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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
+ g4 T. a- E) c  e, ^$ f8 }, W% M- H) n  m
51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。
+ e# p6 c" c! H$ s/ i: d! I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。
, L. ^2 [' [  g  o* ~7 k 微信图片_20200710135825.png $ X) W2 I  A* M6 Z) A
首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:- x3 N% t. h: c0 O% u/ s3 v. ]; r4 R7 m
1、对中断寄存器和定时器进行初始化:
, g) [% |0 R& @0 }' [" I  G 微信图片_20200710135829.png ) q& z$ O7 ~# q7 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:
2 X6 A4 K" j2 O①设置定时器的工作方式8 w& |6 u, n9 n8 S4 [/ T
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。: m1 [1 |+ @+ j- M
寄存器TMOD
) N" l0 N; ]" W4 ?( ^' c 微信图片_20200710135833.png ; j) h5 w, l6 Z; x2 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:$ x, h0 j. S, Y9 c* C
微信图片_20200710135836.png : n( q# F' ^& h
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。3 W9 p# ^. ?3 ]5 I8 s" h3 i
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。, a! h9 ~, _' ?' a8 b7 d+ B. T  p3 `
②设定初值. j8 ?- Q- U" U8 k4 g* a3 q; T
先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):
* M7 {# `' j, \1 M" g 微信图片_20200710135839.png ) C4 m* O" x3 c+ i$ G$ Q
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。0 i* O' Z# w$ K  V% \
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。
* X& |/ S2 b) X6 S8 m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。
. q, I- D6 r4 H0 u) R$ ~; H) w所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%256
# }3 R7 S6 W8 r; ^9 O5 }5 }③开启中断和定时器/ ]" m% M* a- |8 _5 j& K$ h+ W7 p
关于中断,需要用到中断允许寄存器:
0 o7 G, X$ D3 R& \% r  t 微信图片_20200710135842.png
, {+ \4 i. v9 n* Q3 {" D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
( G& _/ a. a$ `7 y: \; F9 y/ m/ @8 {# T1 j" w  k
微信图片_20200710135845.png + F: T* U5 t6 U" [( r# a+ k
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。2 R7 i$ }# d) f! |$ Y
2、设置中断服务程序:2 K' D, e/ G4 J& R
微信图片_20200710135848.png
* I8 W- O0 }% ~! N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。
6 K5 I! s  i! F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。
( t3 m. [+ g2 B0 a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)。
: Z8 s' M# |+ `: \0 G: z3、主函数:! Z+ _  |3 j0 a' L9 V
微信图片_20200710135851.png
. O; Z. K+ B, Q  i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)。- B0 e+ B; `- g  n
While(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。
# O/ ]5 n6 r0 ]0 o( q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。
, }. Y( G, @: H5 P, u" c所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。
* A! t! R, b! U 微信图片_20200710135855.png
6 a& O. n7 w! ~* v$ Y3 \" c附上完整程序:: h# n% {3 q  U9 j4 b
微信图片_20200710135858.png
+ u" t, B2 D: X3 V$ Z& I( _二、各个定时器和工作方式& k: w% b! S# o
先来看看工作方式:
& z+ a# v) y1 m6 ]& E3 |3 P 微信图片_20200710135902.png , a! v6 g" Y) V$ V' `( q. r. n+ D( w
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9 n! @( o$ e1 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:
7 l4 U, d3 Z$ \0 ?3 t; D7 Q- c. W方式0
+ I7 a6 n0 I# b, ~  r  q7 q- [+ G方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:
4 @% M3 ~' w2 L7 F 微信图片_20200710135906.png
: M; H8 A* X) t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:
. W% k9 `( Z0 t9 q$ `3 k1 g; S5 VTH0(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。5 r1 w, E4 F5 R' r# n
方式25 s& v3 U4 |/ j, @
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。
9 p4 |8 z3 u: { 微信图片_20200710135910.png 3 l2 U, A: X' [* D8 W* k
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* C4 o. I( s# M
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;) M  M, V: C0 a( @. u
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。7 `# L, P. v) C# S& q" Q  k
那么就是:
2 K& X2 c& H& p7 n 微信图片_20200710135913.png 5 w$ _6 R/ n  v* X
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:. u" Q1 P. R& j$ B+ O: v0 D
微信图片_20200710135917.png 0 q3 h3 c6 ^# u& J7 c% a
中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:
8 E  C0 N3 g4 m2 Y 微信图片_20200710135921.png
& {4 N: g: H/ V4 Z) V& M3 A方式3
2 N+ V# }& ~0 |" ~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。7 t2 i+ z: ]  F1 E
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。
! a  F5 M# ~8 g# Q$ c# e- h首先把T0、T1的中断位和控制位打开:
, }( z9 E- L1 F% G# F 微信图片_20200710135925.png
9 S$ g2 Y) v, I5 a0 `- l然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:- Y% ?+ g' ]9 e) O/ U) J
微信图片_20200710135928.png 4 N' s" G. ^0 M- Z7 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
2 H2 T* |- ]' f) q: s 微信图片_20200710135931.png
6 ]* X" y6 M, ]7 ^然后到主函数:调用init();6 }. x4 x5 A+ ]
微信图片_20200710135934.png / A# O0 N) R; H$ \) [  v
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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