51单片机定时器和中断的介绍

科技绿洲 2023-09-11 1162

科技绿洲

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描述

最近在学习51单片机，学到了定时器这块，由于自己的基础不太扎实，在这方面花了很多时间，这里通过对定时器和中断的介绍，用简易时钟这个例子来对学习的内容进行加深巩固，把自己的经验分享给大家，希望对大家能够有帮助。

一、定时器的功能以及定时器的结构

定时器的功能

其实就是单片机的内部，通过系统时钟的每一个机器周期产生一个记数脉冲，即每一个机器周期计数器加一。

比如，这里我的实验板的晶振是12MHZ,1MHZ信号每个脉冲的持续时间为1us,如果定时器T0对1MHZ的信号进行计数，从0~65536us,当达到最大的65536us的时候，定时器计数达到最大值，会溢出，于是产生中断信号，向中断系统申请中断，中断系统接受中断请求，执行中断子程序。

定时器的结构

定时器的结构如下图所示，主要包括

  • 两个定时器/计数器。T0和T1,每个定时器/计数器都是由两个8位的计数器所构成的16位计数器。
  • TCON 寄存器。TCON为控制寄存器，用来控制两个定时器/计数器的启动和停止。
  • TMOD寄存器。TMOD为工作方式控制寄存器，用来设置定时器/计数器的工作方式。

计数器

二、定时器的控制

工作模式寄存器TMOD

TMOD为工作方式控制寄存器，用来设置定时器/计数器的工作方式。如下图所示。

通过配置TMOD寄存器来对定时器T0和T1的工作模式进行控制。

注意这里TMOD的地址为89H，不可位寻址。

TMOD的高四位用于T1，低四位用于T0。

其中主要各位的功能：

  • C/-T，定时器/计数器的选择控制位。置0，为定时器模式，置1，为计数器模式。
  • M1和M0，模式选择控制位，通过对两位进行赋值，可以选择定时器的4种模式。00，模式0，13位计数器。01，模式1，16位计数器。10，模式2，自动重装8位计数器，11，模式3。
  • GATE,置1后，就可由TR0或TR1单独控制定时器。

计数器

控制寄存器TCON

TCON寄存器，地址为88H,可以字节寻址，也可位寻址。寄存器各位如下图所示。

其中各位的功能：

  • TF1（TF0）。定时器T1（T0）溢出标志位。当T1（T0）溢出时，硬件自动使TF1（TF0）置1，并且向cpu申请中断。当Cpu响应中断，进入中断服务子程序后，TF1（TF0）由硬件自动清0，当然也可以用软件写代码清0。
  • TR0（TR1）。定时器T1（T0）运行控制位，置1，定时器T1（T0）就开始运行，计数。
  • 后面几个是外部中断控制位。

计数器

写代码来初始化定时器

定时器的配置主要是通过对两个寄存器TMOD和TCON进行配置，这里我通过配置定时器0，模式1引发中断，配置其他的定时器或者是不同的模式都是大同小异。看看模式1的结构。

模式1的结构

计数器

好，我们首先来配置寄存器TMOD，根据图来配置。

计数器

只需要配置定时器0，那么高四位就不管了，置0，而我们在控制定时器0的低四位中配置为0001。

GATE=0; //直接由TR0控制定时器0的开启

C/-T=0; //选择定时器模式

M1=0; //选择模式1

M2=1;

继续配置寄存器TCON。

计数器

只需要配置定时器0相关的部分就可以了，再一个，TCON寄存器是可位寻址的，所以只需要单独对其中的某一位进行置值就可以了。

所以：

TF0=0; //定时器0溢出控制标志，当计数到溢出65536us时，就会置1。

TR0=1; //定时器0启动，开启计时。

配置中断

当计数到溢出后，就会向cpu发出中断请求，申请中断，进入中断子程序。然后出来，TF0由1->0,然后循环循环。

所以：

ET0=1; //中断的配置

EA=1;

PT0=0;

三、定时器引发中断

简易时钟

使用定时器，采用LCD1602，实现简易时钟，秒，分，时。

下面是源代码：

主程序main.c

#include < REGX52.H >
#include "Delay.h"
#include "Timer0.h"
#include "LCD1602.h"
unsigned char sec=55,min=59,hour=23;
void main()
{
  LCD_Init();  //LCD初始化
  LCD_ShowString(1,1,"COLCK:");
  Timer0Init();  //定时器0初始化
  while(1)
  {
    LCD_ShowNum(2,1,hour,2); 
    LCD_ShowString(2,3,":");
    LCD_ShowNum(2,4,min,2);
    LCD_ShowString(2,6,":");
    LCD_ShowNum(2,7,sec,2);
  }
}




void TimerRoutine() interrupt 1
{
  static unsigned int T0Count;
  //当触发中断后，每次中断结束后，初始值还是为64535 即1ms
  TL0 = 0x66;    //设置定时初值
  TH0 = 0xFC;    //设置定时初值
  T0Count++;
  if(T0Count >=1000)  //一次是1ms，*1000就是一秒    
  {
    T0Count=0;
    sec++;
    if(sec >=60)
    {
      sec=0;
      min++;
      if(min >=60)
      {
        min=0;
        hour++;
        if(hour >=24)
        {
          hour=0;
          sec=0;
          min=0;
        }
      }
    }
  }
}

延时函数Delay.c

//延时
void Delay(unsigned char xms)    //@11.0592MHz
{
  unsigned char i, j;


  while(xms--)
  {
    //_nop_();
  i = 2;
  j = 199;
  do
  {
    while (--j);
  } while (--i);
  }
}

控制LCD162模块LCD1602.c

虽然还不怎么懂这个模块，但是可以直接用，模块都写好了的。后面应该会弄懂各个函数功能如何实现。

#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]!='�';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');
  }
}

定时器0模块Timer0.c

主要是对定时器进行配置，看了视频第一遍没有听懂，之后回头再去看这个定时器，发现其实也没有很难，只是自己的畏难情绪罢了。

别放弃，你可以弄明白的，只是心理在作祟。

#include < REGX52.H >


/**
  * @brief 定时器0初始化
  * @param  
  * @retval 
  */
void Timer0Init()
{
  TMOD&=0xF0;  //高四位不变
  TMOD|=0x01;  //设置定时器模式1 以及设置为定时方式 0
  
  TL0 = 0x66;    //设置定时初值
  TH0 = 0xFC;    //设置定时初值
  
  TF0=0;  //定时器0溢出标志位
  TR0=1;  //定时器0运行控制位
  
  TF0=1;  //设置外部中断
  ET0=1;
  EA=1;
  PT0=0;
}

实现效果

如下图。

计数器

自己卡着时间哈哈，还是慢了一秒。

计数器

总结

定时器的配置主要是通过配置，两个寄存器TMOD和TCON。

在配置时，只要明确要配置的要求，一步一步来，也不难的喔！

明确要配置的是定时器还是计数器，是模式1还是模式几。TCON寄存器TR0（TR1）置1，定时器启动开始运行，和TF0（TF1），一般都是置0。

然后如果要配置中断的话，根据外部中断查看手册来进行配置，一般也只需要配置几个就可以了。

再者，一步一步好好学，没有什么难的。

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