單片機(jī)定時(shí)中斷的精確定時(shí)編程方法種種

MCS-51單片機(jī)的中斷響應(yīng)延遲時(shí)間，取決于其它中斷服務(wù)程序是否在進(jìn)行，或取決于正在執(zhí)行的是什么樣的指令。單中斷系統(tǒng)中的中斷響應(yīng)時(shí)間為3～8個(gè)機(jī)器周期[1]。無(wú)論是哪一種原因引起的誤差，在精確定時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)合，必須考慮它們的影響，以確保精確的定時(shí)控制。根據(jù)定時(shí)中斷的不同應(yīng)用情況，應(yīng)選擇不同的精確定時(shí)編程方法。

文中以定時(shí)器T1工作在定時(shí)方式1為例，晶振頻率為12MHz 。

1 方法1

在定時(shí)器溢出中斷得到響應(yīng)時(shí)，停止定時(shí)器計(jì)數(shù)，讀出計(jì)數(shù)值(反映了中斷響應(yīng)的延遲時(shí)間)，根據(jù)此計(jì)數(shù)值算出到下一次中斷時(shí)，需多長(zhǎng)時(shí)間，由此來(lái)重裝載和啟動(dòng)定時(shí)器。例如定時(shí)周期為1ms，則通常定時(shí)器重裝載值為-1000(0FC18H)。下面的程序在計(jì)算每個(gè)定時(shí)周期的精確重裝載值時(shí)，考慮了由停止計(jì)數(shù)(CLR TR1)到重新啟動(dòng)計(jì)數(shù)(SETB TR1)之間的7個(gè)機(jī)器周期時(shí)間。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是匯編符號(hào)，分別表示-1000+7=0FC1FH這個(gè)立即數(shù)的低位字節(jié)(1FH)和高位字節(jié)(0FCH)。
……
CLR EA ；禁止所有中斷
CLR TR1 ；停止定時(shí)器T1
MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望數(shù)的低位字節(jié)
ADD A，TL1 ；進(jìn)行修正
MOV TL1，A ；重裝載低位字節(jié)
MOV A，#HIGH(-1000+7) ；對(duì)高位字節(jié)處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
SETB TR1 ；重啟動(dòng)定時(shí)器
SETB EA ；重開(kāi)中斷
……

此方法適用于各種原因造成的定時(shí)誤差的情況，為通用方法。

2 方法2

假如定時(shí)周期為10ms，通常定時(shí)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(shí)精度。此方法只適用于重裝載值低位字節(jié)的低4位為零，且中斷響應(yīng)的延遲時(shí)間小于16個(gè)機(jī)器周期的情況。類(lèi)似的定時(shí)器重裝載值有0FFF0H，0FFE0H等。

3 方法3

假如定時(shí)周期為1ms，通常定時(shí)器重裝載值為0FC18H，中斷子程序如下：
MOV A，#LOW(-1000+4) ；期望數(shù)的低位字節(jié)
ADD A，TL1
MOV TL1，A
MOV A，#HIGH(-1000+4) ；對(duì)高位字節(jié)處理
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復(fù)提前了的2個(gè)機(jī)器周期
……

這種方法中不停止定時(shí)器計(jì)數(shù)過(guò)程，若在執(zhí)行指令A(yù)DDC A，TH1 或MOV TH1，A時(shí)，恰好產(chǎn)生TL1溢出向TH1進(jìn)位的情況，則TH1的值就不對(duì)了，會(huì)產(chǎn)生更大的誤差。為此，程序段開(kāi)頭為重裝載值加4，若有溢出進(jìn)位，則可提前發(fā)生，其中2個(gè)機(jī)器周期是考慮到為T(mén)L1重裝載占用的時(shí)間。

此方法適用于系統(tǒng)中無(wú)其它更高優(yōu)先級(jí)中斷源的情況。若類(lèi)似方法1，在程序段開(kāi)頭和結(jié)尾分別加上禁止所有中斷(CLR EA)和開(kāi)中斷(SETB EA)指令，則將適用于所有情況。

4 方法4

假如定時(shí)周期不確定，只知道定時(shí)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(gè)機(jī)器周期裝載TL1，2個(gè)周期提前
ADD A，TL1
ADD A，R2
MOV TL1，A
MOV A，R3 ；處理高位字節(jié)
ADDC A，TH1
MOV TH1，A
DEC TL1 ；恢復(fù)提前了的2個(gè)機(jī)器周期
……

此法適用于定時(shí)周期不確定的情況，其它同方法3。

5 方法5

當(dāng)定時(shí)中斷發(fā)生的位置可預(yù)知時(shí)，通常出現(xiàn)在主程序的AJMP $ (或SJMP $)等待指令處，中斷延遲時(shí)間為3個(gè)或4個(gè)機(jī)器周期。取固定值4可簡(jiǎn)化補(bǔ)償程序。以定時(shí)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(shí)中斷總發(fā)生在同一條指令位置，且無(wú)其它中斷源的情況。

結(jié) 語(yǔ)

上述5種方法誤差均不超過(guò)1個(gè)機(jī)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(zhǎng)；方法2、5簡(jiǎn)單，但必須注意滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)條件，才能使用。當(dāng)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(xiàn)
1 孫涵芳，徐愛(ài)卿. MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1988
2 周航慈. 單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù). [M]. 修訂版. 北京：北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002
3 聶毅. 單片機(jī)定時(shí)器中斷時(shí)間誤差的分析及補(bǔ)償[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2002,18(4):37~38