C51单片机学习笔记——定时器与中断
51单片机的定时器/计数器是其实现精确时间控制、延时、脉冲计数、PWM、串口波特率生成等功能的基石。中断系统则提供了CPU及时响应这些定时器溢出事件（或其他内外事件）的机制，使单片机能够“同时”处理多个任务或在后台进行定时操作。
一、定时器
1、什么是定时器
在51单片机中的定时器属于内部资源，其他电路的连接和运转都是在单片机的内部执行的。
2、定时器的作用
（1）用于计时系统，可实现软件计时，使程序每隔固定的一段时间执行一项操作。
（2）提高CPU的运行效率和处理速度。
（3）STC89C52定时器资源，定时器的个数有三个（T0、T1、T2），T0与T1的传统51单片机兼容，T2是此型号单片机增加的内部资源。
注：定时器的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的定时器个数和操作方式，但一般来说，T0和T1的操作方式是所有51单片机所共有的。
3、定时器的工作模式
我们通常使用16位定时器/计数器，其核心原理是
由两个8位寄存器
THx（高8位）和TLx（低8位）组成（x=0/1对应定时器0/1）。
计数器从初值开始每个机器周期加1，溢出时产生中断。
最大计数值 = 216=65536216=65536（从
0x0000到0xFFFF）。
时钟来源（由
TMOD寄存器控制）：定时器模式（
C/T=0）：
计数脉冲 = 单片机晶振频率 f /12
（传统8051的1个机器周期 = 12个时钟周期）。计数器模式（
C/T=1）：
计数脉冲 = 外部引脚（T0/P3.4或T1/P3.5）的下降沿。
中断系统:
本质： 一种硬件机制，允许CPU在执行主程序时，暂停当前任务，立即响应来自内部或外部的紧急事件（中断请求），执行一段特定的程序（中断服务程序 - ISR），执行完毕后返回到主程序被中断的地方继续执行。
中断源 (Interrupt Sources): 51单片机有5个（或6个，取决于型号）基本中断源：
INT0- 外部中断0 (P3.2引脚)INT1- 外部中断1 (P3.3引脚)TF0- 定时器/计数器T0溢出中断TF1- 定时器/计数器T1溢出中断TI/RI- 串行口发送完成/接收完成中断 (通常共享一个中断向量)TF2/EXF2- (增强型51如AT89S52等) 定时器T2溢出/捕获中断
中断处理流程:
中断请求 (Interrupt Request): 中断源事件发生，相应的中断请求标志位（如
TF0,IE0等）被硬件置1。中断响应 (Interrupt Response):
当前指令执行完毕。
CPU检查全局中断允许位 (
EA)和该中断源的中断允许位 (ETx,EXx等)是否都为1。检查中断优先级（如果存在更高优先级中断正在执行或被挂起，则需等待）。
满足响应条件后，CPU硬件自动完成：
将当前程序计数器(PC)值压入堆栈（保护断点）。
根据中断源，跳转到固定的程序存储器地址（中断向量地址）。
执行中断服务程序 (Interrupt Service Routine - ISR):
程序员在中断向量地址处放置一条跳转指令 (
LJMP或AJMP)，跳转到实际的ISR代码。ISR中：
通常首先保护现场（将ISR中会用到的寄存器如
ACC,PSW,DPTR等压入堆栈）。执行处理该中断事件的核心代码。
清除中断请求标志位（对于
TF0,TF1等需要软件清零的标志位，必须在ISR中清除，否则会不断触发中断）。恢复现场（弹出堆栈恢复寄存器）。
以
RETI(Return from Interrupt) 指令结束。RETI不仅弹出断点地址到PC，还会通知CPU中断处理结束。
中断返回: 执行
RETI后，CPU从堆栈弹出断点地址到PC，继续执行主程序。
主要寄存器:
IE(Interrupt Enable Register)： 中断允许寄存器。控制各个中断源的开关以及总开关。关键位：
EA(全局中断允许位),ETx(定时器x中断允许位),EXx(外部中断x允许位),ES(串口中断允许位)。
IP(Interrupt Priority Register)： 中断优先级寄存器。51单片机有2个优先级（高优先级和低优先级）。通过IP可以设置每个中断源的优先级。高优先级中断可以打断正在执行的低优先级中断，同优先级中断按自然优先级顺序响应（INT0>TF0>INT1>TF1>RI/TI）。TCON/SCON： 也包含部分中断请求标志位 (TFx,IE0,IE1,TI,RI)。