单片机中断与定时器详解：工作方式与中断响应

本文将深入探讨单片机中的定时器结构、工作方式以及中断系统，重点关注在单片机中断和定时器应用方面的知识。 定时器结构与工作方式： 单片机中的定时器通常具有多种工作模式，这里我们主要讨论工作方式1，即16位的定时/计数器模式。在这种模式下，定时器的计数范围是从1到65536（即2的16次方）。当定时器作为定时器工作时，计算定时时间的公式为：（216 - 计数初值）× 晶振周期 × 12 或 （216 - 计数初值）× 机器周期。这里的晶振周期和机器周期是决定定时精度的关键因素。定时器由两个8位的寄存器TLx和THx组成，而TFx是溢出中断标志位，当计数达到最大值时会触发中断申请。TRx位用于启动或停止定时器，GATE位可以允许外部信号控制定时器的启动，C/T位则用于切换定时器或计数器功能。 单片机中断系统： 中断系统是单片机处理突发事件的重要机制。当CPU正在执行任务时，如果外部或内部有中断源提出请求，CPU会暂停当前任务，转而处理中断事件。中断过程包括中断源触发、中断申请、中断响应、保护现场、执行中断服务程序、恢复现场和中断返回等步骤。中断的典型例子如手机来电，用户暂停当前活动接听电话，然后返回到原先的任务。 在AT89S52单片机中，有6个中断源：2个外部中断INT0和INT1，3个定时器/计数器中断TF0、TF1（TF2对于S52系列是额外的），以及1个串行口中断TI/RI。中断控制由TCON寄存器管理，其中TF0和TF1是定时器溢出中断标志，TR0和TR1控制定时器的启动和停止。IE0和IE1标志位用于管理外部中断申请，IT0和IT1则确定外部中断是低电平触发还是负跳变触发。 中断处理流程： 1. 中断源发出中断请求，例如通过INT0或INT1端口的负脉冲或低电平。 2. 如果TCON寄存器的对应IE位已设置为允许中断，中断标志位（如IE0或IE1）会被置1。 3. CPU检测到中断标志并保存当前状态（如程序计数器、寄存器等），以便中断服务完成后能恢复。 4. 转入中断服务子程序执行相应的处理代码。 5. 完成中断服务后，恢复现场，清除中断标志，并通过中断返回指令回到中断前的位置继续执行。 总结： 定时器和中断系统是单片机处理实时性和响应外部事件的核心组件。理解它们的工作原理和配置方法对于有效地编写单片机程序至关重要。在实际应用中，可以根据需求选择合适的工作模式，合理利用中断系统来提高系统的效率和灵活性。