MCS-51单片机定时中断的精确定时编程方法选择

MCS-51单片机的中断响应延迟时间，取决于其它中断服务程序是否在进行，或取决于正在执行的是什么样的指令。单中断系统中的中断响应时间为3～8个机器周期[1]。无论是哪一种原因引起的误差，在精确定时的应用场合，必须考虑它们的影响，以确保精确的定时控制。根据定时中断的不同应用情况，应选择不同的精确定时编程方法。

文中以定时器T1工作在定时方式1为例，晶振频率为12MHz。

1 方法1

在定时器溢出中断得到响应时，停止定时器计数，读出计数值(反映了中断响应的延迟时间)，根据此计数值算出到下一次中断时，需多长时间，由此来重装载和启动定时器。例如定时周期为1ms，则通常定时器重装载值为-1000(0FC18H)。下面的程序在计算每个定时周期的精确重装载值时，考虑了由停止计数(CLR TR1)到重新启动计数(SETB TR1)之间的7个机器周期时间。程序中#LOW(-1000+7)和#HIGH(-1000+7)是汇编符号，分别表示-1000+7=0FC1FH这个立即数的低位字节(1FH)和高位字节(0FCH)。

……

CLR EA ；禁止所有中断

CLR TR1 ；停止定时器T1

MOV A，#LOW(-1000+7) ；期望数的低位字节

ADD A，TL1 ；进行修正

MOV TL1，A ；重装载低位字节

MOV A，#HIGH(-1000+7) ；对高位字节处理

ADDC A，TH1

MOV TH1，A

SETB TR1 ；重启动定时器

SETB EA ；重开中断

……

此方法适用于各种原因造成的定时误差的情况，为通用方法。

2 方法2

假如定时周期为10ms，通常定时器重装载值为0D8F0H，中断子程序如下[2]：

ORL TL1，#0F0H

MOV TH1，#0D8H

……

这里用ORL TL1，#0F0H代替MOV TL1，#0F0H 可提高定时精度。此方法只适用于重装载值低位字节的低4位为零，且中断响应的延迟时间小于16个机器周期的情况。类似的定时器重装载值有0FFF0H，0FFE0H等。

3 方法3

假如定时周期为1ms，通常定时器重装载值为0FC18H，中断子程序如下：

MOV A，#LOW(-1000+4) ；期望数的低位字节

ADD A，TL1

MOV TL1，A

MOV A，#HIGH(-1000+4) ；对高位字节处理

ADDC A，TH1

MOV TH1，A

DEC TL1 ；恢复提前了的2个机器周期

……

这种方法中不停止定时器计数过程，若在执行指令ADDC A，TH1 或MOV TH1，A时，恰好产生TL1溢出向TH1进位的情况，则TH1的值就不对了，会产生更大的误差。为此，程序段开头为重装载值加4，若有溢出进位，则可提前发生，其中2个机器周期是考虑到为TL1重装载占用的时间。

此方法适用于系统中无其它更高优先级中断源的情况。若类似方法1，在程序段开头和结尾分别加上禁止所有中断(CLR EA)和开中断(SETB EA)指令，则将适用于所有情况。

4 方法4

假如定时周期不确定，只知道定时器重装载值存放在寄存器R3、R2中，中断子程序如下：

MOV A，#05H ；3个机器周期装载TL1，2个周期提前

ADD A，TL1

ADD A，R2

MOV TL1，A

MOV A，R3 ；处理高位字节

ADDC A，TH1

MOV TH1，A

DEC TL1 ；恢复提前了的2个机器周期

……

此法适用于定时周期不确定的情况，其它同方法3。

5 方法5

当定时中断发生的位置可预知时，通常出现在主程序的AJMP $ (或SJMP $)等待指令处，中断延迟时间为3个或4个机器周期。取固定值4可简化补偿程序。以定时周期1ms为例，中断子程序如下：

ORG 001BH

MOV TL1，#LOW(-1000+4)

MOV TH1，#HIGH(-1000+4)

……

此方法适用于定时中断总发生在同一条指令位置，且无其它中断源的情况。

结 语

上述5种方法误差均不超过1个机器周期，其中方法1、3、4较为通用，适用于任何情况，但程序较长；方法2、5简单，但必须注意满足对应条件，才能使用。当然，也还有其它方法[3]，但比较烦琐，并不理想，这里不一一介绍。

参考文献

1 孙涵芳，徐爱卿. MCS-51/96系列单片机原理及应用[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，1988

2 周航慈. 单片机应用程序设计技术. [M]. 修订版. 北京：北京：北京航空航天大学出版社，2002

3 聂毅. 单片机定时器中断时间误差的分析及补偿[J]. 微计算机信息，2002,18(4):37~38