◇任务要求◇

利用单片机的定时器中断，实现电子钟的准确计时，在TG12864液晶显示屏的居中位置，分两行显示当天的日期和时间，显示效果如下：

◇任务准备◇

一、AT89S52单片机中断系统

1.中断的概念

所谓中断就是当CPU正在处理某项事务时，如果外界或者内部发生了紧急事件，要求CPU暂停正在处理工作而去处理这件紧急事件，待处理完后，再回到原来中断的地方，继续执行原来被中断的程序，这个过程称作中断。

2.中断的优点

（1）分时操作。CPU与低速的外部设备交换信息时，可以分时命令多个外设同时工作，外设工作的同时，CPU可以执行主程序，当外设完成工作时向CPU申请中断，CPU才转去执行中断服务程序，这样大大提高了CPU工作效率。

（2）实时处理。可以通过中断响应实时处理环境变化。

（3）故障处理。CPU可以通过中断自行处理运行过程中无法预料的故障问题。

3.中断源

引起并发出中断请求的源头（如某设备或事件）称为中断源。

51系列单片机有6个中断源：两个外部中断（INT0﹑INT1）﹑三个定时器/计数器中断（T0﹑T1﹑T2）和一个串行口中断。

中断源的判别方式有两种：

（1）查询中断：通过软件逐个查询各中断源的中断请求标志。

（2）向量中断：中断请求通过优先级排队电路，一旦响应转向对应的向量地址执行。

4.中断优先级

中断优先级越高，则响应优先权就越高。当CPU正在执行中断服务程序时，又有中断优先级更高的中断申请产生，这时CPU就会暂停当前的中断服务转而处理高级中断申请，待高级中断处理程序完毕，再返回原中断程序断点处继续执行，这一过程称为中断嵌套。

5.中断源、入口地址及C语言程序

中断源﹑入口地址及C语言程序格式表见表5-14。

表5-14　中断源、入口地址及C语言程序格式表

6.C语言中断服务函数格式说明

为了便于用C语言编写单片机中断服务程序，Keil C51编译器也支持51单片机的中断服务程序，而且用C语言编写中断服务程序比汇编语言方便得多。C语言写中断服务函数的格式如下：

函数类型 函数名（形式参数列表）interrupt n [using m]

其中，interrupt后面的n是中断编号，取值为0～5；using后面的m表示使用的工作寄存器组号，取值为0～3，若不声明using项，默认用第0组工作寄存器。

例如，定时器T0的中断服务函数：

void time_0（void）interrupt 1 using 0

二、AT89S52单片机定时器/计数器

AT89S52单片机有三个16位内部定时器/计数器（T0﹑T1﹑T2），这里主要介绍T0﹑T1，它们分别由两个8位计数器组成。

T0由TH0（高8位）﹑TL0（低8位）构成；T1由TH1（高8位）﹑TL1（低8位）构成。

如果是计数内部晶振驱动时钟，则它是定时器；如果是计数单片机输入引脚的脉冲信号，则它是计数器。

1.模式介绍

（1）定时器模式：设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。当晶振为12 MHz时，计数频率为1 MHz，每1 μs计数值加1。

（2）计数器模式：设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0（P3.4）或T1（P3.5）引脚输入到计数器。当T0或T1引脚上负跳变时计数器加1。识别引脚上的负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期。所以T0或T1引脚输入的可计数外部脉冲的最高频率为fosc/24。当晶振为12 MHz时，最高计数频率为500 KHz，高于此频率将计数出错。

2.定时器/计数器的相关寄存器

（1）定时器/计数器的方式寄存器（TMOD）。

①GATE：门控位，用来确定对应的外部中断请求引脚是否参与T0或T1的操作控制。当GATE=0时，只要定时器/计数器控制寄存器（TCON）中的TR0或TR1为1，T0或T1被允许开始计数。

当GATE=1时，不仅要TCON中的TR0或TR1为1，还要P3口的/INT0或/INT1引脚为1才允许开始计数。

②C/T：计数器或定时器选择位。

C/T=1时，T0或T1为计数器模式。C/T=0时，T0或T1为定时器模式。

③M1和M0：工作方式选择位。

51单片机的定时器/计数器有4种工作方式，由M1﹑M0状态确定，见表5-15。

表5-15　定时器/计数器工作方式

（2）定时器/计数器控制寄存器（TCON）。

①TF1/TF0：溢出标志位。

当T0或T1溢出时，硬件置位（TF1/TF0=1），并向CPU申请中断。

当CPU响应中断时，由硬件清除（TF1/TF0=0）。

②TR1/TR0：运行控制位。

当TR1/TR0=1时，启动T0或T1。

当TR1/TR0=0时，关闭T0或T1。

③IE1/IE0：外部中断请求标志。

当外部信号产生中断时，由硬件置位（IE1/IE0=1）。

当CPU响应中断时，由硬件清除（IE1/IE0=0）。

④IT1/IT0：外部中断0﹑1的触发方式选择位，由软件设置。

当IT1/IT0=1时，下降沿触发方式。/INT0或/INT1引脚上由高到低的负跳变可引起中断。

当IT1/IT0=0时，电平触发方式。/INT0或/INT1引脚上低电平可引起中断。

3.中断系统相关寄存器

（1）中断允许寄存器（IE）。

EA：中断总开关控制位。EA=1时，CPU开中断；EA=0时，CPU关中断。

ET2﹑ES﹑ET1﹑Ex1﹑ET0﹑Ex0分别为T2﹑串口﹑T1﹑外部中断1﹑T0﹑外部中断0的中断开关控制位，置1时允许该项中断，清0时禁止该项中断产生。

要使单片机某项中断有效，必须使EA为1，同时该项中断开关控制也为1。

（2）中断优先级寄存器（IP）。

51单片机的6个中断源可以被设为两个不同的级别，CPU先响应中断级别高的中断源。中断优先级通过中断优先级寄存器IP中相应位的状态来设定。

PT2﹑PS﹑PT1﹑Px1﹑PT0﹑Px0分别为T2﹑串口﹑T1﹑外部中断1﹑T0﹑外部中断0的中断优先级控制位，各项置1时为高级中断，清0时为低级中断。

4.定时器/计数器的初始化

在使用定时器/计数器前，应对它进行初始化，主要是对TMOD和TCON编程，还需计算和装载计数初值。一般完成下列几个步骤：(www.daowen.com)

（1）确定定时器/计数器的工作方式：设定TMOD。

（2）计算计数初始值，并装载到TH和TL中。

（3）定时器/计数器在中断方式工作时，必须使EA为1，同时定时器中断开关控制也为1。

（4）启动定时器/计数器——编程TCON中的TR1或TR0位。

5.定时器计数初始值的计算

（1）当fosc=12 MHz时，计算定时器计数初始值。

当工作在定时器模式下，定时器/计数器是对机器周期脉冲计数的，一个机器周期为12/fosc=1μs，则定时器不同方式下的最大定时时间如下：

方式0：13位定时器最大定时间隔=213×1μs=8.192 ms

方式1：16位定时器最大定时间隔=216×1μs=65.536 ms

方式2：8位定时器最大定时间隔=28×1μs=256μs

若T0工作在方式1，要求定时1ms，计算计数初值。如设计数初值为x，则：

（216-x）×1μs=1000μs，

即x=216-1000。

可计数得到65536-1000=64536=0xfc18。因此TH0=0xfc，TL0=0x18。

（2）当fosc=11.0592 MHz时，计算定时器计数初始值

当fosc=11.0592 MHz时，一个机器周期为12/fosc=12/11.0592μs，如工作在方式1，要定时t（us），设计数初始值为x，则：

（216-x）×12/11.0592μs =t，

即x=216-11.0592 t/12。

例如：T0工作在方式1，要求定时10 ms，则x=216-110592/12，数据（216-110592/12）在单片机中存储时，占用2个字节，等效于（-110592/12），先将（-110592/12）强制转换为uint类型数据，再将其拆分为高﹑低8位，编译时可产生最精简汇编语句，提高定时精度。

因此，装载定时器计数初始值的C51语句为：

TL0=（uint）（-110592/12）%256；

//去掉（uint），将导致计算结果错误

TH0=（uint）（-110592/12）/256；

◇任务实施◇

一、硬件电路搭建

本项目需在YL-236型单片机实训平台上选用四个模块：主机模块﹑电源模块和显示模块，搭建TG 12864显示系统。

1.模块选择见表5-16。

表5-16　本任务所需模块

2.工具和器材选择见表5-17。

表5-17　任务所需工具和器材

3.电路搭建

结合YL-236型单片机实训平台主机模块和显示模块，按照图5-13所示连接电路。

图5-13　硬件接线图

主函数流程图如图5-14所示。

图5-14　主函数流程图

中断函数流程图如图5-15所示。

图5-15　中断函数流程图

二、程序代码的编写、编译

（1）启动Keil C51编程软件，新建工程﹑文件并均以“clock”为名保存在文件夹中。

（2）在clock.c文件的文本编辑器窗口中输入程序代码。

（3）编译源程序，排除程序输入错误，生成clock.hex文件。

参考程序：

三、系统调试

系统调试的步骤如下：

（1）使用程序下载专配USB线将计算机的USB接口与单片机主机模块程序下载接口连接起来。

（2）打开电源总开关，启动程序下载软件，下载可执行文件至单片机中。

（3）观察TG 12864液晶屏显示效果，若实现任务要求，则系统调试完成；否则，需要进行故障排除。

◇任务评价◇

一、工艺性评分标准

工艺性评分标准如表5-18所示。

表5-18　工艺性评分标准

二、功能评分标准

功能评分标准如表5-19所示。

表5-19　功能评分标准