单片机工作原理详解

图1

这张图第一眼看过去，可能会让人觉得头皮发麻，但稍微想一下，其实并不复杂。

这里以定时器中断T0为例。先看

图2

定时器(也就是计数器)T0到达PT0H之前，先要经过TF0，开关ET0和开关EA。事实上，TF0也是一个开关，那么，为了让定时器T0的中断顺利到达PT0H，这三个开关就必须都闭合。

为什么说TF0也是一个开关呢?注意到TF0所在的那一列，一共有8位，这8位刚好可以用一个寄存器来保存和控制，这个寄存器就叫做定时器控制寄存器：

图3图3和TF0所在的那一列不是完全相同，我们暂且不管。这个TF0其实是定时器0的溢出中断标志位 ，当T0从初值开始加1计数到产生溢出时，由硬件使TF0置1，也就是说，TF0等于1的时候(相当于这个开关接通)，表示T0(一个8位寄存器)这个定时器(计数器)已经由8个0通过加1计数变成了8个1，再加1将产生溢出。这个时候就会引起CPU硬件复位，让T0重新变成8个0。那么，TF0等于1的作用其实相当于把T0这个寄存器重新置0，当然，重新置0之后这个开关又重新断开。

再看ET0所在的那一列。这一列同样由一个寄存器来控制，叫做中断允许控制寄存器IE:

图4

那么，将ET0这个开关闭合，就只要将寄存器IE中的那一位置1就可以了。ET0置1以后，就相当于定时器T0所引起的操作已经被CPU允许了。

再看图1中EA所在的那一列。这一列的所有开关要么全断开，要么全闭合。全断开的时候，CPU不响应任何中断;全闭合的时候，CPU响应全部中断。所以，EA叫做中断允许控制位。至此，图1中左边的三个开关已经解释清楚了，那么右边的呢?

右边的更简单了。我们注意到，图1中一共有六个不同的中断源：定时器T0,T1和T2，外中断0和外中断1，还有一个串口中断。这六个不同的中断源要是同时产生中断请求怎么办呢?这个时候就有一个优先级的问题，那么

图5

优先级就由PT0H和PT0这两位来设置：

图6

也就是说，六个不同的中断源中的任何一个，都可以通过这两位设置成0到3中的任何一个优先级。再看图1中任何一个优先级的左边

图7

是不是都有6根连线?

通过上述解释，图1就可以这样简单理解：

一个中断源如果想得到CPU的响应，就必须先闭合左边的三个开关，再按照被设定的优先级顺序进行响应。

是不是很简单?

当定时器T0中断经过左边三个开关以及优先级设定后，到达图7的位置以后，这个时候就要把定时器T0的中断服务程序的入口地址放到CPU的PC寄存器里边以便执行这个中断程序。

最后以一个简单的定时器程序来说明：

MOV TMOD,A ; 将工作方式控制字写入TMOD

MOV TL0, #9CH ; 送初值

MOV TH0, #9CH ; 送重装初值，这个程序的前三句是设定定时器T0的初值，可以不管

SETB ET0 ; 图1中的ET0开关闭合，允许定时器T0中断

SETB EA ; 图1中EA开关闭合，CPU允许全部中断

SETB TR0 ; 启动定时器T0，这一句和图1中的TF0开关闭合不同，可以这样理解：TF0开关 闭合是让计数器T0重新变成0，这个过程是自动进行的;而计数器T0重新变成0 以后，要重新开始计数，TR0置1就是启动这个过程。

HERE: SJMP HERE ; 循环等待，当计数器T0没有变成全1的时候重复执行这个指令，就是 空转

; 定时器T0的中断服务程序

CTC0: 当计数器T0变成全1的时候 ，将 CTC0这个中断程序的入口地址送人PC寄存 器

CPL P1.7

这个程序的作用是在P1.7引脚输出周期为200 μs的方波，所以中断程序只有一句，就是对P1.7引脚的电压不断进行取反操作。

上面程序的编写思路是这样的：主程序中设置好中断发生的所有条件，即把该闭合的开关闭合，然后启动定时器，等待定时器计数，当定时器计数未满时，主程序空转;当计数器满了以后，相当于图1中最左边的那个开关TF0闭合，从而将中断程序的入口地址CTC0送入PC让CPU执行，并同时将计数器清0。

当中断程序执行完成以后(执行了一遍CPL P1.7指令)，CPU又回到主程序的空转指令

HERE: SJMP HERE ;继续等待，这个时候因为计数器已经重新清0并已经开始重新计数(定时器只要启动一次)，并且TFo这个开关已经重新断开，所以主程序就在那里等待计数器下一次计满溢出，如此周而复始。

审核编辑：汤梓红