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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
/ y+ p. T% G3 B( o, Q0 ^' t0 K
. W+ A# s/ y/ L51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。1 G; u# p! n. k$ z/ w+ }+ U" 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。" Z  {' n, J: ?3 y0 N
微信图片_20200710135825.png
) I& ?& v& j: L首先我们看要使用定时器T0应该设置的东西:; l) f/ b  i: Z7 p: o: }$ j# k9 Q9 k
1、对中断寄存器和定时器进行初始化:
) W0 @$ U$ V$ o! O; j 微信图片_20200710135829.png   {# y. L( W* g% P
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:
' H6 `* a% C2 M( v' g) I①设置定时器的工作方式/ {7 a0 x! F7 F6 z5 E: @8 Y
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。
% i) S8 k3 j$ x# `$ P, a0 N寄存器TMOD
- l" d, V+ I0 c: c7 } 微信图片_20200710135833.png 5 a& f0 E6 @+ E- ?7 X) h" z
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- d/ V7 [! S2 g- k. V
微信图片_20200710135836.png
+ Y5 s, G  T  \! J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。& G. {- w$ z: v4 }+ C. B# ^. d, d9 f
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。
7 ^9 r/ S. d5 |  |
②设定初值
$ f1 A; f: X5 `; R6 n- o先说说总值:以方式1为例(之后会介绍其他方式):. N1 }4 i' D5 E$ E' C
微信图片_20200710135839.png % M4 T7 ^& u( Y7 q7 K6 H( I9 s
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。
! P* {& {: X5 M( `2 x8 j7 P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。
4 @( D5 g+ o! F+ t3 e) A" \: ]  B( t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。  a" p3 J, L" J7 i% Z
所以就有了TH0=(65535-50000)/256TL0=(65535-50000)%256, X4 N6 G! c/ G# m
③开启中断和定时器! s* Z$ F+ ]9 t: U/ C+ C
关于中断,需要用到中断允许寄存器:, V. N; S. h( e" G$ B/ p" I9 ]
微信图片_20200710135842.png
7 D0 W1 {3 s" f/ g: f& r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; x2 _# J3 e/ L/ t

; e% P& P2 u& ]: r 微信图片_20200710135845.png
* }2 D  _* `; B% G7 G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。
" M2 K; k$ n) Q+ h( O6 Y( Q8 C2、设置中断服务程序:
! }7 ?( L/ z- C% A 微信图片_20200710135848.png ' [3 I: @  P# s$ O
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。
3 \! e6 G& U3 l, R  V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。
% F  ]3 q9 Q# z2 G; 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)。
& F$ |8 }. r3 n6 \' t/ {3、主函数:, }7 ^; F1 W; m" ^% R
微信图片_20200710135851.png 3 l* e. p( P' |1 ?- 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)。
/ t1 g. C0 ?- W. l1 }While(1);这段是为了等待函数发生,挺含糊的。
5 c# Y8 a' X6 [# R: ]: b* g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。/ \$ Y8 I: j: N3 j/ [& H
所以while处可以改成:把if处理语句写到while处。- z; d0 T3 K, L; h8 X7 M0 \
微信图片_20200710135855.png 7 o) P1 S! c! x' u+ O/ Y& H
附上完整程序:
: U8 l0 ^8 Z; b4 e$ R/ K0 M 微信图片_20200710135858.png
% _, h3 f1 g. ?* S) G" N二、各个定时器和工作方式
4 |! C3 c  b4 c# I" G3 ?" }先来看看工作方式:
9 \! ]1 }0 L( G% O4 \* ] 微信图片_20200710135902.png
* s) _% L$ R: Y# C* F" o; P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
( @" d  v% V# e; w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:
0 Y5 O7 v5 z, y7 v: D& K0 y9 _方式0
" g0 K& L% C+ O% c1 G3 {0 R方式0,的用法和方式1的用法一样,但是值得注意的是:
; ?* ]' T; Q7 C$ |4 Q 微信图片_20200710135906.png
9 Y3 c  S: B. z1 A6 |# W0 k- M7 R3 c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:. L9 q# {  D5 Y6 ?2 Q
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。4 P- H& V: @1 `
方式2
: {  M/ _0 B) b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。
, A4 O  j& M8 \- _/ m' o$ w2 x 微信图片_20200710135910.png ( {2 E+ @: J. \4 H. i. n, g
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。
9 L* O# _! L+ e5 c: 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;2 O, T: w0 u# ~. C- 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。
4 Q* z8 @- j2 ]( r那么就是:* m- D6 w9 u% O5 j" k# W
微信图片_20200710135913.png ) I4 ^: g% J% J9 g/ X9 P
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:
( F: p& [+ J% c6 s# x5 W* ?2 q 微信图片_20200710135917.png
  J! e+ |; U0 J) N) |" N4 {中断服务程序中只有一句num++整个过程就是:, ]$ |) G# c% v1 W
微信图片_20200710135921.png + [& C7 t7 H+ @, X; M" X4 |$ y
方式3
# X: \8 m: o4 g/ F6 t; J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。
8 r8 f1 e# y2 X/ O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。# R( E1 h: e! Y- ~1 r% l
首先把T0、T1的中断位和控制位打开:: `* h6 h. I- c/ \4 i% s4 F5 Y2 \
微信图片_20200710135925.png
3 L  J3 a2 H% t4 N: a( R然后分别给低位TL0和高位TH0设置中断服务程序:+ P! V7 G8 Q( A9 r! [1 v& s
微信图片_20200710135928.png 1 d# W) x8 Q1 ]' @8 f/ ]! j
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
" c* [/ U9 }) R% Z8 B' s 微信图片_20200710135931.png
/ g, u' `0 U. d! u1 F1 A7 [然后到主函数:调用init();* e8 q6 q& R( I4 E* k; F. e
微信图片_20200710135934.png
; }3 l! _* P3 W$ 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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