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05-定时器

发布时间 2023-12-15 21:50:59作者: 逸聆君

05-定时器

背景资料

51单片机的定时器属于单片机的内部资源，其电路的连接和运转均在单片机内部完成。前面介绍的独立按键、led灯都属于外设。

定时器的作用

  1. 用于计时系统，可实现软件计时，或者使程序每隔一固定时间完成一项操作
  2. 替代长时间的Delay，提高CPU的运行效率和处理速度
  3. ...

STC89C52RC定时器资源

  • 定时器个数：3个（T0、T1、T2），T0与T1与传统的51单片机兼容，T2是此型号单片机增加的资源
  • 注意：定时器的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的定时器个数和操作方式，但一般来说，T0与T1的操作方式是所有51单片机所共有的

定时器框图

定时器在单片机内部就像一个小闹钟一样，根据时钟的输出信号，每隔固定的一段时间，计数单元的数值就增加一，当计数单元数值增加到“设定的闹钟提醒时间”时，计数单元就会向中断系统发出中断申请，产生“响铃提醒”，使程序跳转到中断服务函数中执行

定时器工作模式

STC89C52的T0和T1均有四种工作模式：

  • 模式0 ：13位定时器/计数器
  • 模式1 ：16位定时器/计数器（常用）
  • 模式2 ：8位自动重装模式
  • 模式3 ：两个8位计数器

工作模式1框图：

每脉冲一次定时器/计数器加一，当16位定时器/计数器0溢出时，对TF0标志位进行置位，该标志位置位后，就会向中断系统申请中断，然后执行任务

  • SYSclk：系统时钟，即晶振周期，本开发板上的晶振为12MHz

  • T0 Pin：对应单片机外部引脚P3.4，接收外部脉冲

  • \[C/\overline{T} \]

    ：当其为1时，计数脉冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或每6个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1；当其为0时，计数脉冲来自单片机外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5），则为计数方式，每来一个脉冲加1

中断系统

中断系统是为使CPU具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。

当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示CPU中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多个中断源，当几个中断源同时向CPU请求中断，要求为它服务的时候，这就存在CPU优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队，优先处理最紧急事件的中断请求源，即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应优先级别最高的中断请求。

当CPU正在处理一个中断源请求的时候（执行相应的中断服务程序），发生了另外一个优先级比它还高的中断源请求。如果CPU能够暂停对原来中断源的服务程序，转而去处理优先级更高的中断请求源，处理完以后，再回到原低级中断服务程序，这样的过程称为中断嵌套。这样的中断系统称为多级中断系统，没有中断嵌套功能的中断系统称为单级中断系统。

  • 中断系统是为了使CPU具有对外界紧急事件的实时处理能力
  • 多级中断系统中，高优先级的中断可以打断低优先级的中断

中断程序流程

STC89C52RC中断资源

  • 中断源个数：8个（外部中断0/1/2/3，定时器0/1/2中断，串口中断）

  • 中断优先级个数：4个

  • 中断号：

  • 注意：中断的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的中断资源，例如中断源个数不同、中断优先级个数不同等

定时器和中断

定时器相关寄存器

单片机通过配置寄存器来控制内部电路的连接

  • 寄存器是连接软硬件的媒介
  • 在单片机中寄存器就是一段特殊的RAM存储器。一方面，寄存器可以存储和读取数据，另一方面，每一个寄存器背后都连接了一根导线（此处是比喻），控制着电路的连接方式
  • 寄存器相当于一个复杂机器的“操作按钮”

一、按键控制led流水灯模式

定时器初始化可以使用STC-ISP的定时器计算器获得，不过记得再加上允许中断的设置和中断优先级的设置，如下

// 设置定时器0可允许中断
EA = 1;
ET0 = 1;
// 设置定时器0的中断优先级
PT0 = 0;


#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>

unsigned char chLedDir = 1;    // 流水灯方向

void Delay(unsigned int xms)		//@12.000MHz
{
	unsigned char i, j;

    while(xms)
    {
        i = 2;
        j = 239;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
        xms--;
    }
}

/**
  * @brief  读取独立按键键码
  * @param  无
  * @retval chKeyNum 按下按键的键码值
  *         如果按键按下不放，程序会停留在此函数，松手返回按键键码。若没有按键按下，返回0
  */
unsigned char Key()
{
    unsigned char chKeyNum = 0;
    
    if(P3_1 == 0){Delay(20);while(P3_1 == 0);Delay(20);chKeyNum=1;}
    if(P3_0 == 0){Delay(20);while(P3_0 == 0);Delay(20);chKeyNum=2;}
    if(P3_2 == 0){Delay(20);while(P3_2 == 0);Delay(20);chKeyNum=3;}
    if(P3_3 == 0){Delay(20);while(P3_3 == 0);Delay(20);chKeyNum=4;}
    
    return chKeyNum;
}

/**
  * @brief	定时器0初始化 1毫秒@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  *         
  */
void Timer0Init()
{
    // 设置 T0 定时器的工作模式为16位定时模式
    TMOD &= 0xF0;   // 把TMOD的低四位清零(T0定时器)，高四位保持不变(T1定时器)
    TMOD |= 0x01;   // 把TMOD的最低位置1(T0定时器)，其余高位保持不变
    
    // 设置 T0 定时器的计数单元初值
    // 每隔1us计算加1, 定时器最大值为65535
    // 64536离定时器溢出差值1000(65535 + 1才溢出)，正好使计时时间为1ms
    // 中断之后需要在中断服务程序里将定时器计数单元初值
    // 重新配置为64535,这样就能做到 每隔1s中断一次的效果
    TL0 = 64536 % 256;  // TL0 = 0x18
    TH0 = 64536 / 256;  // TH0 = 0xFC
    
    // 设置定时器0可允许中断
    EA = 1;
    ET0 = 1;
    
    // 设置定时器0的中断优先级
    PT0 = 0;
    
    // 定时器0溢出中断标志清0
    TF0 = 0;
    
    // 定时器0开始定时
    TR0 = 1;
}

void main()
{   
    P2 = 0x7F;
    
    Timer0Init();
    while(1)
    {
        unsigned char chKeyNum = Key();
        if(chKeyNum)
        {
            if(chKeyNum == 1)
            {
                chLedDir = !chLedDir;
            }
        }
    }
}

void Timer0Routine() interrupt 1
{
    static unsigned int nT0Cnt = 0;
    nT0Cnt++;
    
    // 设置定时初值
    TL0 = 64536 % 256;
    TH0 = 64536 / 256;
    
    if(nT0Cnt >= 500)
    {
        nT0Cnt = 0;
        
        if(chLedDir == 0)
        {
            P2 = _crol_(P2, 1);   // 循环左移1位 
        }
        else
        {
            P2 = _cror_(P2, 1);   // 循环右移1位
        }
    }
}

二、定时器时钟

中断服务程序一般处理短时任务

#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.H"
#include <INTRINS.H>

unsigned char chSec = 50, chMin = 59, chHour = 23;

/**
  * @brief	定时器0初始化 1毫秒@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  *         
  */
void Timer0Init()
{
    // 设置 T0 定时器的工作模式为16位定时模式
    TMOD &= 0xF0;   // 把TMOD的低四位清零(T0定时器)，高四位保持不变(T1定时器)
    TMOD |= 0x01;   // 把TMOD的最低位置1(T0定时器)，其余高位保持不变
    
    // 设置 T0 定时器的计数单元初值
    // 每隔1us计算加1, 定时器最大值为65535
    // 64536离定时器溢出差值1000(65535 + 1才溢出)，正好使计时时间为1ms
    // 中断之后需要在中断服务程序里将定时器计数单元初值
    // 重新配置为64535,这样就能做到 每隔1s中断一次的效果
    TL0 = 64536 % 256;  // TL0 = 0x18
    TH0 = 64536 / 256;  // TH0 = 0xFC
    
    // 设置定时器0可允许中断
    EA = 1;
    ET0 = 1;
    
    // 设置定时器0的中断优先级
    PT0 = 0;
    
    // 定时器0溢出中断标志清0
    TF0 = 0;
    
    // 定时器0开始定时
    TR0 = 1;
}

void main()
{   
    LCD_Init();
    Timer0Init();
    LCD_ShowString(1, 1, "Clock:");
    LCD_ShowString(2, 3, ":  :");
    while(1)
    {       
        // 中断服务程序一般处理短时任务
        // LCD1602显示会占用较多时间
        // 所以放在主函数显示
        LCD_ShowNum(2, 1, chHour, 2);
        LCD_ShowNum(2, 4, chMin, 2);
        LCD_ShowNum(2, 7, chSec, 2);
    }
}

void Timer0Routine() interrupt 1
{
    static unsigned int nT0Cnt = 0;
    nT0Cnt++;
    
    // 设置定时初值
    TL0 = 64536 % 256;
    TH0 = 64536 / 256;
    
    if(nT0Cnt >= 1000)
    {
        nT0Cnt = 0;
        
        chSec++;
        if(chSec >= 60)
        {
            chSec = 0;
            chMin++;
        }
        
        if(chMin >= 60)
        {
            chMin = 0;
            chHour++;
        }
        
        if(chHour >= 24)
        {
            chHour = 0;
        }
    }
}