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。