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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( ], o9 P, q9 R4 A7 p. L

+ c! {/ n: K8 Z$ T% l! t51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。" N/ v8 f. b- O. q: A- V+ D
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。, I. R9 m8 v+ R- c8 S
微信图片_20200710135825.png
+ q, L/ m4 ^8 p9 t5 F2 }2 k首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:
( ^3 m7 S6 ?3 `5 q/ ?! f1、对中断寄存器和定时器进行初始化:% L) u1 O% m# n: k/ s5 J
微信图片_20200710135829.png
5 p- x  j% T  \- G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:. m+ L' W% ~! x
①设置定时器的工作方式# q9 y% ^  \8 ]
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。/ y6 b, _5 H. C
寄存器TMOD8 W% T4 r. [& j0 z2 N3 d
微信图片_20200710135833.png
, {! b( q1 o3 R% P: m1 D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:
% E- R$ o+ ^3 }# D: r' [ 微信图片_20200710135836.png
" s% k- T6 \, j1 S" Q) u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。
% U& \# Y. i, [8 f5 W% l$ W5 o& C/ \2 l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。. N* R7 H- m! F3 ?
②设定初值
+ [- f% ?. X# k% G" J: p先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):' |" B2 m2 S" [4 w6 S* K: Z3 |
微信图片_20200710135839.png
5 Y$ k* I1 B" P7 |/ h3 V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。
' w& A! M6 l7 I; d( ^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。- c- Y2 a, P. X( V
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。) g; p0 V, r4 R0 P
所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%256
! `0 y* K; b2 _8 ]③开启中断和定时器
" p* I, n. o- T  s5 q9 ]" ~关于中断,需要用到中断允许寄存器:. h3 `. L3 s- ?3 l' i
微信图片_20200710135842.png
  I8 f) T% o6 ~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
4 c" y& }! s# {/ T" V( t  g: c& T" n( X! f1 @! a3 ^6 Q- Q
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, B3 S4 w" B& f6 T/ 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。
% F6 Z7 a7 l  m% P2、设置中断服务程序:
( t. d1 P4 S6 y1 Z# u  s6 c( b 微信图片_20200710135848.png
/ B# [, l  o, U* v; b, f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。
9 Q/ d, E0 ]  g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。0 J( {3 W# _) S& l# z
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 E9 l( ?& ^0 p& o: K3、主函数:
' S5 s/ I( ]- v; a 微信图片_20200710135851.png ! n$ _2 S3 G- Q* s
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)。
8 V  `4 a( p+ ^5 l( u% o; GWhile(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。
9 `; L" o2 v: `" ?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。
, B; w- b  A4 m所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。
, q2 k4 \: X" S# \9 i, l: T7 w 微信图片_20200710135855.png * C- A- Z8 u! w* [& m. Q# x; f
附上完整程序:+ R+ ~9 G/ ^$ S6 H7 a2 r
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( u' A. l* e3 [0 ?( b二、各个定时器和工作方式
, F+ R) M, j8 `; V3 ?先来看看工作方式:4 E  \; F4 Q% w8 `: a3 g6 m
微信图片_20200710135902.png   B, B; _* X/ g4 k
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
' n  C2 h- s: M6 ?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:% E" O: j. t) a. U+ }
方式0( Z) S/ O8 O/ @1 {) E, Z# y
方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:
* B9 N) F& ?9 p! G 微信图片_20200710135906.png
' {. d8 F5 X0 ^+ N: b* A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:9 _& ], `" H  P6 @0 V( N
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。1 b( |. U& N6 _% B+ O6 ~
方式2
' B/ o+ t! \; I, b% d; N% W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 ?0 Y4 ^0 @* b" e% i/ X3 o2 x# O
微信图片_20200710135910.png
& ~+ [' P* U9 D* l/ N/ V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。- Y$ Z' M; H4 a) X, v* g1 B& B
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;
8 d9 p7 v) C! e! M9 l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。' p- @# ~& o( W4 f
那么就是:) ?* q, Y9 s$ }
微信图片_20200710135913.png $ R5 D0 H' {, }
TL0=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:% V! g0 A- O* c! ]. ^8 ?1 |  B, s$ p
微信图片_20200710135917.png ! S% U. {2 l1 o  Q/ T2 `2 W
中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:
* v8 r% v! q- W4 ]' m, q; c+ [ 微信图片_20200710135921.png
- g* X8 X, }  l5 {( N" `0 G- B方式3; F8 T/ H( q$ G$ O! @5 B; {" L# p, f
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 C8 h; f/ c. A/ }+ Z" z0 C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。
: Y/ f9 n5 [7 P" R首先把T0、T1的中断位和控制位打开:) q, d# {. v& e) P7 K( [0 d4 h. E
微信图片_20200710135925.png
- @; f/ a& b7 p1 ?$ }' R然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:
3 I: F/ s- P! o4 @3 Z 微信图片_20200710135928.png 4 Y/ ?. z9 J- C2 [
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
+ T  N% `0 ~1 M8 V; p& Y/ U 微信图片_20200710135931.png
- y5 M* T0 Z* p) n; g4 a# L然后到主函数:调用init();
6 P1 F' C% ?- E5 t9 H4 Y 微信图片_20200710135934.png
" L+ x1 t+ O' y: f# {5 {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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