單片機定時中斷的精確定時編程方法種種

MCS-51單片機的中斷響應延遲時間，取決于其它中斷服務程序是否在進行，或取決于正在執行的是什么樣的指令。單中斷系統中的中斷響應時間為3～8個機器周期[1]。無論是哪一種原因引起的誤差，在精確定時的應用場合，必須考慮它們的影響，以確保精確的定時控制。根據定時中斷的不同應用情況，應選擇不同的精確定時編程方法。

文中以定時器T1工作在定時方式1為例，晶振頻率為12MHz 。

1 方法1

在定時器溢出中斷得到響應時，停止定時器計數，讀出計數值(反映了中斷響應的延遲時間)，根據此計數值算出到下一次中斷時，需多長時間，由此來重裝載和啟動定時器。例如定時周期為1ms，則通常定時器重裝載值為-1000(0FC18H)。下面的程序在計算每個定時周期的精確重裝載值時，考慮了由停止計數(CLR TR1)到重新啟動計數(SETB TR1)之間的7個機器周期時間。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是匯編符號，分別表示-1000+7=0FC1FH這個立即數的低位字節(1FH)和高位字節(0FCH)。
……
CLR EA ；禁止所有中斷
CLR TR1 ；停止定時器T1
MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望數的低位字節
ADD A，TL1 ；進行修正
MOV TL1，A ；重裝載低位字節
MOV A，#HIGH(-1000+7) ；對高位字節處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
SETB TR1 ；重啟動定時器
SETB EA ；重開中斷
……

此方法適用于各種原因造成的定時誤差的情況，為通用方法。

2 方法2

假如定時周期為10ms，通常定時器重裝載值為0D8F0H，中斷子程序如下[2]：
ORL TL1，#0F0H
MOV TH1，#0D8H
……

這里用ORL TL1，#0F0H代替MOV TL1，#0F0H 可提高定時精度。此方法只適用于重裝載值低位字節的低4位為零，且中斷響應的延遲時間小于16個機器周期的情況。類似的定時器重裝載值有0FFF0H，0FFE0H等。

3 方法3

假如定時周期為1ms，通常定時器重裝載值為0FC18H，中斷子程序如下：
MOV A，#LOW(-1000+4) ；期望數的低位字節
ADD A，TL1
MOV TL1，A
MOV A，#HIGH(-1000+4) ；對高位字節處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復提前了的2個機器周期
……

這種方法中不停止定時器計數過程，若在執行指令ADDC A，TH1 或MOV TH1，A時，恰好產生TL1溢出向TH1進位的情況，則TH1的值就不對了，會產生更大的誤差。為此，程序段開頭為重裝載值加4，若有溢出進位，則可提前發生，其中2個機器周期是考慮到為TL1重裝載占用的時間。

此方法適用于系統中無其它更高優先級中斷源的情況。若類似方法1，在程序段開頭和結尾分別加上禁止所有中斷(CLR EA)和開中斷(SETB EA)指令，則將適用于所有情況。

4 方法4

假如定時周期不確定，只知道定時器重裝載值存放在寄存器R3、R2中，中斷子程序如下：
MOV A，#05H ；3個機器周期裝載TL1，2個周期提前
ADD A，TL1
ADD A，R2
MOV TL1，A
MOV A，R3 ；處理高位字節
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復提前了的2個機器周期
……

此法適用于定時周期不確定的情況，其它同方法3。

5 方法5

當定時中斷發生的位置可預知時，通常出現在主程序的AJMP $ (或SJMP $)等待指令處，中斷延遲時間為3個或4個機器周期。取固定值4可簡化補償程序。以定時周期1ms為例，中斷子程序如下：
ORG 001BH
MOV TL1，#LOW(-1000+4)
MOV TH1，#HIGH(-1000+4)
……

此方法適用于定時中斷總發生在同一條指令位置，且無其它中斷源的情況。

結 語

上述5種方法誤差均不超過1個機器周期，其中方法1、3、4較為通用，適用于任何情況，但程序較長；方法2、5簡單，但必須注意滿足對應條件，才能使用。當然，也還有其它方法[3]，但比較煩瑣，并不理想，這里不一一介紹。

參考文獻
1 孫涵芳，徐愛卿. MCS-51/96系列單片機原理及應用[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1988
2 周航慈. 單片機應用程序設計技術. [M]. 修訂版. 北京：北京：北京航空航天大學出版社，2002
3 聶毅. 單片機定時器中斷時間誤差的分析及補償[J]. 微計算機信息，2002,18(4):37~38