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51单片机各个定时器的用法

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gaosmile 发布时间:2020-7-10 14:04
一、原理
, ~1 [0 m1 w* b$ Y* Q
. Z2 G6 Z  z# N2 p% t6 k: v51单片机,拥有两个定时器,用来中断计数,分别是T0和T1。而52单片机和51单片机的定时器是一样的,只是52比51多了一个定时器/计数器T2,它们的设置都大同小异,下面我来总结各个定时器的用法。
: q$ ]0 ^; L( o% U( V! g2 k. T' y定时器T0与T1不同之处在于它们的工作方式3不同,方式0、1、2相同。
( o8 T8 U$ h8 ^ 微信图片_20200710135825.png
/ ]2 @+ Y4 n* Q. J! Q首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:
  ]/ E: b. N9 U  ?6 i5 h1、对中断寄存器和定时器进行初始化:
, c/ _( Y. k1 }" T 微信图片_20200710135829.png 8 w" n2 |* J# w# f* x
初始化函数里的内容也可以写在头文件里,但是为了美观和好查阅,就把它单独写出来,后面在头文件里直接调用就行。那么应该要进行初始化的设置:
$ f& p. t' w( ?6 q①设置定时器的工作方式; E4 \1 [$ n: ]9 ?8 [& n! m
单片机内,有其中一个特殊寄存器叫TMOD,这是用来设置定时器工作方式的寄存器,通过软件,将其寄存器内的D0~D7位置0或1,从而达成对定时器的操作。8 \' o/ A- P% u# ?) r8 [, g
寄存器TMOD1 D% G& k; W, F# g( P" F% \
微信图片_20200710135833.png " G, b8 P0 P3 s9 k+ V/ e
如表格,这是定时器的工作方式寄存器TMOD,要更改定时器的工作方式,我们只用到M1、M2所以其他位一般置0,又因为我们使用的是T0的定时器,所以就有:! Q% B9 D+ B( I- ]1 z! w
微信图片_20200710135836.png
" J3 H9 C' Q9 q/ w6 i控制M1、M0将它们置1或0,即可达成操作控制方式的目的,然后转换成16进制即方便查阅。
- x/ u$ I3 A! A( R# @7 H同理,使用定时器1时也是这么设置。注意,有时候也有使用两个定时器T0、T1的时候,那么就是0001 0001两个都是工作方式1。请大家举一反三。
+ L9 N0 W0 }- b- c4 p/ H0 e5 w
②设定初值
* F: h* O. z0 u2 O  Q先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):& k* X" E9 q, N, m0 N1 l
微信图片_20200710135839.png / a  T, L" H1 d5 {
方式1为16位的定时器/计数器,对定时器T0来说是分成两个寄存器(可以形象地比作容器吧,网上有比我更形象的比喻,我就不多写了,请自行查阅):TH0为高八位,TL0为低八位,组成了16位的定时器,当低位TL0计满就向高位TH0移一个数,然后清零。: _8 c& m- o5 a8 N5 F9 l& L
以12Mhz的晶振来说,机器周期是1us,计满TH0、TL0就需要216-1个数,再来一个数就“溢出”产生中断,一次溢出也就是65536us,约等于65.5ms,如果要定时50ms的话就要给他们装一个预装值(初值),总值-需要值=预装值,也就是65536-50000=15536,预装后,定时器从预装值开始加值,定时器溢出中断后,会重新从预装值开始加值加到50ms就再产生中断,从而达到了定时的目的。如果要定时1s就可以让定时器中断1000ms/50ms=20次。, s6 t, K; t0 y" I+ _, r7 s
另外一点,TH0和TL0中应该装入的总数是15536,然后把15536对256求模:15536/256=60装入TH0中,把15536对256求余:15536%256=176装入TL0中,因为这是两个八位28*28的容器。* p" e4 N* Q! P
所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%256
  o  v& }# G5 K# E( h③开启中断和定时器
2 m+ S+ s! m- A1 r关于中断,需要用到中断允许寄存器:8 J+ v6 |7 T' S8 [# h4 F: q5 u& E
微信图片_20200710135842.png
4 j# _' K0 w0 d& K9 F+ e. G定时器中断需要的是:总中断EA:用来开启全局中断。ET0、1、2:各个定时器中断位。使用中断位只用将其置1就行,例如EA=1;ET0=1;打开了中断开关只是完成了一半,还需要定时器控制寄存器:TCON7 B6 J) E9 G8 Q3 }
3 O7 t, `9 e" ]# n( B2 m: b
微信图片_20200710135845.png 0 V# j1 P" i- i2 J2 I
使用方法也是和中断寄存器一样,定时器0运行控制位TR0:用来开启定时器0.把TR0置1,TR0=1;就开启了定时器。8 B) v1 G0 K4 ^; e* }) W: _7 r8 K4 f
2、设置中断服务程序:  o2 t9 O. a3 m
微信图片_20200710135848.png
. G; x7 [% q( u% I( C! r中断服务程序:就是当计满TH0、TL0时溢出申请中断,然后单片机允许中断时,所要发生的事情。允许后就自动跳转到中断服务程序,并执行。
0 @4 x$ l/ R3 ]/ C在服务程序中,如果不装入初值,那定时器中断服务完成后,就会从0开始重新计时,所以要在中断程序中重新计算并装入初值。/ w0 C- e1 T3 p5 g2 j0 j! p, @
然后给一个变量(变量的意义为中断次数),变量+1,当中断次数达到20次的时候(50ms*20次=1000ms=1s),次数清零,并且让产生指令(例如让二极管亮呀,让I/O口发生什么事呀)。1 C6 b6 r9 o# @1 Y
3、主函数:
4 `8 ^9 H: J9 h; b" a 微信图片_20200710135851.png ' r- r: H9 s$ k; ~  A. h* Z# _
由于有了初始化函数,所以直接调用即可(不然主函数很混乱)。0 k1 E2 B8 l* B/ y4 F0 _3 p
While(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。2 j4 ~* ?% b/ ~/ i
另外:一般中断服务程序中不要写过多的处理语句,否则程序会来不及执行代码,下一次中断又来袭,结果程序久而久之就乱套了。
: c! W- g7 q8 \9 G6 u8 G: I所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。0 B* V, G$ a- a: z
微信图片_20200710135855.png
( K6 L) `$ ?7 d" ?5 c$ M" D2 o/ X附上完整程序:
" e# U9 I/ X9 c% _, s4 S2 d 微信图片_20200710135858.png
& q8 {/ i- f+ B9 V" H8 ~二、各个定时器和工作方式
) H9 L% k# a  j' g4 e- K先来看看工作方式:
4 u/ m; X7 W5 { 微信图片_20200710135902.png
  V. p4 O9 i* {8 m( M  @- m7 }4 ?# T方式3,仅适用于T0,分成两个8位计数器,当设置成T1时停止计数
' S1 p1 X1 u: u+ z3 O5 c+ a) ]工作方式有四种:0、1、2、3。我们之前已经学习了方式1的工作方式,那么接下来就先来看看其他的工作方式:
" P, O* _8 {- G* b7 _2 j* j# Q4 p& X方式01 u9 N& ?4 i/ l
方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:
+ k' P  ~4 k- i7 P 微信图片_20200710135906.png
) w$ y4 O: v9 `( @9 s$ m* \方式0是13位的定时器,它的低位TL0是五位的,所以它的总值是28*25=8192。它能装的值也不能那么多了,于是就装入5ms:5 c: b* y* ~3 t( G
TH0(8192-5000)/32;TL0(8192-5000)%32;32是5位寄存器的容量。所以要中断200次才能达到1s。这个方式0可以用来做短时间中断。
- i; n/ z- s0 V2 y
方式2
9 Q, c+ N% x+ W% i+ e  K! L! \方式0和方式1,当计数溢出后,计数器变为0,所以要反复重新装填初值,这会影响定时精度。但是方式2可以解决这个问题。
1 e% I! a5 ?( A$ e+ _ 微信图片_20200710135910.png
3 l8 u, o4 H, P' D0 d- }! t如图,其中低位TL0是8位定时器,而TH0是常数缓冲器,当低位TL0溢出时,在溢出标志位TF0置1的同时,自动将高位TH0的常数重新装入TL0中,让TL0从初值开始重新计数,这样就不用人为软件重新装入初值带来的误差,从而提高精度。  ?, _4 F# `# ^( {6 p. l, H
由于两个是分开的,所以计算初值可以不用求余取模:TL0=总值-要计数的个数;TH0=总值-要计数的个数;; r4 K& A7 O9 a, c9 i
以11.0592MHz为晶振,那么机械周期为12x(1/11059200)≈1.085us,以计时1s为例,当要计250个数时耗时1.0851x250=271.275us,再来算计时1s要用多少次,即1000000/271.275≈3686次。: T* j5 ?" g$ e- U$ `3 e
那么就是:2 z% b6 \9 K' D$ B' K' z" S' x
微信图片_20200710135913.png
8 V- u9 Q! X! [- b/ Q- CTL0=256-250=6;TH0=256=250=6;由于方式2是自动装填,已经不用人为装填了,所以:
2 p2 _5 P# J! H  A. @7 s5 [ 微信图片_20200710135917.png
( x" [: `$ j: E0 q/ ?" M, |中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:. d) z& d, ~4 C9 \( D
微信图片_20200710135921.png
4 G, H, E* ^9 B7 |方式3
+ E0 a  F3 {+ w6 e- ^* S* [接下来介绍方式3,方式3不同于其他三个方式,它只能用于T0,也就是定时器0,和方式2差不多,也是把TL0、TH0分成两个独立的寄存器,但是TH0也参与计数,也就是两个独立的8位定时器/计数器。2 r/ u& T( I7 I# E; F! J3 G& w
普通的使用一样,TL0计数溢出后置位TF0,并申请中断,之后重装。但是由于TL0占用了TR0和TF0,所以TH0只能占用定时器 T1的TR1和TF1。所以定时器T1一定不要用在有中断的场合,当然,T1同样可以正常工作在方式0、1、2下。通常这种情况,T1都被用来当做串行口的波特率发生器。# B+ z) z% x. A! {' w" d& M. g1 D7 y6 f
首先把T0、T1的中断位和控制位打开:" p  V1 _  I7 m3 K
微信图片_20200710135925.png
- G& i# r/ n( p- w6 F" A" U( J然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:
4 r2 y& x* C8 D  @3 {. s 微信图片_20200710135928.png / l( O+ v9 X* w' O: [/ n
可以注意到interrupt后面的数值,这个是编译器识别不同中断的唯一符号:52单片机的中断级别7 h7 K9 j8 N+ |% \
微信图片_20200710135931.png
+ x9 O/ W2 d0 r5 v  H! j然后到主函数:调用init();
* x1 J/ ]3 w% r/ [+ B! E6 t6 p  T1 @ 微信图片_20200710135934.png
; x$ ]4 Q9 M9 ?; U: T6 N可以看到if语句里面的符号是>=,为什么呢?因为当if语句的值到了时,主程序停止下来判断num1==3686是否为真,当它还在判断的时候,num2是还在走的,于是当主程序判断好num1的时候再去判断num2,为时已晚,num2这时可能已经是1844或者1845或者更高的数了,所以要变成>=。
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