51单片机——定时器
1、定时器介绍
定时器介绍:51单片机的定时器属于单片机的内部资源，其电路的连接和运转均在单片机内部完成。
定时器作用:
(1) 用于计时系统，可实现软件计时，或者使程序每隔一固定时间完成一项操作
(2) 替代长时间的Delay，提高CPU的运行效率和处理速度 ()
定时器个数: 3个 (TO、T1、T2)，T0和T1与传统的51单片机兼容，T2是此型号单片机增加的资源。
注意:定时器的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的定时器个数和操作方式，但一般来说，TO和T1的操作方式是所有51单片机所共有的
2、定时器框图
定时器在单片机内部就像一个小闹钟一样，根据时钟的输出信号，每隔“一秒”，计数单元的数值就增加一，挡计数单元数值增加到“设定的闹钟提醒时间”时，计数单元就会向中断系统发出中断申请，产生“响铃提醒”，使程序跳转到中断服务函数中执行。
3、定时器工作模式
STC89C52的T0和T1均有四种工作模式：
模式0：13位定时器/计数器
模式1：16位定时器/计数器（常用）
模式2：8位自动重装模式
模式3：两个8位计数器
工作模式1框图：
该框图由时钟系统和计数系统、中断系统三部分组成。
计数系统：其中TL0（time low）和TH0（time high）是计数系统的存储字节位，表示两个字节的存储空间（65535）。当时钟系统发出一个脉冲周期后，计时系统每收到一个脉冲周期，TL0和TH0组成的存储单元加1，当最大加到65535时就会溢出同时申请中断。
时钟系统：时钟系统有两个来源，一个是SYSCLK，一个是T0 Pin引脚。SYSCLK是系统时钟，即晶振周期，本开发板上的晶振为12MHz。该时钟系统有两条线路，分别为12T分频和6T分频。如果该时钟系统链接的是12T分频这个线路，那么分频后输出就是1MHz，1MHz的一个周期是1微秒，这就是说这个12T分频线路，每隔1微秒输出到计数系统一次，进行一次计数。
中断系统：当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。
4、中断系统
5、中断资源
中断源个数：8个（外部中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断、串口中断、定时器2中断、外部中断2、外部中断3）
中断优先级个数：4个
中断号：
注意：中断的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的中断资源，例如中断源个数不同、中断优先级个数不同等等
6、定时器和中断系统
7、定时器相关寄存器
寄存器是连接软硬件的媒介
在单片机中寄存器就是一段特殊的RAM存储器，一方面，寄存器可以存储和读取数据，另一方面，每一个寄存器背后都连接了一根导线，控制着电路的连接方式
寄存器相当于一个复杂机器的“操作按钮”
8、按键控制LED流水灯代码
main.c
#include <REGX52.H>
#include "Timer0.h"
#include "Key.h"
#include <INTRINS.H>
unsigned char KeyNum,LEDMode;
void main()
{
P2=0xFE;
Timer0Init();
while(1)
{
KeyNum=Key(); //获取独立按键键码
if(KeyNum) //如果按键按下
{
if(KeyNum==1) //如果K1按键按下
{
LEDMode++; //模式切换
if(LEDMode>=2)LEDMode=0;
}
}
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
T0Count++; //T0Count计次，对中断频率进行分频
if(T0Count>=500)//分频500次，500ms
{
T0Count=0;
if(LEDMode==0) //模式判断
P2=_crol_(P2,1); //LED输出
if(LEDMode==1)
P2=_cror_(P2,1);
}
}
Timer0.c
#include <REGX52.H>
/**
* @brief 定时器0初始化，1毫秒@12.000MHz
* @param 无
* @retval 无
*/
void Timer0Init(void)
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
ET0=1;
EA=1;
PT0=0;
}
/*定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
T0Count++;
if(T0Count>=1000)
{
T0Count=0;
}
}
*/
Timer0.h
#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__
void Timer0Init(void);
#endif
Key.c
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
/**
* @brief 获取独立按键键码
* @param 无
* @retval 按下按键的键码，范围：0~4，无按键按下时返回值为0
*/
unsigned char Key()
{
unsigned char KeyNumber=0;
if(P3_1==0){Delay(20);while(P3_1==0);Delay(20);KeyNumber=1;}
if(P3_0==0){Delay(20);while(P3_0==0);Delay(20);KeyNumber=2;}
if(P3_2==0){Delay(20);while(P3_2==0);Delay(20);KeyNumber=3;}
if(P3_3==0){Delay(20);while(P3_3==0);Delay(20);KeyNumber=4;}
return KeyNumber;
}
Key.h
#ifndef __KEY_H__
#define __KEY_H__
unsigned char Key();
#endif
Delay.c
void Delay(unsigned int xms)
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
void Delay(unsigned int xms);
#endif
9、定时器时钟
main.c
#include <REGX52.H>
#include "Delay.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Timer0.h"
unsigned char Sec=55,Min=59,Hour=23;
void main()
{
LCD_Init();
Timer0Init();
LCD_ShowString(1,1,"Clock:"); //上电显示静态字符串
LCD_ShowString(2,1," : :");
while(1)
{
LCD_ShowNum(2,1,Hour,2); //显示时分秒
LCD_ShowNum(2,4,Min,2);
LCD_ShowNum(2,7,Sec,2);
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
T0Count++;
if(T0Count>=1000) //定时器分频，1s
{
T0Count=0;
Sec++; //1秒到，Sec自增
if(Sec>=60)
{
Sec=0; //60秒到，Sec清0，Min自增
Min++;
if(Min>=60)
{
Min=0; //60分钟到，Min清0，Hour自增
Hour++;
if(Hour>=24)
{
Hour=0; //24小时到，Hour清0
}
}
}
}
}
Delay.c
void Delay(unsigned int xms)
{
unsigned char i, j;
while(xms--)
{
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
Delay.h
#ifndef __DELAY_H__
#define __DELAY_H__
void Delay(unsigned int xms);
#endif
LCD1602.c
#include <REGX52.H>
//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0
//函数定义：
/**
* @brief LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Delay()
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
/**
* @brief LCD1602写命令
* @param Command 要写入的命令
* @retval 无
*/
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
LCD_RS=0;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Command;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602写数据
* @param Data 要写入的数据
* @retval 无
*/
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
LCD_RS=1;
LCD_RW=0;
LCD_DataPort=Data;
LCD_EN=1;
LCD_Delay();
LCD_EN=0;
LCD_Delay();
}
/**
* @brief LCD1602设置光标位置
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
if(Line==1)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
}
else if(Line==2)
{
LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
}
}
/**
* @brief LCD1602初始化函数
* @param 无
* @retval 无
*/
void LCD_Init()
{
LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置上显示一个字符
* @param Line 行位置，范围：1~2
* @param Column 列位置，范围：1~16
* @param Char 要显示的字符
* @retval 无
*/
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
LCD_SetCursor(Line,Column);
LCD_WriteData(Char);
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param String 要显示的字符串
* @retval 无
*/
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=0;String[i]!='\0';i++)
{
LCD_WriteData(String[i]);
}
}
/**
* @brief 返回值=X的Y次方
*/
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
unsigned char i;
int Result=1;
for(i=0;i<Y;i++)
{
Result*=X;
}
return Result;
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~65535
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~5
* @retval 无
*/
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
unsigned int Number1;
LCD_SetCursor(Line,Column);
if(Number>=0)
{
LCD_WriteData('+');
Number1=Number;
}
else
{
LCD_WriteData('-');
Number1=-Number;
}
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~4
* @retval 无
*/
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i,SingleNumber;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
if(SingleNumber<10)
{
LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
}
else
{
LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
}
}
}
/**
* @brief 在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
* @param Line 起始行位置，范围：1~2
* @param Column 起始列位置，范围：1~16
* @param Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
* @param Length 要显示数字的长度，范围：1~16
* @retval 无
*/
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
unsigned char i;
LCD_SetCursor(Line,Column);
for(i=Length;i>0;i--)
{
LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
}
}
LCD1602.h
#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__
//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
#endif
Timer0.c
#include <REGX52.H>
/**
* @brief 定时器0初始化，1毫秒@12.000MHz
* @param 无
* @retval 无
*/
void Timer0Init(void)
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
ET0=1;
EA=1;
PT0=0;
}
/*定时器中断函数模板
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
static unsigned int T0Count;
TL0 = 0x18; //设置定时初值
TH0 = 0xFC; //设置定时初值
T0Count++;
if(T0Count>=1000)
{
T0Count=0;
}
}
*/
Timer0.h
#ifndef __TIMER0_H__
#define __TIMER0_H__
void Timer0Init(void);
#endif