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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- n2 V( n& @7 |2 h

9 L  J5 j. E1 ?5 H51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。
3 @+ c" V; P2 Q2 S& W; c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。( B% _( N. N8 S: }6 J
微信图片_20200710135825.png 2 L( d9 m6 Q! B4 ?! q3 p
首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:
1 w% }6 p0 N+ a( L. B) v1、对中断寄存器和定时器进行初始化:, P, h% o) {9 g4 Q+ F- U
微信图片_20200710135829.png
5 b# J* `3 W/ |0 f3 L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:
" z6 U' D9 H* i4 z1 [①设置定时器的工作方式; A9 W; Y4 g7 s) O9 n
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。! y* X* A5 ?$ c( T  Q
寄存器TMOD
" K# f5 s6 \% k& f" A; U, t 微信图片_20200710135833.png
0 g. J  n3 w( B9 K: Z! e' n- O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:* \, E1 S. B( Z3 N
微信图片_20200710135836.png
* Z) ?  e0 T. r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。
# u5 W: l+ K/ [( b! R$ d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。
2 b: H: {6 ^! s7 ]; h
②设定初值5 L1 ^* C( ?! `6 g+ m
先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):
4 v9 _+ ~7 |4 Q8 `1 A, \ 微信图片_20200710135839.png
# `  Y5 \3 X' R+ x' J2 j. Q2 }$ T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。
- V0 a$ H0 r( A( }- y9 u4 h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。
  ~9 T+ y- I' s7 C* w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。
2 H- H5 A' L" q6 x$ ]+ a- k所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%2566 i& r7 h) i# \' f
③开启中断和定时器1 t+ ]3 w5 f5 z  t% W7 B; D
关于中断,需要用到中断允许寄存器:
, P- v9 B) u. I; Z 微信图片_20200710135842.png
3 V6 Q. ^, g; v$ [9 b8 [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:TCON/ Y) e5 b1 I/ x0 a8 D0 m

9 t; a4 w4 u6 w! ]. @8 n 微信图片_20200710135845.png & J' e2 O& E( \% k" O" r
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。7 r% Y$ Y6 h$ P) Z4 t
2、设置中断服务程序:
$ d' P1 n4 e1 M' W2 t* `: Q 微信图片_20200710135848.png ( q) T5 I" g4 x* A6 F8 |1 |
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。! b4 D8 V* Y* L0 Z+ V6 @
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。4 I+ ]+ F2 C6 S' H" ^! x# 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)。
/ L# h* v. N& @) F: A9 B3、主函数:
9 K7 N( t' g) Z3 a# s+ t 微信图片_20200710135851.png
7 o, j  T3 p3 @) _$ r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)。9 m5 P6 p: ~, z0 o
While(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。& Z2 T/ u- ]0 x: ~2 W$ ]
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。! M- g9 M1 X. I+ y" T& n  i- `
所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。
+ t: K& D1 b& B7 M5 K: o2 [* T 微信图片_20200710135855.png
) b: T3 t6 ~- ?4 F附上完整程序:
; t& l1 g4 i& e- w 微信图片_20200710135858.png 7 _* Q5 v4 H1 h% F
二、各个定时器和工作方式& v- o2 I( v* A" d. x" W, M
先来看看工作方式:  W% k2 w. P* n9 X. V4 R
微信图片_20200710135902.png
9 j) p& x5 i  X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
8 g$ Z% F& y8 ^* h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:, k2 U6 F5 r/ m1 I/ q9 K1 b
方式0# h2 {' S9 |+ A4 H% Y
方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:- W0 Y. w, z& n
微信图片_20200710135906.png ( i- Q. l7 k6 d  j2 ?
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:& B6 V5 _* e# P5 Q- u
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。
) h9 Q! J  a" R& U! A+ [& X
方式2
0 W! `" c! y& {) ]/ Q$ 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。2 S5 `7 w7 T9 Y) N: ?
微信图片_20200710135910.png
% c( Q" y$ w% i' M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。% K" H5 S. s6 i! F) l* r0 o4 ^  \
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;
+ E! N8 g$ ?9 I+ f3 [3 n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。
- u/ B# a3 H: B/ G$ T, v/ i那么就是:
/ s' G$ o! {2 l) `) p$ K& ~( P/ c 微信图片_20200710135913.png
* ~, K/ S. h" tTL0=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:8 `2 M) T& X, |  g6 }, o
微信图片_20200710135917.png
0 J" M; g5 X( K中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:6 ]% R6 v) Z# P+ n( u9 j. z
微信图片_20200710135921.png
# x  _7 |/ `( d8 o2 u' @; I. H( l" m4 w/ u方式3# L" n0 a' e% l9 C$ ]) n3 k! l9 z
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。
1 i: o/ x# W* Q+ H: q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, X/ P. F# y8 ?) L1 C首先把T0、T1的中断位和控制位打开:* B( I$ c2 [( M
微信图片_20200710135925.png $ @& {! b  f' }% T" _
然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:
7 x) @1 _0 y. ? 微信图片_20200710135928.png " Z  }% E0 l9 N7 w6 D
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5 G0 G' W( T% X: H7 b8 a1 v
微信图片_20200710135931.png
, h+ W& S' Z" C然后到主函数:调用init();
, i$ [0 a0 A* e9 Q 微信图片_20200710135934.png 8 E9 F: ]0 B: r: ~" X' B3 Y! b: A9 Y
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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