51单片机——定时器

news2024/11/16 0:43:52

1、定时器介绍

定时器介绍: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。

定时器作用:

(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 ()

定时器个数: 3个 (TO、T1、T2)，T0和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，TO和T1的操作方式是所有51单片机所共有的

2、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“一秒”，计数单元的数值就增加一，挡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。

3、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：

该框图由时钟系统和计数系统、中断系统三部分组成。

计数系统：其中TL0（time low）和TH0（time high）是计数系统的存储字节位，表示两个字节的存储空间（65535）。当时钟系统发出一个脉冲周期后，计时系统每收到一个脉冲周期，TL0和TH0组成的存储单元加1，当最大加到65535时就会溢出同时申请中断。

时钟系统：时钟系统有两个来源，一个是SYSCLK，一个是T0 Pin引脚。SYSCLK是系统时钟，即晶振周期，本开发板上的晶振为12MHz。该时钟系统有两条线路，分别为12T分频和6T分频。如果该时钟系统链接的是12T分频这个线路，那么分频后输出就是1MHz，1MHz的一个周期是1微秒，这就是说这个12T分频线路，每隔1微秒输出到计数系统一次，进行一次计数。

中断系统：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。

4、中断系统

5、中断资源

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

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等

6、定时器和中断系统

7、定时器相关寄存器

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，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”

8、按键控制LED流水灯代码

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "Key.h"
#include <INTRINS.H>

unsigned char KeyNum,LEDMode;

void main()
{
	P2=0xFE;
	Timer0Init();
	while(1)
	{
		KeyNum=Key();		//获取独立按键键码
		if(KeyNum)			//如果按键按下
		{
			if(KeyNum==1)	//如果K1按键按下
			{
				LEDMode++;	//模式切换
				if(LEDMode>=2)LEDMode=0;
			}
		}
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;		//T0Count计次，对中断频率进行分频
	if(T0Count>=500)//分频500次，500ms
	{
		T0Count=0;
		if(LEDMode==0)			//模式判断
			P2=_crol_(P2,1);	//LED输出
		if(LEDMode==1)
			P2=_cror_(P2,1);
	}
}

Timer0.c

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化，1毫秒@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	ET0=1;
	EA=1;
	PT0=0;
}

/*定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=1000)
	{
		T0Count=0;
		
	}
}
*/

Timer0.h

#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0Init(void);

#endif

Key.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"

/**
  * @brief  获取独立按键键码
  * @param  无
  * @retval 按下按键的键码，范围：0~4，无按键按下时返回值为0
  */
unsigned char Key()
{
	unsigned char KeyNumber=0;
	
	if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
	if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
	if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
	if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
	
	return KeyNumber;
}

Key.h

#ifndef __KEY_H__
#define __KEY_H__

unsigned char Key();

#endif

Delay.c


void Delay(unsigned int xms)
{
	unsigned char i, j;
	while(xms--)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

Delay.h

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__

void Delay(unsigned int xms);

#endif

9、定时器时钟

main.c

#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer0.h"

unsigned char Sec=55,Min=59,Hour=23;

void main()
{
	LCD_Init();
	Timer0Init();
	
	LCD_ShowString(1,1,"Clock:");	//上电显示静态字符串
	LCD_ShowString(2,1,"  :  :");
	
	while(1)
	{
		LCD_ShowNum(2,1,Hour,2);	//显示时分秒
		LCD_ShowNum(2,4,Min,2);
		LCD_ShowNum(2,7,Sec,2);
	}
}

void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=1000)	//定时器分频，1s
	{
		T0Count=0;
		Sec++;			//1秒到，Sec自增
		if(Sec>=60)
		{
			Sec=0;		//60秒到，Sec清0，Min自增
			Min++;
			if(Min>=60)
			{
				Min=0;	//60分钟到，Min清0，Hour自增
				Hour++;
				if(Hour>=24)
				{
					Hour=0;	//24小时到，Hour清0
				}
			}
		}
	}
}

Delay.c


void Delay(unsigned int xms)
{
	unsigned char i, j;
	while(xms--)
	{
		i = 2;
		j = 239;
		do
		{
			while (--j);
		} while (--i);
	}
}

Delay.h

#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__

void Delay(unsigned int xms);

#endif

LCD1602.c

#include <REGX52.H>

//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0

//函数定义：
/**
  * @brief  LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Delay()
{
	unsigned char i, j;

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

/**
  * @brief  LCD1602写命令
  * @param  Command 要写入的命令
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
	LCD_RS=0;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Command;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602写数据
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
	LCD_RS=1;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Data;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602设置光标位置
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
	if(Line==1)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
	}
	else if(Line==2)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
	}
}

/**
  * @brief  LCD1602初始化函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Init()
{
	LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
	LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
	LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
	LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置上显示一个字符
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @param  Char 要显示的字符
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	LCD_WriteData(Char);
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  String 要显示的字符串
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=0;String[i]!='\0';i++)
	{
		LCD_WriteData(String[i]);
	}
}

/**
  * @brief  返回值=X的Y次方
  */
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++)
	{
		Result*=X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~65535
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	unsigned int Number1;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	if(Number>=0)
	{
		LCD_WriteData('+');
		Number1=Number;
	}
	else
	{
		LCD_WriteData('-');
		Number1=-Number;
	}
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~4
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i,SingleNumber;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
		if(SingleNumber<10)
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
		}
		else
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
		}
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
	}
}

LCD1602.h

#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__

//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);

#endif

Timer0.c

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化，1毫秒@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
	ET0=1;
	EA=1;
	PT0=0;
}

/*定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
	static unsigned int T0Count;
	TL0 = 0x18;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	T0Count++;
	if(T0Count>=1000)
	{
		T0Count=0;
		
	}
}
*/

Timer0.h

#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0Init(void);

#endif

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