單時(shí)鐘完成多點(diǎn)分別計(jì)時(shí)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

一、引言

    單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的微控制器，已經(jīng)不是新鮮的事情，作為單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的使用可以說(shuō)沒(méi)有什么難度，但對(duì)于需要多個(gè)獨(dú)立計(jì)時(shí)的事件，單片機(jī)的兩個(gè)時(shí)鐘顯得有點(diǎn)不能滿足要求，其實(shí)不然，合理的運(yùn)用內(nèi)存和標(biāo)志位可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)定時(shí)器充當(dāng)多個(gè)計(jì)時(shí)時(shí)鐘的效果，本文以51系列單片機(jī)為例，實(shí)現(xiàn)一個(gè)時(shí)鐘控制8個(gè)獨(dú)立馬達(dá)的運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)間分別統(tǒng)計(jì)方法。

    二、單片機(jī)計(jì)數(shù)/定時(shí)器的基本原理簡(jiǎn)介

    本文以51系列單片機(jī)為例介紹定時(shí)器的用法，定時(shí)/計(jì)數(shù)器的原理可以分為定時(shí)和計(jì)數(shù)兩部分，定時(shí)器的原理是通過(guò)設(shè)定8位或16位的定時(shí)器單元，通過(guò)給定定時(shí)器單元的初值，然后啟動(dòng)定時(shí)器，于是定時(shí)器開(kāi)始從初值開(kāi)始累計(jì)，每增加一個(gè)數(shù)需要特定的時(shí)間，這個(gè)特定的時(shí)間是累加指令的機(jī)器周期，是由MCU的晶振的頻率決定。對(duì)于51系列的單片機(jī)機(jī)器周期是時(shí)鐘周期的1/12，也就是晶振頻率的12分頻。單片機(jī)的定時(shí)器原理上相當(dāng)于一個(gè)16位的內(nèi)存單元，通過(guò)TMOD可以設(shè)定定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。計(jì)數(shù)值從初值計(jì)到全“1”，如果是16位方式則計(jì)數(shù)單元變成FF，此時(shí)并不產(chǎn)生中斷，當(dāng)下一個(gè)計(jì)數(shù)指令加1，導(dǎo)致存儲(chǔ)單元溢出，在中斷控制寄存器允許的情況下產(chǎn)生中斷，通過(guò)中斷服務(wù)程序執(zhí)行特定的任務(wù)。計(jì)數(shù)器的原理不同之處在于，不是單純的加指令，而是對(duì)外部的脈沖計(jì)數(shù)，常用來(lái)測(cè)量脈沖的寬度。

    三、時(shí)鐘對(duì)多事件分別計(jì)數(shù)的具體途徑

    對(duì)于實(shí)時(shí)性要求不是很高的時(shí)間可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)。在完成基本的定時(shí)器工作方式設(shè)定以后，也就是設(shè)定定時(shí)器的計(jì)數(shù)方式，比如16位或8位，以及計(jì)數(shù)的初始值，以及啟動(dòng)中斷的方式，建議使“SETB   TR0”的方式。并且允許中斷。在中斷服務(wù)程序中，開(kāi)辟存儲(chǔ)單元，以8個(gè)事件為例，每個(gè)事件不一定同時(shí)發(fā)生，每個(gè)事件發(fā)生以后以相同的時(shí)間延遲，再進(jìn)行下一步的任務(wù)，為了完成定時(shí)延時(shí)，事件發(fā)生的時(shí)刻記作A1，A2，A3。。。。。。A10，中段服務(wù)程序中首先檢查有無(wú)這些既定的事件發(fā)生，沒(méi)有則不做任何處理，恢復(fù)計(jì)數(shù)初值后退出中斷，相反，假如檢測(cè)到AX（X=1、2、3。。。。。。）事件發(fā)生則給預(yù)先選定的對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元增加1，也就是執(zhí)行累加運(yùn)算，比如，

A1~50H;        表示A1對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元是50h
A2~51H;        表示A2對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元是51h
A3~52H;
。   。
。   。
。   。
A7  57H;       表示A7對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元是57h

    假如A3事件發(fā)生，則對(duì)52H內(nèi)存表示的地址單元增加1，使用的指令是“INC  52H”，可以預(yù)先計(jì)算事件延時(shí)時(shí)間與計(jì)數(shù)單元數(shù)值的關(guān)系，當(dāng)對(duì)應(yīng)的數(shù)值到了預(yù)先設(shè)定的值時(shí)，執(zhí)行下一任務(wù)。比如開(kāi)關(guān)操作等等，并且恢復(fù)初始值以便繼續(xù)循環(huán)控制。這樣可以分別對(duì)A1到A7，8個(gè)任務(wù)分別計(jì)時(shí)，時(shí)間可以相同也可以不同，具體的情況可以根據(jù)中斷程序中寄存器累計(jì)的實(shí)際值與根據(jù)需要所設(shè)定的預(yù)定值比較而實(shí)現(xiàn)。

    四、典型應(yīng)用

    也許大家都看到過(guò)繁華街道上的拼圖式廣告牌吧，有十幾個(gè)或者幾十個(gè)三棱柱，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成不同的畫(huà)面，在每幅畫(huà)面都停留一段時(shí)間，這正好是上面介紹的情況，當(dāng)一個(gè)棱柱的某個(gè)畫(huà)面轉(zhuǎn)到特定的角度，比如正對(duì)馬路的方向，該畫(huà)面必須停留，等所有與此畫(huà)面相連接而能拼成完整畫(huà)面的其他柱面到來(lái)，也就是從柱面開(kāi)始啟動(dòng)到下一次停下來(lái)需要所有畫(huà)面經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間，然而所有的主面不可能同時(shí)啟動(dòng)，可能為了形成某種觀賞效果，有意依次啟動(dòng)，或由中間開(kāi)始啟動(dòng)，逐漸向兩邊延伸，等等，所有這些事件的轉(zhuǎn)動(dòng)控制實(shí)質(zhì)就是定時(shí)控制，先啟動(dòng)，先停止。最終保證所有的畫(huà)面構(gòu)成一幅完整的畫(huà)面，而且必須是一個(gè)平面，我通過(guò)這種方法成功地完成了8組和15組轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)的起?？刂疲瑢?shí)踐證明這種方法簡(jiǎn)單可行。部分原程序如下所示?；玖鞒毯筒糠?a target="_blank">程序代碼如下。

以下是定時(shí)中斷服務(wù)程序的全部代碼，可以完成對(duì)8個(gè)事件的時(shí)間統(tǒng)計(jì)，并在時(shí)間滿足條件時(shí)，調(diào)用子程序OUT01，是對(duì)外部開(kāi)關(guān)的控制指令。通過(guò)這段程序，成功實(shí)現(xiàn)了一個(gè)定時(shí)器對(duì)多個(gè)事件的自動(dòng)運(yùn)行控制（以下程序僅供參考）。

TIME0:                  CLR       TR0
                 PUSH      PSW
                        PUSH      ACC
                        MOV       TL0,#22H;定時(shí)100ms重新啟動(dòng)定時(shí)器0
                 MOV       TH0,#1CH
              
LINSHI:                 MOV       A,2AH
                        CJNE       A,#0FFH,DEA
                        SETB       TR0
                        POP        ACC
                 POP        PSW   
                        RETI
                      
DEA:                    MOV       A,2AH
                        CJNE      A,#00H,DE1
                        MOV       A,2CH
                        CJNE      A,#00H,DE1
                        ;SETB      TR0
                        POP       ACC
                 POP       PSW   
                        RETI                                        
DE1:                    JNB       2AH.0,DEAL1
DE2:                    JNB       2AH.1,DEAL2
DE3:                    JNB       2AH.2,DEAL3
DE4:                    JNB       2AH.3,DEAL4I
DE5:                    JNB       2AH.4,DEAL5I
DE6:                    JNB       2AH.5,DEAL6I
DE7:                    JNB       2AH.6,DEAL7I
DE8:                    JNB       2AH.7,DEAL8I    
                    LJMP      FINISH
                     
DEAL4I:                 LJMP      DEAL4                       
DEAL5I:                 LJMP      DEAL5
DEAL6I:                 LJMP      DEAL6                       
DEAL7I:                 LJMP      DEAL7 
DEAL8I:                 LJMP      DEAL8                       
DEAL1:                  JNB       2CH.0,DE2
                        INC       50H
                        MOV       A,50H
                        CJNE      A,#20,DE2
                        CLR       2CH.0                       
                        LCALL     OUT01
                        mov       50h,#00h
                        LJMP      DE2                       
DEAL2:                  JNB       2CH.1,DE3
                        INC       51H
                        MOV       A,51H
                        CJNE      A,#20,DE3                       
                        CLR       2CH.1                       
                        LCALL     OUT01
                        MOV       51H,#00H
                        LJMP      DE3  
 DEAL3:                JNB       2CH.2,DE4
                 INC       52H
                        MOV       A,52H
                        CJNE      A,#20,DE4
                        CLR       2CH.2
                        LCALL     OUT01
                        MOV       52H,#00H
                        LJMP      DE4
DEAL4:                JNB       2CH.3,DE5I
                INC       53H
                        MOV       A,53H
                        CJNE      A,#20,DE5I
                        CLR       2CH.3
                        LCALL     OUT01
                        MOV       53H,#00H
DE5I:                   LJMP      DE5
DEAL5:                 JNB       2CH.4,DE6I
                 INC       54H
                        MOV       A,54H
                        CJNE      A,#20,DE6I
                        CLR       2CH.4
                        MOV       54H,#00H
                        LCALL     OUT01
DE6I:                   LJMP      DE6
DEAL6:                  JNB       2CH.5,DE7I
                  INC       55H
                        MOV       A,55H
                        CJNE      A,#20,DE7I
                        CLR       2CH.5
                        LCALL     OUT01
                        MOV       55H,#00H
DE7I:                   LJMP      DE7
DEAL7:                  JNB       2CH.6,DE8I
                 INC       56H
                        MOV       A,56H
                        CJNE      A,#20,DE8I
                        CLR       2CH.6
                        LCALL     OUT01
                        MOV       56H,#00H
DE8I:                   LJMP      DE8
DEAL8:                 JNB       2CH.7,FINISH
                 INC       57H
                        MOV       A,57H
                        CJNE      A,#20,FINISH
                        CLR       2CH.7
                        LCALL     OUT01
                        MOV       57H,#00H

                           
FINISH:                 MOV       A,2CH
                        CJNE      A,#00H,TUI
                       
                     
                        SETB      TR0;SETB      TR0
                 POP       ACC
                 POP       PSW
                 RETI
 TUI:                SETB      TR0;開(kāi)定時(shí)器   
                 POP       ACC
                 POP       PSW   
                        RETI
OUT01:              MOV      A,2CH
                        MOV      P2,A
                        CLR      G0
                        LCALL    DELAY
                        CLR      CLOCK
                        LCALL    DELAY
                        SETB     CLOCK
                        NOP
                       
                        CLR      CLOCK
                        SETB     G0
                        LCALL    DELAY
                        RET