單片機內部定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)

上講通過講述用單片機控制一個外部的LED閃爍實驗來向讀者介紹了單片機的工作原理與開發(fā)流程。這一講將介紹單片機內部非常重要的兩個資源——定時/ 計數(shù)器和中斷系統(tǒng)。通過該講，讀者可以掌握定時器的工作原理和單片機的中斷系統(tǒng)。

從而設計定時器計數(shù)程序和中斷服務程序。

一、原理簡介

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

單片機內部的定時/ 計數(shù)器跟鬧鐘類似，可以通過編程來設定要定時的時間、定時時間到了進行相應的操作。那么在單片機內部計數(shù)一次的時間是多少呢，51 單片機輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出經(jīng)12 分頻后得到的，所以定時器也可看作是對計算機機器周期的計數(shù)器。因為每個機器周期包含12 個振蕩周期，故每一個機器周期定時器加1，可以把輸入的時鐘脈沖看成機器周期信號。故其頻率為晶振頻率的1/12。如果晶振頻率為12MHz，則定時器每接收一個輸入脈沖的時間剛好為1μs。在本實驗套件中采用的是11.0592M 的晶振，故每接收一個輸入脈沖的時間約為1.085μs。實現(xiàn)精確定時在實際項目應用中非常重要，因為往往需要用到精確定時一段時間，然后定時時間到的時刻做相應的任務。

那如何編程實現(xiàn)定時時間呢？首先先簡單介紹下本實驗板上單片機（STC89C52）內的定時器資源。STC89C52 內有三個定時/ 計數(shù)器， 分別為T0、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，實驗套件光盤中有實際應用程序。同時，單片機中的定時器和計數(shù)器是復用的，計數(shù)器是記錄外部脈沖的個數(shù)，而定時器則是由單片機內部時鐘提供的一個非常穩(wěn)定的計數(shù)源。本講中，以T0、T1 作為定時器來進行實例介紹使用。

了解了單片機內的定時器資源后，接下來我們來對定時器寄存器進行詳細介紹。TMOD（見表1）、TCON（見表3）與定時器T0、定時器T1 間通過內部總線及邏輯電路連接，TMOD 用于設置定時器的工作方式，TCON 用于控制定時器的啟動、停止，標志定時器的溢出和中斷情況。當設置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就按被設定的工作方式獨立工作，不再占用CPU 的操作時間，只有在計數(shù)器計滿溢出時才可能中斷CPU 當前的操作。

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 位為定時器0 的方式字段，高4位為定時器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 定時器工作方式控制位

：功能選擇位。