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这一次，咱们主要实验一下定时器和中断，具体用定时器的定时中断功能来控制LED定时闪烁。 这个实验里，主要用到了单片机里的三样东西：端口，定时器，中断控制器。 在这里，咱们首先弄清楚单片机的定时器的工作原理以及如何操控它。 这事简单，拿出你的手机，一步一步跟我来做，看看手机的定时器是怎么操控的： 第一步，点击手机上正在显示的时间，看到屏幕下部的计时器没有？点开它； 第二步，拨动数字拨盘到你想要定时的计数值； 第三步，按一下启动三角按钮，启动计数器。 操作完成，然后你就看到计时数据在稳步倒退，然后你就可以不管它了，等退到0的时候，手机自然会发出计时结束的提示音，然后你就听到了这个声音，然后你要手动关掉这个提示音，然后你就应该去做先前计划的事了。 如果你要再次启用这个定时，就得手动再按一下启动按钮。 上面所提到的三步，就是对手机定时器的操作。 单片机的定时器的操作和工作过程，底子就这一套东西，一样的，初始化的配置的第一步，就是调出定时器——调出定时的定时功能；第二步就是输入计数初始值。这两步就算是配置完成。第三步就是启动这个定时器让它开始计数，也就是让它开始工作了。 所以，让单片机的定时器工作起来的基本原理，就是这么简单，是不是很出乎你的意料之外？但它就是这样的。 让定时器工作起来不是目的，目的是用它来定时提醒你时间到了该做某件事了，否则它就只能是个摆设。 前面提到手机定时器计数结束会发出提示音，单片机也用了这个机制，不过，它不是搞什么提示音，在芯片设计上，它是在相关寄存器中做一个标记位，这个标记位复位时为0，一旦定时器的计数结束，这个位就会被置位为1，也就是说，这个位，就是计数结束标志位。 那我们怎么知道这个位已经变成1了呢？用查询方法过一会来看一下过一会来看一下？本来就是为了准确计时，结果你把这个过一会加进来，那哪还有即时效果？这不误事么？ 那就一直守着这个位等着它变成1？那你还做不做其它的事了？除非你没其它的事，否则别用这一套，比如说如果我们只有一件事只是闪个灯，这个也不是不可以用，哦对了，这个叫等候机制。 象人一样手脚在做事而耳朵在听着？对，就是这个思路，单片机就是这样的，CPU在做事的同时也没断了跟定时器的联系，这个联系机构就是中断控制器。定时器计数结束时，会置位计数结束标志位，中断控制器会一直盯着这个位，一旦这个位变成1，它就会放下手中的事来处理计数结束后约定的事，这个机制，就叫中断处理机制。至于究竟约定的是什么事，则全看你程序员在相应的中断函数里编的是些什么，你编什么它就执行什么，你不编的话，那它就没什么可执行的。 注意啊，在单片机中，这个中断处理机制是可以有针对性地关掉的，而且，单片机复位之后所有的中断源都是处于关闭状态的，而定时器就属于可屏蔽中断源，所以，我们还得打开这个中断开关。 前面说到计数重复的事，我们在这里既然是用于定时闪灯，那肯定得是不断重复啊，不断重复才能闪灯嘛。怎么重复？肯定不能让你来手动啊，所以，单片机的计数设计中还有一个计数结束自动重复开关，也就是STC手册中说的自动重装载模式，我们得把这个定时器设置成这个模式。 还有一个问题，计数结束之后，计数器之中的数值已经归零了吧？那你从零开始再次启动么？这样的话那肯定不符合我们的要求，所以，在设计中，这个计数初始值得找一个地方存着，然后计数归零后，定时器将会将这个计数值自动重装入定时器的计数器中，不过对于STC8H来说，我们不用管它，只要我们设定了自动重装载模式，单片机自己会处理这个事。其实手机的计时器就是这样的，计时结束并关闭提示音之后，计时拨盘上的数值自动显示为上一次的值。 单片机定时器的初始化的项目，也就这么多，下面我们开始实验。 我们用的芯片是STC8H8K64U，双列直插式，老办法，自己搭建电路，用面包板，LED接P54脚。器件清单一个STC8H8K64U，一块面包板，一个LED，一个1K电阻，一个电源滤波电容，一个下载器(不用下载器直接用USB线也行），一点连接线。 首先确定我们要用到的外设，这里就两个：定时器T0和输入输出端口P54。 一、先对定时器进行初始化，前面已经讲到了，它的初始化的项目至少包括以下七项： 1. 调出定时器的定时功能； 2. 输入计数初始值； 3. 打开自动重装载计数初始值功能开关； 4. 配置定时器中断源的中断优先级； 5. 打开定时器计数结束中断使能开关； 6. 启动定时器； 7. 打开单片机全局中断使能总开关。 下面我们来看看STC8H的手册上是不是这样的。 手册第16章定时器、计数器开头就有如下表述： 于是我们知道了在寄存器TMOD中通过操作C/T这个开关来调出它的定时器功能，第一项有了着落。 这段内容的意思是：计数器内计数值变化的导因是电路脉冲，STC8H这个单片机的计数器工作时是收到一个脉冲则计数值就增加1，而这个脉冲的来源呢，在我们选择为定时功能时，来源为单片机的系统时钟，但不一定等于系统时钟，你可以选择对系统时钟进行12分频后再作为定时器的工作频率，也可以不作分频。这个就多了一件事：选择对系统时钟进行12分频或不分频。至于具体如何进行操作，它也说明了在AUXR寄存器中。 再往下还有表述：定时器/计数器T0有四种工作模式，一是模式0即16位自动重装载模式，二是模式1即16位不可重装模式，等等。于是，第3项有了着落。 这里说明一下，前面说了，STC8H这个单片机的计数器工作时是收到一个脉冲则计数值就增加1，也就是说它的的定时计数结束模式采用溢出模式，即对于十六位计数器来说，最大计数值为65535，再计一次数就满了，这就是所谓的溢出，所以，想计十次数，我们输入寄存器的初始值就应该是65536-10=65526，这个，它与现在的很多单片机如RISC-V的计数方式是不一样的。 上面的这个TCON寄存器就解决了两个问题，一个是计数结束标志位TF0；一个是定时器的启动TR0，也就是只要把B4位置就是打开了启动开关。这里也说明一下，TCON这个寄存器的地址是88H，既然末尾是8的倍数，那当然可以位寻址啦，编程时直接用TF0、TR0。 于是，第6项就很清晰了。另外计数结束标志也找到了，不过这里要提醒一下，上面的表述是CPU在响应中断后才会自动将其清零，也就是说CPU不进中断则这个标志位一直会是1，一旦CPU进入中断则立即变成了0，所以，这个位，在中断函数中，你是不需要操作的，这一点，多说一句，并不是所有的单片机都是这个机制，也并不是所有的中断源都是采用的这个机制，你一定要先仔细看手册再去编程。 定时器启动语句如下： TR0=1; 这个不用多解释吧？ 第1项定时器功能模式与第3项16位自动重装模式，在这里就确定了,TMOD寄存器的[1:0]为00B，语句如下： TMOD&=~(3<<0); 提醒一下，第16.2.3节定时器0模式0的内容，要好好看一下，这部分好理解，不讲了。 这个就是输入计数初始值的寄存器，一个是高八位一个是低八位，于是第2项的相关寄存器就确定了。 这个是定时器的工作频率的取值方法，意思是你可以对系统时钟进行1~256之间任意值的分频，这个操作起来要用到扩展寄存器，它是十六位地址的寄存器，用起来稍微有点麻烦，在STC8上我们就不用这个了，想用的话可以用南京沁恒CH32的，那个用起来很简单。 这个前面说过了，这里就确定了12分频时使用的寄存器，12分频时的语句如下： AUXR&=~(1<<7); 这个就说到了定时初始值的计算方式，如果我们的CPU主频选12MHz，选12分频，则定时器的工作频率就是1MHz，那么计数50000次就是50ms，65536-50000=15536，也就是说如果你设定的定时周期为50ms，那么计数初始值就是15536，换算成16进制就是0x3CB0。 于是第2项里的计数初始值也就确定了，这一项的语句也就出来了： TL0=0xB0; TH0=0x3C; 手册中定时器的相关内容算是看完了，接下来就是中断的设置了，我们来看第14章中断系统。 中断这部分吧，手册讲得不清楚，我简单说一下，它其实是分三个级别的，一个级别是我比你紧急，发生之后我可以打断你的事，这个我称之为打断优级级；第二个级别是没资格打断你的事发生了几起，那就都在后面排着队吧，这个时候就有一个前面的事处理完成之后，这几起事的处理顺序问题，这个行业内称为什么名字我不说了，我自己给这个级别起了个名字叫排队优级级；第三个级别是大家的打断优先级与排队优先级都一样，那前面的事处理完成之后的处理顺序怎么办？按查询先后顺序来，这个级别，我称其为查询优先级，程序运行中的中断控制器会不断查询各各断源的中断标志位，这就有个查询顺序的问题，这个查询顺序是由单片机自己设定的，程序员改不了，具体的查询顺序看下表14.3，其中的第三列次序就是的，这个其实也是中断编号，我们在编写中断函数时要用到的。 注意啊，STC8H其实只设计有两个级别，是打断与查询这两个优先级，沁恒之类的，设计有这三个级别。 还有，前两个级别是可以由程序员来设定的，但STC8只有第一个级别和第三个级别，所以，我们要做的也是能做的是设定中断源的打断优先级。 哦对了，对于STC8来说，高编号的级别高于低编号的级别。这个注意啊，其它的单片机不一定是这样的，这个一定要看手册。 这张表中就表述了优先级设置位、可以设定的优先级、等的，我们可以看到T0的中断号为1，可以用PT0和PT0H来设定为打断优先级的四个等级中的任意一个，中断允许位ET0，但没说具体的寄存器，所以我们继续往下看。 这张表除了确定了ET0所在的寄存器即第5项事，还解决了第7项事，总中断使能开关，所以，我们要打开这个寄存器中的两个开关：EA和ET0。这个寄存器的地址是A8H，很好，可以位寻址，于是打开这两个开关的语句就如下了： ET0=1; EA=1; 这个就看到了优先级设定的寄存器了，它的复位值均为0，也就是复位后这些可设置优先级的中断源的打断优先级均为0也就是最低级，如果你想设定T0的优先级为3，那相应的语句如下： IP|=(1<<1); IPH|=(1<<1); 好了，我们对于T0的初始化的内容就全部弄清楚了，然后汇总成如下初始化函数： void TIM0_init(void) { TMOD&=~(1<<3);//调出定时器功能 TMOD&=~(3<<0);//16位自动重装模式 AUXR&=~(1<<7);//对时钟作12分频作为定时器的工作频率 TL0=0xB0; TH0=0x3C; IP|=(1<<1);IPH|=(1<<1);//优先级3 ET0=1;//允许定时器溢出中断 TR0=1;//启动定时器 } 至于总中断开关EA，这个不是T0一个中断源的事，所以，它一般放在主程序中。 二、接下来初始化IO端口。 我们可以用P54端口，将其设置为准双向口也是可以的，串一个1K电阻可以直接驱动LED。 P5M0&=~(1<<4);P5M1&=~(1<<4); 三、再就是定时器中断函数了： 进入该中断函数后，按前面所说，不用你处理中断标志位TF0，直接翻转P54就是了。前面定时周期我们定为50ms，进行翻转后就是100ms闪烁一次，这个频率，我们已经能够看到闪烁了。 void tm0() interrupt 1 { LED=~LED; } 中断函数名可以自己起，但要记得后面加上interrupt 1 ，以表示这个是中断号为1的中断源的中断函数，前面说过，T0这个中断源的中断号为1。 四、再就是主函数，调用初始化函数、打开总中断开关、等待，没什么好讲的。 五、全部程序如下，就这点东西，所以没做多C，主频率12MHz： #include "stc8h.h" //P5.4_LED #define LED P54 void LED_init(void) //端口P54初始化 { P5M0&=~(1<<4);P5M1&=~(1<<4); //P54准双向口 } void TIM0_init(void) //T0初始化 { TMOD&=~(1<<3); //调出T0的定时器功能 TMOD&=~(3<<0); //T0的定时器设定为16位自动重装模式 AUXR&=~(1<<7); //对系统时钟作12分频作为定时器T0的工作频率 TL0=0xB0; TH0=0x3C; IP|=(1<<1);IPH|=(1<<1); //优先级3 ET0=1; //允许定时器T0溢出中断 TR0=1; //启动定时器T0 } void main() //主函数 { LED_init(); TIM0_init(); EA =1; //开总中断 while(1); } void tm0() interrupt 1 { LED=~LED; } 用STC-ISP下载时，注意在界面上选择用户程序运行时的IRC频率为12MHz。 PS:其实各类型单片机的学习方法都是一样的，只要你理解了原理，那对你来说都没有什么障碍，只是千万要注意，换了芯片之后，一定要细看手册，因为实现一种功能可以有各种不同的方法，由此各类芯片在设计上可能会有些不同甚至会有相当大的区别。
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