定时器

Posted 2021-02-08 juzige

使用单片机时，编程会高频率用到延时，如led灯闪烁，蜂鸣器长短鸣，秒表应用等等。首先考虑软件延时，但这个时间不精确，占用硬件资源。使用延时函数是，其他函数不能运行。这个方案cut掉。硬件延时，嗯，误差非常小。但成本较高，且参数调节不便。这个也不行。选择采用定时器调节时间，不占用cpu时间，能与CPU并行工作，实现精确的定时和计数。又可以通过编程设置其他工作方式和其他参数，因此使用非常方便。下面介绍定时器的使用。

概述

定时器系统是单片机内部一个独立的硬件部分，它与cpu和晶振通过内部某些控制线连接并相互作用，cpu一旦设置开启定时功能后，定时器便在晶振的作用下自动计时，但定时器的计数器计满后，会产生中断。计数时间一次为12/晶振频率。在晶振频率为11.0595mhz时，计数一次时间约等于1.09us。
89c52单片机定时器系统有三个定时器/计数器，分别是定时器T0，定时器T1，T2定时器。他们既有定时器功能，也有计数器功能。T0，T1有四种工作方式，T2有三种工作模式。

内部结构

定时器结构
由上图可知，定时器系统有两个寄存器组成，分别是TCON,TMOD。还可看出tcon控制外部中断，tmod控制定时器工作方式。tmod寄存器分为两部分，高四位为t1定时器控制位，低四位为t0定时器控制位。t0定时器与th0，tl0两个8位计数器有关，。t1定时器与th1，tl1两个8位计数器有关。上图信息就这么多，接下来看看两个寄存器相关数据。

 

寄存器TCON

寄存器TCON
TF1：定时器 1 溢出标志。当定时器/计数器 1 溢出时，由 硬件置位；当主机响应中断，
转向中断服务程序时，由硬件清零。
TR1：定时器 1 运行控制位， 由软件置位/ 复位来开启或关闭定时器/计数器 1。
TF0：定时器 0 溢出标志。当定时器/计数器 0 溢出时，由 硬件置位；当主机响应中断，
转向中断服务程序时，由硬件清零。
TR0：定时器 0 运行控制位，由 软件置位/ 复位来开启或关闭定时器/计数器 0。
IE1：外部中断 1 跳变中断请求标志，当检测到 INT1 发生 1 到 0 的跳变时，由硬件置位；当主机响应中断， 转向中断服务程序时，由硬件清零。
IT1：外部中断 1 触发方式控制位，由 软件置位或清零来选择外部中断 1 的跳变/电平触发中断请求。IT1＝0 时，外部中断 1 为电平触发方式，当 INT1 输入低电平时，置位 IE1。
采用电平触发方式时，外部中断源必须保持低电平有效，直到该中断被 CPU 响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源必须被清除，否则将产生另一次中断。IT1=1 时，外部中断 1 为边沿触发方式，在对 INT1 的相邻两次采样中，如果一个周期中为高电平，接下来的周期为低电平，则置位 IE1，表示外部中断 1 正在向 CPU 申请中断。直到该中断被CPU 响应时，才被 硬件清零。
IE0：外部中断 0 跳变中断请求标志，当检测到 INT1 发生 1 到 0 的跳变时，由硬件置位；当主机响应中断， 转向中断服务程序时，由硬件清零。
IT0：外部中断 0 触发方式控制位，应用同 IT1。

 

这个寄存器与中断有关，支持位寻址，就是可以对其每一位进行单独操作。定时器工作就是在一个特定的间隔（与晶振有关）加1，等到加到定时器溢满时，会触发外部中断。这两个定时器都是16位可编程定时器/计数器。最大可装2的16次方。，就是65535.，定时器在晶振为11.0592MHZ时，间隔约等于1.09us。
（关于中断的知识在上一篇文章有详细介绍，在这里就不累赘。）

寄存器TMOD

寄存器TMOD
GATE：门控制位，当 GATEx＝1 时，控制寄存器 TCON 的 TRx＝1（x＝0 或 1）。当 GATEx＝0 时，定时器启动与停止仅受寄存器中的TRx来控制（x＝0 或 1）。
C / ：定时器、计数器方式选择位，该位为 1 时为计数器，为 0 时为定时器。
M0：定时器/计数器工作模式选择位。
M1：定时器/计数器工作模式选择位。
注：高四位是T1定时器控制位，低四位是T0定时器控制位

 

工作方式如下图所示

4种工作方式
这个寄存器是控制定时器的工作方式与哪个定时器工作。tmod寄存器支持位寻址，编程时只可以是总线式，不可以单个控制。因为两个定时器命名一样，单个控制会弄混。下面示范写法：
TMOD=0X01; // 0000 0001 
可以看出只有最低位为1，即T0定时器的M0=1；对照上图数据可知，这是使用T0定时器的定时功能中的工作方式1，就是16位定时器。
TMOD=0X20; //0010 0000
这个看数据手册得知是T1定时器的定时功能中的工作方式2，即具有自动重载的8位定时器。

 

附：定时器使用需要用到中断，这里将中断的中断源优先级放在下面。

中断源优先级

定时器使用

中断函数

在介绍定时器使用时，先介绍中断函数，C51的中断格式如下
void 函数名（）iinterrupt 工作组
{
中断内容；
}
中断函数不能返回值，所以前缀为void，函数名可以任意取，但一般建议使用有意义的名字，到时候检查也可以明白是什么函数，interrupt是c语言中的一个关键字--中断，记住就行。工作组就是对应中断源，比如说，使用T1定时器，那中断源就是定时器1中断，这时工作组就是3。下面示范：
void timer_t1() interrupt 3
{
TH1=(0XE0);
TL1=(0X07);
}
上面这个实例很容易理解，对着手册看就知道是T1定时器中断。

定时器初值计算

中断函数明白后，如何定时还是不清楚。开启定时器后，定时器就会开始计数，每次加1的间隔是固定的，而且到达最大值就会溢出，触发中断。这样子的话我们可以设定一个初值，初值到最大值的时间假设为50ms，那样的话定是的效果就达到了。定时器加1时间间隔约等于1.09us，定时器在没有赋值时默认初值为0，最大值为65535，计算可得655351.09us约等于72ms，没有赋初值一次定时最大为72ms。可以设置一个初值，就拿50ms来说，501000/1.09约等于45872，也就是说经过45872次计数时间为50ms，那初值就是65535-45872=19663。

大概了解定时器，来看看如何使用，定时器是由16位可编程寄存器组成，分为高8位，即THX（X=1或X=0）低8位TLX（X=1或X=0）。为了更好定时，肯定会选择赋初值。这里介绍一种简单的方法，不用计算。既然它们分为两部分，可以利用这一特点。举个例子：
选择10ms时间，T1定时器。这里以晶振为12MHZ为准，因为11.0592MHZ计算麻烦，这样计数一次就是1us；
TH1=（65535-10000）/256；//表示初值为55535，/256表示高8位的初值，很好理解，低 8位最多存2的8次方=256个数，每满一次高8位加1， /256表示高8位加了多少次。

TL1=（65535-10000）%256；// %256表示不满256最后留下的数。

使用步骤

计算知道后，来看看定时器使用步骤：

1. 对TMOD赋值，确定T0和T1的工作方式
2. 计算初值，赋值TH0,TL0或TH1,TH1
3. 对IE赋值，启动中断
4. TR0或TR1置位，启动定时器
5. 处理中断函数，定时器中断后变成默认值0，要重新赋初值

例程

#inlclude<reg52.h>   //头文件
sbit led=P1^1;   //位定义
mian()  //主函数
{
    unsigned char count;  定义计数次数变量
    TMOD=0X01;   //设置定时器T0 定时器功能 工作模式1
    TH0=(65536-50000)/256;     //赋初值   50ms
    TL0=(65536-50000)%256;
    EA=1;   //打开总中断
    ET0=1;  //开定时器0中断
    TR0=1;  //启动定时器 
}
void timer_t0() intterrupt 1
{
    TH0=(65536-50000)/256;    //重新赋值
    TL0=(65536-50000)%256;
    count++;     //每中断一次加1
    if(count==20)  //count==20时，说明1秒到
    {
        count=0;  //count清零，重新等待1秒的到来
        led=~led;   //led状态取反
    }
}

上面注释已经很清楚，按照步骤来，一步一步设置参数，基本不会出错。在中断函数中设置一个标志位，中断变化，变化成何值时，再状态变化。基本就是这个套路。给个建议，中断函数不要写太多东西，不然会出错。试想一下，假如进入中断需5ms，但在中断函数中命令要运行10ms，命令没有运行完，又进入中断，就会出错。

总结

定时器就这样子，不会很难，一些命令在数据手册都有，忘记了就重新看一下，写多了就会记住·，重要的是记住步骤，记住编程思想，在写之前在脑中想一下步骤，或在纸上把思路画一下，那里不通就会跃然于纸上，再稍加思索一般就行了。