前言

  对于定时器与中断，这是两个完全不同的概念，在单片机中它们也对应着不同的内部结构，但是它们之间的关联度往往十分紧密，因此我们经常会在教科书中见到这两个内容组合在一起。为了避免如同教科书一样上来就直接给出一堆寄存器各种控制方式，让人看着不知所云，这里将首先以图形的方式对整个定时器与中断系统进行简单的介绍（以下所有内容均是以STC89C51单片机为例进行讲解）。如下简图：

  实际上定时器与中断选择控制系统较为复杂，这里只是图简要地给出了定时器与中断以及中断执行操作之间的关系，定时器的作用如同它的名字一样，就是定时，中断选择控制系统内部较为复杂，这里暂且不表，就将它当作一个用于对所有中断请求机械能分析判断并向cpu发出中断请求的命令的部件即可。
  举个例子，比如你定一个5分钟的时，那么手机五分钟后就会响起，你根据手头上的事情与闹钟提醒你的事情的紧要程度的不同选择接下来将要做的事情。在这里其实就相当于执行了上述整个见图中的所有步骤，首先你在手机上进行定时操作，即对应定时器部分，五分钟后闹钟响起，你听到闹钟后分析应该进行下一步操作，对应中断选择控制系统，最终如果你选择去做闹钟提醒你的事情，那么就是对应执行操作。
  有了上面的简图后，我们再来分别介绍定时器与中断两部分内容将会更加清晰。

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定时器/计数器

  博主认为，在介绍中断前，应该首先介绍定时器（另一方面，定时器相对于中断而言较为简单）。因为中断请求可以由定时器时间到发出的信号作为中断请求，当然，并不是所有的中断请求都是定时器的时间到这一信号引起，这里只讲定时器的中断，不讲其他的中断类型，防止发生混淆。
  在传统的51单片机内部有两个16位定时器（只要是51系列的，必然与传统兼容，即也会存在该定时器，可能会有新增的定时器），分别是定时器0和定时器1，这里的16位定时器的意思是指计数值的位数最大是16位，如果不理解后边会再次讲到。下面以定时器0进行相关介绍。

定时器/计数器 功能选择

  注意到，我们的小标题中没有单独使用定时器这一概念，而是在后面使用了另一个名称计数器，从这里可以看出，对于一个定时器，它不单单是定时器，还可以用作计数器，也就是说，如果将这个小系统称为一个部件的话，那么这个部件是有两种功能的，一是定时器功能，二是计数器功能。这里将定时器内部的简要结构图给出如下：

上图名词解释：
  SYSclk：系统时钟
  MCU in 12T mode：12分频
  MCU in 6T mode：6分频
  T0 Pin：定时器0外部脉冲引脚
  $C/\tilde{T}$：计数器/定时器选择，当该位为0时选择定时器，为1时选择计数器功能
  TR0：定时器0计时开始位
  GATE：门控位，该位为0时，由定时器计数，该位为1时，允许外部输入INT0控制定时
  TL0：计数器0的低八位
  TH0：计数器0的高八位
  TF0：计数器0的溢出标志位
  Interrupt：中断发出信号

  我们对该图进行一个解释，首先看**SYSclk(系统晶振)和T0 Pin(外部脉冲)**这一块，这两个的选择即决定了在定时器/计数器中选择的是哪个功能，它们两个的作用本质上都是发出脉冲信号，只不过对于系统晶振而言，它发出的脉冲信号的频率是固定的，可计算的，这样的话，我们就可以根据这个固定频率的脉冲来计数从而实现计时/定时的功能。例如，如果系统时钟的频率是12Mhz，那么经过12分频后，相当于脉冲的频率变成了1Mhz，此时一个周期的脉冲时间即为1us，也就是来一个脉冲信号就过去了1us。再来看计数装置，计数装置的计数方式就是根据脉冲来计数的，也就是每来一个脉冲，计数装置就会+1，可以看到，图中用两个小方块表示计数装置的，这是因为在STC89C51单片机中，定时器是16位的，也就是两个字节，左边是低八位数据，右边是高八位数据，在初始状态下默认是全零，即0000 0000 0000 0000，那么显然，最大可以计数到全1，即1111 1111 1111 1111，此时为65535，当计数装置的值到达最大值后，会产生溢出，并且标志位（TF0）会被自动置1，然后发出中断信号。对于外部脉冲而言，每当外部来一个信号，计数器才会+1，因此此时计数器可以单纯当作一个计数功能的装置，同样地，如果计数到最大值，会发生溢出，标志位置1，产生中断，可以设置中断执行的操作，也可以不设置中断执行的操作。

定时器/计数器 模式选择

  此外，对于计数装置，其不单单是简单地从全0计到全1，计数模式有四种选择，模式0、模式1、模式2、模式3，这里为了避免太多信息导致初学者难以理解，最常用的是模式1。
  模式0：“13位定时器/计数器”，此时TL0只用低5位参与计数，TH0全部使用，因此共13位计数，最大计数值是$2^{13}-1=8191$，标志位置1后需手动赋初值给计数器。
  模式1：“16位定时器/计数器”，也就是说，对于TL0和TH0，所有位全部用于计数，所以一共可计最大值是$2^{16}-1=65535$，标志位置1后需手动赋初值给计数器。
  模式2：“8位自动重装载模式”，此时TL0如果发生了溢出就会直接将TF0置1，并且将TH0的内容重新装入TL0，TH0的内容是需要手动设置的，该模式下，标志位置1后不需手动赋初值给计数器，因为初始是一开始就设置存储在高八位中，并且每次低八位溢出时就会自动将高八位的值取过来重新赋值给低八位，这样一来就十分方便，但是缺点也很明显，因为只能使用八位计数，所以计数范围很小，即最大$2^8-1=255$。
  模式3：该模式下，定时器/计数器无效，停止计数。

使用寄存器进行功能选择与模式选择

  在定时器中，主要使用到的寄存器有TCON、TMOD，TL0，TH0四个，其中TCON主要进行初始化操作，用于设置标志位初始值与定时器开关，TMOD主要用于设置定时的工作模式，TL0和TH0用于设置定时器的初始计数值。
TCON
TCON寄存器的数据位格式如下：

  首先，TCON寄存器是可按位寻址的寄存器，这代表可以直接对寄存器的某一位进行寻址赋值操作。在对定时器0进行初始化时，TCON寄存器中需要使用到的位有TF0和TR0，将定时器溢出标志位TF0=0，并将定时器开始计数位TR0=1，其余位不需要进行操作，代码如下：

TF0=0;
TR0=1;

TMOD
TMOD寄存器的数据位格式如下：

  同样的，可以注意到，TMOD与TCON不同的地方在于，TMOD不可位寻址，也就是说，对于TMOD只能整体对该寄存器的八位进行赋值，而不可单独对某一位进行赋值。设置定时器0的模式时，对于TMOD寄存器，需要使用到的数据位有GATE、$C/\tilde{T}$、M1、M0（定时器0，即寄存器的低四位）。其中GATE的作用是用于控制定时器0用作定时器或计数器，当GATE=0时，定时器0用作定时器，此时时钟信号由系统内部产生，当GATE=1时，定时器0用作计数器，此时时钟信号由外部引脚输入。M1与M0用于设置定时器的4种工作模式，如下表：

模式	M1	M0
0	0	0
1	0	1
2	1	0
3	1	1

  假设将定时器0工作模式设置为模式1，则GATE=0，$C/\tilde{T}=0$，M1=0，M0=1，即0001，此时可以设置寄存器TMOD=0x01，但是这样会导致定时1的设置发生改变，为了避免这种情况，通常采用下面的方式进行赋值：

TMOD &= 0xf0;
TMOD |= 0x01;

TL0 TH0
  TL0与TH0是设置的计数器初值，这里解释一下为什么要设置初值，因为计数器只有计满时溢出才会发出中断信号，因此，我们没办法控制它在计数值为多少时发出信号，但是我们可以通过控制计数器的初值来间接实现计时的功能，例如还是以模式1为例，12Mhz12分频下，1次计数表示1us，那么如果计数器从0x00计到0xff，那么就是过去了65535us，而这个数值显然不是一个整数可以转换为ms的数值，所以如果我们将初值设为65535-1000=64535，那么只需要再计1000次，即可溢出触发中断信号，而此时1000us=1ms，是刚好可以转成整数的。在这种条件下，TL0=64535%256，TH0=64535/256；

TL0 = 64535%256;
TH0 = 64535/256;

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中断

  对于中断的介绍这里就不做过多解释，相信学过操作系统的同学都能轻易理解中断所表达的含义，这里先主要介绍一下中断源，在STC89C51中，有8个不同的中断源，分别是外部中断0（$\widetilde{INT0}$），定时器0中断，外部中断1（$\widetilde{INT1}$），定时器1中断，定时器2中断，串口（UART）中断，外部中断2（$\widetilde{INT2}$），外部中断3（$\widetilde{INT3}$），本文主要介绍定时器，因此这里只介绍定时器中断，而刚刚上面已经讲过了，当计数器达到最大值时，会发生溢出，溢出会导致中断信号产生，这里产生的中断信号就是定时0中断，作为一个中断源发起中断请求。
  对于这么多，共8个中断源，我们不可能一视同仁，它们之间是存在着不同的优先级的，因此在这里我们主要介绍一下中断的优先级。其实这8个中断源的优先级就是按照上面给出的次序由高到低排序的，即外部中断0>定时器中断0>外部中断1>定时器中断1>定时器中断2>串口中断>外部中断2>外部中断3。对于可以发生中断嵌套的系统，高优先级的中断会打断低优先级的中断程序。
  假设现在所有的中断优先级只有两个，一类是高优先级中断，一类是低优先级中断，那么对于定时器0，如下图：

其中红框所选区域即为我们需要重点关注的区域。可以看到，红框的内容有T0，TF0，ET0，PT0，以及最下面有一个总允许EA，这里一一介绍。
  T0：即为定时器0中断源
  TF0：定时器0中断溢出标志位（这里可以看出，中断与定时器在物理上是存在连接的）
  ET0：定时器0的中断允许控制位，当该位为1时，表示允许T0中断，为0时表示禁止T0中断，相当于设置定时器0的中断请求是否响应。
  PT0：定时器0的中断优先级控制位，在本例中，假设只有两个优先级，则当PT0=0时，定时器0的优先级最低，当PT0=1时，定时器0的优先级最高。注意，如果系统是四个优先级，则往往需要与另一个中断优先级控制位PT0H相结合控制，具体如下表(从0到3优先级依次增加)：

优先级	PT0H	PT0
0	0	0
1	0	1
2	1	0
3	1	1

  EA：中断总允许控制位，除了对于每个中断源有一个单独的中断允许控制位外，系统对于整个中断系统也有一个中断总控制，当EA=0时，表示关闭总中断，任何中断信号来了都不会执行任何操作；当EA=1时，表示开启总中断，不论使用哪个中断，EA必须要置1，否则任何中断都将不会响应。

使用寄存器进行中断配置

  在中断配置中，使用到的寄存器有IE（中断允许寄存器）和IP（中断优先级寄存器），其中IE用于对定时器0中断进行初始化，IP用于配置定时器0的优先级。
IE
IE寄存器的数据位格式如下：

  可以看到，对于IE，同样是一个可位寻址的寄存器。这里需要使用到的数据位有EA和ET0，需要将EA和ET0置1，允许总中断和定时器0的中断开关打开，代码如下：

EA=1；
ET0=1；

IP
IP寄存器的数据位格式如下：

  同样地，IP寄存器也是可按位寻址的。这里需要使用到的只有一个位，PT0，用于设置定时器0的中断优先级。如果希望设置4个优先级，可以结合PT0H位进行设置，其中PT0H位是IPH寄存器中的第2位，如下图：

  通过PT0H与PT0的组合，可以设置四种不同的优先级，具体设置第一个表中已经给出过，这里不再细说。假设只是用PT0一位设置优先级，则可置PT0=1为高优先级；

PT0=1;

中断执行操作

  在cpu响应中断后，会跳转到中断操作函数处执行该中断函数，这里需要额外说明的是，一个中断源只能有一个中断函数，并且对于中断函数的书写格式是与普通函数的格式存在一点区别的，也就是多了一个关键字interrupt+中断号。前面并没有提到过中断号，这里解释一下，每个中断源都有其对应的唯一中断号，在STC89C51中，中断源与中断号的对应关系如下：

中断源	中断函数(建议名称)	中断号
外部中断0	Int0_Routine(void)	0
定时器中断0	Timer0_Routine(void)	1
外部中断1	Int1_Routine(void)	2
定时器中断1	Timer1_Routine(void)	3
串口中断	UART_Routine(void)	4
定时器中断2	Timer2_Routine(void)	5
外部中断2	Int2_Routine(void)	6
外部中断3	Int3_Routine(void)	7

  需要注意的是，中断函数不能传参！！！不需要手动调用中断函数！！！依旧以定时器0为例，在这里定义定时器0的中断执行函数Timer0_Routine();

void Timer0_Rountine() interrupt 1
{// 恢复初值TL0 = 64535%256;TH0 = 64535/256;/*在这里执行你需要的操作*//*在这里执行你需要的操作*//*在这里执行你需要的操作*/
}

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总结

  中断与定时器是两套相互关联的硬件系统，它们在一起组合能够产生出十分强大的效果，在对定时器与中断配置好模式以及初值后，中断函数便会一次又一次不断执行，从而可以实现程序的计时以及其他希望达到的效果。相信你在看完本篇文章后，会对定时器与中断的认识上到一个新的台阶，如果还有不懂的问题欢迎在评论区留言提问~

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完整程序

#include <REGX52.H>
void Timer0Init(void)		//1毫秒@12.000MHz
{// 设置定时器工作模式TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式//设置定时器初值TL0 = 0x18 + 1;		//设置定时初值TH0 = 0xFC;		//设置定时初值//清除定时器0标志位 只需清除一次TF0 = 0;//定时器0开始计时TR0 = 1;		// 使能Timer0中断ET0=1;// 使能总中断EA=1;// 设置Timer0优先级PT0=0;
}
unsigned int Timer0_cnt;void main()
{Timer0Init();while(1){}
}void Timer0_Routine() interrupt 1
{TL0 = 0x18 + 1;		//设置定时初值TH0 = 0xFC;		//设置定时初值Timer0_cnt++;if(Timer0_cnt%1000==0){// 数码管闪烁P2_0=~P2_0;}
}