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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
! t) K; S3 w8 }' x/ P$ a+ C
2 E% z) P& {* c6 s7 `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。
3 Y% |5 S, F% g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。
5 L$ {  F0 n6 l0 Y; X- c 微信图片_20200710135825.png 4 V  @( Y% o* S! X/ D$ e( x
首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:
; Y- H  A* Z9 k1 `) F% ^1、对中断寄存器和定时器进行初始化:3 v+ a, E# V! V) p1 d2 U( A
微信图片_20200710135829.png . b: C* C: Y4 F2 m2 E$ t
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:
; D" r7 x: {* ?①设置定时器的工作方式
9 V- o! f9 m# j% j" {! N& ?2 h5 ^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。0 r/ t. G5 K+ l6 E! ~% G8 s
寄存器TMOD
5 d  T; y8 [4 @7 H# n  @- [ 微信图片_20200710135833.png : J# m% Z) U  k1 e+ C
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:$ S- N- v+ B9 {  R, G! _
微信图片_20200710135836.png * l! h' J% d0 C
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。7 w7 m5 \, F# b! ]9 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。
% S; F7 y: `# H$ _6 R) O5 M
②设定初值
# ?' V8 l# }  r/ k: b, W+ R) S先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):
, Q8 M8 }- @0 C- [" {( b2 k 微信图片_20200710135839.png
; x: V: o0 O; J! E( c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。
, I- G9 R, L2 ^% j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. Z2 B7 C5 i  r' |
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。. h! I: `* L- [8 x/ \+ F+ L
所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%256
: e7 ^8 T3 ]5 P7 _$ Z4 y) Q& h( h7 C③开启中断和定时器
/ ^6 O: F/ w9 m5 L3 w% u* G0 `关于中断,需要用到中断允许寄存器:9 M5 a5 y) X* x: g
微信图片_20200710135842.png
5 e, O8 e$ V% `7 T4 b2 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) Y4 _/ }. \. \& k

9 ~7 X( t, s  J9 P8 `. ^0 n% N 微信图片_20200710135845.png % N  L3 X3 J5 Z* G% y7 V4 U5 h5 W9 |
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。5 _1 \( T; a3 c0 \" Y
2、设置中断服务程序:: s& F& }$ \) c
微信图片_20200710135848.png
1 \3 q6 t4 r7 U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。
, }: g8 s7 n9 r( q+ g- t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。
6 r2 u6 f, v( m# M$ Z+ T$ G9 `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)。
' n. g5 W  W8 @6 T0 X1 B9 j3 C0 i9 t3、主函数:$ p6 |; m+ r0 Z: j+ ~% v) Q4 O
微信图片_20200710135851.png   s- P8 r- o# B* L; V- z' H8 B* Y
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)。
' o6 x* \  L" qWhile(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。; l/ n; V' M) h7 g* H/ Y7 K
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。
7 e$ D8 V. c+ D7 \. A5 \5 e, [) i所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。+ Z/ r6 {& B3 M' ^. c( i, A
微信图片_20200710135855.png / p6 B0 G7 F+ d
附上完整程序:
9 m/ {4 Z& \6 b4 F/ s( w 微信图片_20200710135858.png 3 w, W% u* I* U! b( M4 T
二、各个定时器和工作方式4 q! W6 ^' W& q6 S7 y
先来看看工作方式:0 @( l' m1 v$ J8 V5 e
微信图片_20200710135902.png * w2 r: A; [* T8 `' R% p- I% ]0 h
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& o1 z* e/ z0 |
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:- r6 t7 D; T, f5 L3 u+ M8 _+ s. ^
方式0
$ z' Z2 l6 J7 a+ v$ N1 s- j5 @& F% G4 b! o! M方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:2 n+ u4 K3 }8 b5 I1 Z( {, g
微信图片_20200710135906.png
5 D2 e( g# k+ V5 |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:8 r4 ]: J. c& P- \
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。% E" \  L7 W7 Y+ R9 ]
方式28 ?8 w  u; ^2 c
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。6 H9 t, A8 o. s
微信图片_20200710135910.png
- Z0 s1 J9 }! ]/ p. a9 I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。
8 j! F9 h( w' U% s2 D* F* 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;" X9 F. H8 f8 E' ?+ H! Q* I7 k4 {7 W
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。* C9 q. S  B1 q' |- i5 H
那么就是:$ z/ @" G+ V5 E; F( L8 M
微信图片_20200710135913.png ) e. J# j2 p& Z+ m! |6 b
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:
! W" R0 |$ H. L+ t4 b' @ 微信图片_20200710135917.png
( A1 ~6 Z3 m8 l  o4 R  f! W中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:% A6 l4 X, l" J. a" S
微信图片_20200710135921.png ! O$ @9 Y: u# {. h' O) p9 G
方式35 n/ I4 W! {& @1 N
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。
5 \* o' p2 U. A- M- S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。
* W3 X- U6 G1 f/ A# g5 T首先把T0、T1的中断位和控制位打开:! u+ p$ o) M0 S9 J
微信图片_20200710135925.png
# ~4 M% d# P# X* T/ ^' w然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:- U/ J" I8 s4 x% `
微信图片_20200710135928.png
" l2 C9 [! k! x& N% i9 t) a: a, ~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8 K% R, a% I- t! K4 U3 g& u
微信图片_20200710135931.png
! K$ \3 ]& Z* j$ d然后到主函数:调用init();0 e9 k. J! ?" E* Y! c8 B5 Q
微信图片_20200710135934.png
, c) T, e% o" E3 p- Q# i$ E2 ]+ d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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