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单片机：实现定时器中断（数码管读秒+LED闪烁）（附带源码）

article 2024/12/25 21:07:56

单片机实现定时器中断：数码管读秒与LED闪烁

在单片机项目中，定时器中断是一个常见的应用，用于实现定时任务，例如定时更新显示或控制周期性事件。本文将介绍如何使用定时器中断实现数码管读秒和LED闪烁功能。通过使用定时器中断，可以定时更新显示秒数并周期性地闪烁LED指示灯。

1. 项目需求分析

目标：

数码管显示秒数：每秒钟更新一次数码管显示，显示秒数（从0到59），实现简单的秒表功能。
LED闪烁：定时控制LED的闪烁，每隔一定时间（例如500毫秒）改变LED的状态，闪烁LED。

功能需求：

定时器中断：使用定时器的中断功能，定时更新秒数，并控制LED闪烁。
数码管显示：通过数码管显示当前秒数（0-59）。
LED控制：周期性地控制LED的开关，实现闪烁效果。

2. 硬件设计

2.1 单片机选择

可以使用较为常见的51系列单片机，如AT89C51，它具有内置定时器和中断控制功能，适合本项目。

2.2 数码管显示

数码管用于显示秒数（0-59）。数码管可以使用共阴或共阳数码管。通过GPIO控制每个数码管的各个段（a-g），并通过定时器中断更新显示的秒数。

2.3 LED控制

LED的控制可以通过单片机的某个GPIO口直接控制。LED的闪烁通过定时器中断控制每隔500毫秒改变LED的状态。

2.4 连接设计

数码管：通过GPIO口控制数码管显示。
LED：连接到单片机的一个GPIO口，通过定时器中断控制LED的闪烁。

3. 软件设计

3.1 定时器中断

我们将使用定时器中断来实现秒数更新和LED闪烁。定时器会定时产生中断，每当中断发生时，我们就可以执行更新操作。

3.2 代码实现

3.2.1 数码管显示

数码管的控制通常是通过7段显示器实现的，7段显示器的每个段通过GPIO口进行控制。我们需要准备一个数码管的段选数组，用于映射数字到对应的显示段。

// 数码管段选数据（共阴）
unsigned char code digit[] = {
    0x3F,  // 0
    0x06,  // 1
    0x5B,  // 2
    0x4F,  // 3
    0x66,  // 4
    0x6D,  // 5
    0x7D,  // 6
    0x07,  // 7
    0x7F,  // 8
    0x6F   // 9
};

// 控制数码管显示
void display_digit(unsigned char position, unsigned char number) {
    // 控制对应位置的数码管显示数字
    // 通过GPIO控制数码管的段选，具体方式依据硬件连接
    // position: 数码管的位数（比如个位、十位）
    // number: 要显示的数字（0-9）
    P2 = digit[number];  // 假设P2口控制数码管的段选
    // 通过使能信号切换显示数字
    if (position == 1) {
        P0 = 0x01;  // 假设P0.0控制数码管1
    } else {
        P0 = 0x02;  // 假设P0.1控制数码管2
    }
    delay(5);  // 延时，保证显示稳定
}

3.2.2 LED闪烁

LED的闪烁可以通过简单的GPIO控制来实现。定时器中断会周期性地切换LED的状态。

// 控制LED闪烁
void led_blink() {
    static unsigned char led_state = 0;
    if (led_state == 0) {
        P1 = 0x01;  // 假设P1.0连接LED
        led_state = 1;
    } else {
        P1 = 0x00;
        led_state = 0;
    }
}

3.2.3 定时器中断服务函数

我们设置定时器0产生中断，每隔1毫秒产生一次中断。每次中断时，我们会执行以下操作：

更新秒数（如果达到1秒，更新数码管显示）。
控制LED闪烁（每500毫秒切换一次LED的状态）。

unsigned int seconds = 0;  // 记录秒数
unsigned int timer_count = 0;  // 定时器计数器

// 定时器0中断服务程序
void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {
    timer_count++;
    if (timer_count >= 1000) {  // 每隔1000个定时器周期更新一次秒数
        timer_count = 0;
        seconds++;  // 增加秒数
        if (seconds >= 60) {
            seconds = 0;  // 如果秒数达到60，重置
        }
        // 显示更新后的秒数
        display_digit(1, seconds / 10);  // 十位
        display_digit(2, seconds % 10);  // 个位
    }

    if (timer_count % 500 == 0) {  // 每500个定时器周期，控制LED闪烁
        led_blink();
    }
}

// 设置定时器0
void Timer0_Init() {
    TMOD = 0x01;  // 定时器0模式1，16位定时器
    TH0 = 0xFC;   // 设置定时器初值（假设频率为12MHz，每1ms定时器溢出）
    TL0 = 0x66;
    ET0 = 1;      // 使能定时器0中断
    EA = 1;       // 开启总中断
    TR0 = 1;      // 启动定时器0
}

3.2.4 主程序

主程序负责初始化硬件，启动定时器，并保持程序运行。

void main() {
    // 初始化数码管
    P2 = 0x00;  // 设置P2为输出
    P0 = 0x00;  // 设置P0为输出
    P1 = 0x00;  // 设置P1为输出（控制LED）

    // 初始化定时器0
    Timer0_Init();

    // 主循环
    while (1) {
        // 这里不需要其他操作，定时器中断会自动更新秒数和LED闪烁
    }
}