（指南者）（二）寄存器、定时器和中断

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在单片机中，具有很多用来储存数据的单元，当我们的代码下载进单片机时，就是将代码转化成二进制的机械码并储存在这种单元中，在这些单元中，有一部分特殊的单元，对里面储存不同的值会导致单片机工作的方式不同，这部分具有特殊功能的单元我们称为寄存器（由多个寄存器组成的一个功能整体我们称之为外设）。（例如 P0 ， P0 这个寄存器的作用就是改变 IO 的输出状态。）

链接：这篇文章对寄存器的定义写的更加清晰，可以作为参考

不同的芯片内部具有的寄存器是不完全相同的，所以当我们使用不熟悉的芯片时，需要根据芯片数据手册来编写代码。

接下来我们介绍关于 STC12C5A60S2 这个系列的芯片上常用的寄存器。

在大多数通信或者实际项目中，对于信息处理的时间是有严格要求的，但是由于不同的芯片在功能等方面的差异，我们不能精准的知道运行一行代码的时间长短，所以大多数芯片都会具有定时器这个外设，来满足我们项目需求中的时间需求。

已经知道芯片中有定时器了，但是定时器是由什么作为参考来计时呢？
在大多数电路中，芯片附近可以找到晶振存在，晶振的作用就是提供一个固定的时钟信号。

像上图这样的我们就称之为时钟信号，晶振所发出的时钟信号的频率时固定且精准的，我们就可以通过读取这个时钟信号的周期次数来计时。

我们打开芯片手册

目录中可以直接找到定时器，计数器。

里面对于定时器的介绍有这一段话，通过记录时钟周期的次数来决定计时脉冲的时间，每一次的时钟周期的时间一定，我们改变一次计时脉冲所需要的时钟周期次数，就可以改变一次计时脉冲的时间，我们使用的芯片的定时器支持一个时钟周期就等同于一个计数脉冲，也支持十二个时钟周期等同于一个计数脉冲，默认情况下，是十二个时钟周期等同于一个计数脉冲。

接下来我们可以看到定时器外设所含有的寄存器，我们先讲解 TH 和 TL 寄存器（先不管 0 和 1 的区别，后面会讲到）
记录计数脉冲的次数就是使用的这两个寄存器，两个寄存器都是只有 8 位宽，没过一次计数脉冲， TL 的值就会增加 1 ，随着时间增加， TL 加到 255 时再次加 1 就会溢出，此时 TH 的值会加 1 ， TL 的值会清零，随后 TH 的值加到 255 后再次加 1 也会溢出，此时 TH 也会清零。所以定时器不能无限记录时间的长短，是有范围的，在使用定时器时我们就要去考虑定时器的计时范围。
在 STC12C5A60S2 中，一共有两个定时器，分别是 T0 和 T1，所以我们可以看到 TH 和 TL 也被分为了 0 和 1 。

我们再来介绍 TMOD 寄存器的作用，我们可以看到这个寄存器也是八位，被分成了两个四位分别给 T0 和 T1 两个定时器使用。、
每单独的四位里前两位我们不用去深究，有兴趣可以看一下，我们只需要去配置后两位 M0， M1 ，作用时配置定时器的工作方式。
我们可以看到，后两位可以组成四种不同的工作方式。
这儿介绍常用的工作方式。

这个工作方式下，TH 和 TL 两个八位的寄存器全部使用，组成一个十六位的寄存器，计数溢出后计数清零。

在这个工作方式下，计数器只用了 TL 的八位，计数 256 次后溢出，但是溢出后的值会把 TH 的值存入 TL ，TL 就不被清零。


我们可以看到，在 TCON 这个寄存器中，每一位都被给予了新的名字，其中 TR 的作用时允许定时器开始计时，我们可以把它当作一个开关的功能，当每次计数溢出后， TF 会被置 1，当产生中断（后面会讲）时，这个位才会被清零。

我们需要配置的寄存器也就这些了，其他的默认就行。

//所以，我们要开启定时器计时，就对这些寄存器配置就行
void Init(void) {
	TCOM = 0x01;	//把定时器1配置成01的模式
	TR0 = 1;		//允许定时器1计数
	//定时器计数的初始化就完成了，我们可以通过读取TH和TL的值来判断代码运行时间
}

当我们正在做一件事情的时候，突然被另一件重要的事情打断，所以我们选择优先完成重要的事情，再回来接着完成之前没做完的事情，这个过程我们就称之为发生了中断，重要的事我们称之为中断事件。

由定时器的计数寄存器溢出，从而产生的中断，我们又称之为定时器中断。
上面我们讲到 TF 寄存器，当定时器溢出，这个寄存器会被置 1 ，此时就会发生中断，并且将此寄存器自动清 0 。

从 IE 寄存器中可以看到，定时器中断的允许位为 ET ，总中断的允许位为 EA ，我们将两个同时打开就可以打开我们的定时器中断。

void Init(void) {
	TCOM = 0x01;
	TR0 = 1;
	ET0 = 1;		//允许定时器中断
	EA = 1;			//打开总中断
}

//打开了中断，那我们怎么跳转到中断事件去呢？可以通过中断函数
void Int0(void) interrupt 1 {	//中断函数是特殊的函数，不需要在main函数之中调用，并且需要通过interrupt来标注这是一个中断函数，后面的数字代表了不同的中断函数，后面会讲。
	//这儿就可以写我们需要做的中断事件。
}

我们可以看到，默认情况下，定时器 0 所对应的就是 interrupt 1 ，这些我们都可以根据芯片手册看到。
现在我们以及有了计时，有了中断，那我们怎么才能使每次进入中断的时间相等呢？
我们可以通过对 TH 和 TL 赋值的方法来控制进入中断的时间。

//当使用模式 1 0 时
//我们只赋值一次就可以，每次溢出后TL的值会变成我们设置好的TH的值
void Init(void) {
	TCOM = 0x02;
	TH0 = 10;	//每次TL溢出后讲TH的值装进去
	TL0 = 10;	//TL一开始就从10开始计数人为的控制进入中断的间隔时间
	TR0 = 1;
	ET0 = 1;
	EA = 1;
}

void Int0(void) interrupt 1 {
}

//当使用模式 0 1 时
//我们只赋值一次就可以，每次溢出后TL的值会变成我们设置好的TH的值
void Init(void) {
	TCOM = 0x01;
	TH0 = 10;	//TH一开始就从10开始计数人为的控制进入中断的间隔时间
	TL0 = 10;	//TL一开始就从10开始计数人为的控制进入中断的间隔时间
	TR0 = 1;
	ET0 = 1;
	EA = 1;
}

void Int0(void) interrupt 1 {
	TH0 = 10;	//由于不会自动的赋值，所以我们需要在每次进入中断函数（也就是刚刚好溢出时）重新赋值
	TL0 = 10;
}

我们怎么去控制进入中断的时间呢？
我是用的晶振是 11.0592M 的晶振，所以可以知道 1s 有 11059200 个时钟周期，我们对其除 12 就可以得到一个计数周期在 1s 内的次数，此时我们再除定时器的溢出次数就可以得到 1s 内的中断次数，用 1 除这个次数就可以得到时间。在这儿我们是可以把 TH 和 TL 赋值为负数，正数取反加一这个过程反过来就可以将负数转化成正数，最后发现，当我们赋值成正数时，计数到 256 溢出，当赋值为负数时，计数到 0 溢出。

#include 

unsigned int nTimer = 0;			//定义一个变量作为后面计时使用

void main(void) {
	unsigned char i = 0;		//定义一个变量作为后面流水使用
	
	TMOD = 0x01;				//定时器模式设置成定时器1 01模式
	TH0 = -9;					//通过计算我们可以得到 115200/12/256/9 = 400，1/400 = 0.0025s定时器溢出，进入一次中断
	ET0 = 1;					//打开定时器中断
	TR0 = 1;					//允许中断计数
	EA = 1;						//打开总中断
	while (1) {
		if(nTimer >= 200) {		//当定时器溢出200次时流水一次，流水灯以200*0.0025 = 0.5s速度流水
			P0 = 0x01 << i++;	//流水灯流水
			i &= 7;				//当i>=8时，将i清零
			nTimer = 0;			//次数清零
		}
	}
}

void Int0(void) interrupt 1 {	//中断函数
	TH0 = -9;					//重新赋初值
	nTimer++;					//每次进入中断函数计数加1
}

#include 

unsigned int nTimer = 0;
unsigned char cKey, cKeyCode;
unsigned int nDelayKey, nLED_Time = 200;
bit bLoose, bStop;

void DisposeKey(void);	//按键函数

void main(void) {
	unsigned char i = 0;

	TMOD = 0x01;
	TH0 = -9;
	ET0 = 1;
	TR0 = 1;
	EA = 1;
	while (1) {
		if (nTimer >= nLED_Time) {
			if (bStop == 0) P0 = 0x01 << i++;
			i &= 7;
			nTimer = 0;
		}
		if (cKeyCode != 0) DisposeKey();	//判断按键按下后执行按键函数
	}
}

void Int0(void) interrupt 1 {
	TH0 = -9;
	nTimer++;
	if (nDelayKey == 0) {	//当没有按键按下时，此时恒为0
		cKey = P2 & 0x07	//将按键的值保存在cKey中
		if (cKey != 0x07) nDelayKey = 4;	//当按键按下后，值不等于0x70，将nDelayKey赋4用来消抖
		else bLoose = 0;	//松开按键后清零松手标志
	} else {
		if (--nDelayKey == 0) {	//定时器进入四次，相当于10ms按键消抖
			cKeyCode = P2 & 0x07;	//再次存入按键的值
			if (cKeyCode != cKey) cKeyCode = 0;	//如果前后两次按键值不相等，就证明按键没有按下，将按键值清零
		}
	}
}

void DisposeKey(void) {
	if(bLoose == 0) {	//判断是否松手，没有松手就只会执行一次按键的作用
		if (cKeyCode == 6) {	//按键具体值
			if (nLED_Time <= 400) nLED_Time += 40;	//流水速度加快
		} else if (cKeyCode == 5) {
			if (nLED_Time >= 40) nLED_Time -= 40;	//流水速度减慢
		} else if (cKeyCode == 3) bStop = !bStop;	//流水停止
		bLoose = 1;	//表示此次按键按下按键作用已经执行了一次了
	}
	cKeyCode = 0;	//对按键进行清零
}