函 數 名         : Timer0Init
* 函式功能		   : 定時器0初始化
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void Timer0Init()
{
	TMOD|=0x01; //選擇為定時器0模式，作業模式1，僅用TR0打開啟動，

	TH0=0xFC;	//給定時器賦初值，定時1ms
	TL0=0x18;	
	ET0=1; //打開定時器0中斷允許
	EA=1; //打開總中斷
	TR0=1; //打開定時器			
}

/*******************************************************************************
* 函 數 名       : main
* 函式功能		 : 主函式
* 輸    入       : 無
* 輸    出    	 : 無
*******************************************************************************/
void main()
{	
	Timer0Init();  //定時器0初始化
	while(1);		
}

/*******************************************************************************
* 函 數 名         : void Timer0() interrupt 1
* 函式功能		   : 定時器0中斷函式
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void Timer0() interrupt 1
{
	static u16 i;
	TH0=0xFC;	//給定時器賦初值，定時1ms
	TL0=0x18;
	i++;
	if(i==1000)
	{
		i=0;
		led=~led;	
	}	
}

③ 使用單片機內部定時器T1可以實作準確延時，讓數碼管最后一位間隔一秒回圈顯示0-F：

#include "reg52.h"			 //此檔案中定義了單片機的一些特殊功能暫存器

typedef unsigned int u16;	  //對資料型別進行宣告定義
typedef unsigned char u8;

sbit LSA=P2^2;
sbit LSB=P2^3;
sbit LSC=P2^4;

u8 code LedChar[]={
	0x3F,  //"0"
    0x06,  //"1"
    0x5B,  //"2"
    0x4F,  //"3"
    0x66,  //"4"
    0x6D,  //"5"
    0x7D,  //"6"
    0x07,  //"7"
    0x7F,  //"8"
    0x6F,  //"9"
    0x77,  //"A"
    0x7C,  //"B"
    0x39,  //"C"
    0x5E,  //"D"
    0x79,  //"E"
    0x71,  //"F"
    0xff, //全亮
    0x00  //熄滅
};

u8 n=0;

/*******************************************************************************
* 函 數 名         : Timer1Init
* 函式功能		   : 定時器1初始化
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void Timer1Init()
{
	TMOD|=0X10; //選擇為定時器1模式，作業模式1，僅用TR1打開啟動，

	TH1=0xFC;	//給定時器賦初值，定時1ms
	TL1=0x18;	
	ET1=1; //打開定時器1中斷允許
	EA=1; //打開總中斷
	TR1=1; //打開定時器			
}

/*******************************************************************************
* 函 數 名       : main
* 函式功能		 : 主函式
* 輸    入       : 無
* 輸    出    	 : 無
*******************************************************************************/
void main()
{	
	LSA=0;
	LSB=0;
	LSC=0;
	Timer1Init();  //定時器1初始化
	while(1);		
}

/*******************************************************************************
* 函 數 名         : void Timer1() interrupt 3
* 函式功能		   : 定時器0中斷函式
* 輸    入         : 無
* 輸    出         : 無
*******************************************************************************/
void Timer1() interrupt 3
{
	static u16 i;
	TH1=0xFC;	//給定時器賦初值，定時1ms
	TL1=0x18;
	i++;
	if(i==1000)
	{
		i=0;
		P0=LedChar[n++];
		if(n==16)n=0;	
	}	
}