單片機工作原理詳解

圖1

這張圖第一眼看過去，可能會讓人覺得頭皮發(fā)麻，但稍微想一下，其實并不復(fù)雜。

這里以定時器中斷T0為例。先看

圖2

定時器(也就是計數(shù)器)T0到達(dá)PT0H之前，先要經(jīng)過TF0，開關(guān)ET0和開關(guān)EA。事實上，TF0也是一個開關(guān)，那么，為了讓定時器T0的中斷順利到達(dá)PT0H，這三個開關(guān)就必須都閉合。

為什么說TF0也是一個開關(guān)呢?注意到TF0所在的那一列，一共有8位，這8位剛好可以用一個寄存器來保存和控制，這個寄存器就叫做定時器控制寄存器：

圖3圖3和TF0所在的那一列不是完全相同，我們暫且不管。這個TF0其實是定時器0的溢出中斷標(biāo)志位 ，當(dāng)T0從初值開始加1計數(shù)到產(chǎn)生溢出時，由硬件使TF0置1，也就是說，TF0等于1的時候(相當(dāng)于這個開關(guān)接通)，表示T0(一個8位寄存器)這個定時器(計數(shù)器)已經(jīng)由8個0通過加1計數(shù)變成了8個1，再加1將產(chǎn)生溢出。這個時候就會引起CPU硬件復(fù)位，讓T0重新變成8個0。那么，TF0等于1的作用其實相當(dāng)于把T0這個寄存器重新置0，當(dāng)然，重新置0之后這個開關(guān)又重新斷開。

再看ET0所在的那一列。這一列同樣由一個寄存器來控制，叫做中斷允許控制寄存器IE:

圖4

那么，將ET0這個開關(guān)閉合，就只要將寄存器IE中的那一位置1就可以了。ET0置1以后，就相當(dāng)于定時器T0所引起的操作已經(jīng)被CPU允許了。

再看圖1中EA所在的那一列。這一列的所有開關(guān)要么全斷開，要么全閉合。全斷開的時候，CPU不響應(yīng)任何中斷;全閉合的時候，CPU響應(yīng)全部中斷。所以，EA叫做中斷允許控制位。至此，圖1中左邊的三個開關(guān)已經(jīng)解釋清楚了，那么右邊的呢?

右邊的更簡單了。我們注意到，圖1中一共有六個不同的中斷源：定時器T0,T1和T2，外中斷0和外中斷1，還有一個串口中斷。這六個不同的中斷源要是同時產(chǎn)生中斷請求怎么辦呢?這個時候就有一個優(yōu)先級的問題，那么

圖5

優(yōu)先級就由PT0H和PT0這兩位來設(shè)置：

圖6

也就是說，六個不同的中斷源中的任何一個，都可以通過這兩位設(shè)置成0到3中的任何一個優(yōu)先級。再看圖1中任何一個優(yōu)先級的左邊

圖7

是不是都有6根連線?

通過上述解釋，圖1就可以這樣簡單理解：

一個中斷源如果想得到CPU的響應(yīng)，就必須先閉合左邊的三個開關(guān)，再按照被設(shè)定的優(yōu)先級順序進行響應(yīng)。

是不是很簡單?

當(dāng)定時器T0中斷經(jīng)過左邊三個開關(guān)以及優(yōu)先級設(shè)定后，到達(dá)圖7的位置以后，這個時候就要把定時器T0的中斷服務(wù)程序的入口地址放到CPU的PC寄存器里邊以便執(zhí)行這個中斷程序。

最后以一個簡單的定時器程序來說明：

MOV TMOD,A ; 將工作方式控制字寫入TMOD

MOV TL0, #9CH ; 送初值

MOV TH0, #9CH ; 送重裝初值，這個程序的前三句是設(shè)定定時器T0的初值，可以不管

SETB ET0 ; 圖1中的ET0開關(guān)閉合，允許定時器T0中斷

SETB EA ; 圖1中EA開關(guān)閉合，CPU允許全部中斷

SETB TR0 ; 啟動定時器T0，這一句和圖1中的TF0開關(guān)閉合不同，可以這樣理解：TF0開關(guān) 閉合是讓計數(shù)器T0重新變成0，這個過程是自動進行的;而計數(shù)器T0重新變成0 以后，要重新開始計數(shù)，TR0置1就是啟動這個過程。

HERE: SJMP HERE ; 循環(huán)等待，當(dāng)計數(shù)器T0沒有變成全1的時候重復(fù)執(zhí)行這個指令，就是 空轉(zhuǎn)

; 定時器T0的中斷服務(wù)程序

CTC0: 當(dāng)計數(shù)器T0變成全1的時候 ，將 CTC0這個中斷程序的入口地址送人PC寄存 器

CPL P1.7

這個程序的作用是在P1.7引腳輸出周期為200 μs的方波，所以中斷程序只有一句，就是對P1.7引腳的電壓不斷進行取反操作。

上面程序的編寫思路是這樣的：主程序中設(shè)置好中斷發(fā)生的所有條件，即把該閉合的開關(guān)閉合，然后啟動定時器，等待定時器計數(shù)，當(dāng)定時器計數(shù)未滿時，主程序空轉(zhuǎn);當(dāng)計數(shù)器滿了以后，相當(dāng)于圖1中最左邊的那個開關(guān)TF0閉合，從而將中斷程序的入口地址CTC0送入PC讓CPU執(zhí)行，并同時將計數(shù)器清0。

當(dāng)中斷程序執(zhí)行完成以后(執(zhí)行了一遍CPL P1.7指令)，CPU又回到主程序的空轉(zhuǎn)指令

HERE: SJMP HERE ;繼續(xù)等待，這個時候因為計數(shù)器已經(jīng)重新清0并已經(jīng)開始重新計數(shù)(定時器只要啟動一次)，并且TFo這個開關(guān)已經(jīng)重新斷開，所以主程序就在那里等待計數(shù)器下一次計滿溢出，如此周而復(fù)始。

審核編輯：湯梓紅