单片机学习（六）定时器的使用

参考资料：https://www.bilibili.com/video/BV1Mb411e7re?p=17

一、定时器简介

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
- ...

二、STC89C52定时器资源

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

三、定时器工作原理

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"（一个单位时间），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。

在实现细节上：时钟部分每隔单位时间就会传递一个脉冲信号到计数部分，而计数部分会对脉冲个数进行计数，当脉冲个数达到TH0,TL0能存储的最大数量后（即发生溢出，这里一共有16位，即只能表示0~65535这些数字，继续接收信号即溢出），TF0将会被置一，此时就会发出中断申请，然后程序跳转到中断服务程序中执行。

1. 时钟信号的提供

可以看到，在时钟部分有两个输入来源：

系统时钟
T0引脚

当我们使用T0引脚时往往是将这个模块作为计数器记录脉冲的个数的，而不是用作定时器，故这里我们一般只考虑系统时钟的信号输入。

SYSclk：系统时钟，即晶振周期，本开发板上的晶振为12MHz

当 C/T=0 时选择的是系统时钟作为输入，而 C/T=1 时选择的是T0引脚作为输入，故我们需要选择第一种。

2. 中断系统简介

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。

中断的概念

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。

中断的优先级

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。

中断的嵌套

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，处理完该请求
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。

中断流程图

STC89C52的中断资源

中断源个数: 8个
1. 外部中断0
2. 定时器0中断
3. 外部中断1
4. 定时器1中断
5. 串口中断
6. 定时器2中断
7. 外部中断2
8. 外部中断3
中断优先级个数: 4个
中断号

3. 相关的寄存器

TCON寄存器

TF和TR

当计数器溢出时TF0会被置一，TR0用于控制T0计时器是否计数。

TMOD寄存器

TMOD寄存器主要是用于配置我们的定时器的功能。

GATE

C/T

M1、M0

总图

4. 定时器程序中断通路配置图

四、编码实现

初始化代码

1. 配置TMOD寄存器

首先我们希望使用定时器0，我们需要配置：

GATE = 0
C/T = 0
M1,M0 = 01

所以我们可以使用与或赋值法进行赋值：

TMOD &= 0xF0; // 1111 0000
TMOD |= 0x01; // 0000 0001

tips：TMOD寄存器是不可位寻址的，故我们只能通过整体赋值的方式进行配置

2. 配置TCON寄存器

我们需要启用T0计数器，并给它的溢出标志位TF0置零：

TF0 = 0;
TR0 = 1;

3. 配置计数寄存器的初始值

计数器的计数范围：0~65535
大约每隔1us计数加一，故其总共定时时间为65535us

而我们希望计时1ms即发生中断，则我们可以将计数寄存器初始值为64536，因为64536离计数器溢出差值1000，所以当计时时间为1ms时即可触发中断。

而计数寄存器由两个寄存器拼接而成，则我们可以分高低位赋值：

TH0 = 64536 / 0x0100; // 高八位
TL0 = 64536 % 0x0100; // 低八位

4. 配置中断通路

即按照上一部分的第4点的图进行配置即可：

ET0 = 1;
EA = 1;
PT0 = 0;

5. 总的配置代码

void Timer0Init(void)
{
    // 1.配置TMOD寄存器
    TMOD &= 0xF0; // 1111 0000
    TMOD |= 0x01; // 0000 0001
    // 2.配置TCON寄存器
    TF0 = 0;
    TR0 = 1;
    // 3.配置计数寄存器的初始值
    TH0 = 64536 / 0x0100;
    TL0 = 64536 % 0x0100;
    // 4.配置中断通路
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    PT0 = 0;
}

中断程序代码

语法：相当于在函数后面加上 interrupt 关键字：

void 中断程序名() interrupt 中断号 {
    ...
}

其中中断号需要和中断源相对应。

使用STC-ISP自带的定时器计算器

打开STC-ISP烧录工具，并点击【定时器计算器】的tab：

配置如下：

然后我们即可获得相应的初始化代码了！

注意：在我们当前版本的单片机中是没有AUXR这个寄存器的，我们不需要配置此项（删除即可），然后我们还需要加入中断的配置，即【配置中断通路】部分的三行代码。

使用自动生成的代码：

void Timer0Init(void)	//1毫秒@12.000MHz
{
    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
    // 配置中断通路
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    PT0 = 0;
}

unsigned int T0Count = 0;
void timer0_routine() interrupt 1 {
    T0Count++;
    TL0 = 0x18;		//设置定时初值
    TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
    if (T0Count == 1000) {
        T0Count = 0;
        P2_0 =! P2_0;
    }
}

五、将计时器封装成模块

新建Timer0.h和Timer0.c文件：

// Timer0.h
#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__

void Timer0Init(void);

#endif // __TIMER0_H__

#include <Atmel/REGX52.H>
#include "Timer0.h"

void Timer0Init(void)		//1毫秒@12.000MHz
{
    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
    // 配置中断通路
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    PT0 = 0;
}

这样我们只需要在主函数中使用Timer0Init()，我们即可在固定的时间内调用中断程序了。

posted @ 2021-08-19 16:39 CodeReaper 阅读(4705) 评论(3) 编辑收藏举报

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