定時(shí)器（一）

使用單片機(jī)時(shí)，編程會(huì)高頻率用到延時(shí)，如led燈閃爍，蜂鳴器長(zhǎng)短鳴，秒表應(yīng)用等等。首先考慮軟件延時(shí)，但這個(gè)時(shí)間不精確，占用硬件資源。使用延時(shí)函數(shù)是，其他函數(shù)不能運(yùn)行。這個(gè)方案cut掉。硬件延時(shí)，嗯，誤差非常小。但成本較高，且參數(shù)調(diào)節(jié)不便。這個(gè)也不行。選擇采用定時(shí)器調(diào)節(jié)時(shí)間，不占用cpu時(shí)間，能與CPU并行工作，實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)和計(jì)數(shù)。又可以通過(guò)編程設(shè)置其他工作方式和其他參數(shù)，因此使用非常方便。下面介紹定時(shí)器的使用。

概述

定時(shí)器系統(tǒng)是單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)獨(dú)立的硬件部分，它與cpu和晶振通過(guò)內(nèi)部某些控制線連接并相互作用，cpu一旦設(shè)置開(kāi)啟定時(shí)功能后，定時(shí)器便在晶振的作用下自動(dòng)計(jì)時(shí)，但定時(shí)器的計(jì)數(shù)器計(jì)滿后，會(huì)產(chǎn)生中斷。計(jì)數(shù)時(shí)間一次為12/晶振頻率。在晶振頻率為11.0595mhz時(shí)，計(jì)數(shù)一次時(shí)間約等于1.09us。
89c52單片機(jī)定時(shí)器系統(tǒng)有三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，分別是定時(shí)器T0，定時(shí)器T1，T2定時(shí)器。他們既有定時(shí)器功能，也有計(jì)數(shù)器功能。T0，T1有四種工作方式，T2有三種工作模式。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

定時(shí)器結(jié)構(gòu)
由上圖可知，定時(shí)器系統(tǒng)有兩個(gè)寄存器組成，分別是TCON,TMOD。還可看出tcon控制外部中斷，tmod控制定時(shí)器工作方式。tmod寄存器分為兩部分，高四位為t1定時(shí)器控制位，低四位為t0定時(shí)器控制位。t0定時(shí)器與th0，tl0兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器有關(guān)，。t1定時(shí)器與th1，tl1兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器有關(guān)。上圖信息就這么多，接下來(lái)看看兩個(gè)寄存器相關(guān)數(shù)據(jù)。

寄存器TCON

寄存器TCON
TF1：定時(shí)器 1 溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 溢出時(shí)，由 硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷，
轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。
TR1：定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位， 由軟件置位/ 復(fù)位來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1。
TF0：定時(shí)器 0 溢出標(biāo)志。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 溢出時(shí)，由 硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷，
轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。
TR0：定時(shí)器 0 運(yùn)行控制位，由 軟件置位/ 復(fù)位來(lái)開(kāi)啟或關(guān)閉定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0。
IE1：外部中斷 1 跳變中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)檢測(cè)到 INT1 發(fā)生 1 到 0 的跳變時(shí)，由硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷， 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。
IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式控制位，由 軟件置位或清零來(lái)選擇外部中斷 1 的跳變/電平觸發(fā)中斷請(qǐng)求。IT1＝0 時(shí)，外部中斷 1 為電平觸發(fā)方式，當(dāng) INT1 輸入低電平時(shí)，置位 IE1。
采用電平觸發(fā)方式時(shí)，外部中斷源必須保持低電平有效，直到該中斷被 CPU 響應(yīng)，同時(shí)在該中斷服務(wù)程序執(zhí)行完之前，外部中斷源必須被清除，否則將產(chǎn)生另一次中斷。IT1=1 時(shí)，外部中斷 1 為邊沿觸發(fā)方式，在對(duì) INT1 的相鄰兩次采樣中，如果一個(gè)周期中為高電平，接下來(lái)的周期為低電平，則置位 IE1，表示外部中斷 1 正在向 CPU 申請(qǐng)中斷。直到該中斷被CPU 響應(yīng)時(shí)，才被 硬件清零。
IE0：外部中斷 0 跳變中斷請(qǐng)求標(biāo)志，當(dāng)檢測(cè)到 INT1 發(fā)生 1 到 0 的跳變時(shí)，由硬件置位；當(dāng)主機(jī)響應(yīng)中斷， 轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)，由硬件清零。
IT0：外部中斷 0 觸發(fā)方式控制位，應(yīng)用同 IT1。

這個(gè)寄存器與中斷有關(guān)，支持位尋址，就是可以對(duì)其每一位進(jìn)行單獨(dú)操作。定時(shí)器工作就是在一個(gè)特定的間隔（與晶振有關(guān)）加1，等到加到定時(shí)器溢滿時(shí)，會(huì)觸發(fā)外部中斷。這兩個(gè)定時(shí)器都是16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。最大可裝2的16次方。，就是65535.，定時(shí)器在晶振為11.0592MHZ時(shí)，間隔約等于1.09us。
（關(guān)于中斷的知識(shí)在上一篇文章有詳細(xì)介紹，在這里就不累贅。）

寄存器TMOD

寄存器TMOD
GATE：門控制位，當(dāng) GATEx＝1 時(shí)，控制寄存器 TCON 的 TRx＝1（x＝0 或 1）。當(dāng) GATEx＝0 時(shí)，定時(shí)器啟動(dòng)與停止僅受寄存器中的TRx來(lái)控制（x＝0 或 1）。
C / ：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器方式選擇位，該位為 1 時(shí)為計(jì)數(shù)器，為 0 時(shí)為定時(shí)器。
M0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式選擇位。
M1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式選擇位。
注：高四位是T1定時(shí)器控制位，低四位是T0定時(shí)器控制位

工作方式如下圖所示

4種工作方式
這個(gè)寄存器是控制定時(shí)器的工作方式與哪個(gè)定時(shí)器工作。tmod寄存器支持位尋址，編程時(shí)只可以是總線式，不可以單個(gè)控制。因?yàn)閮蓚€(gè)定時(shí)器命名一樣，單個(gè)控制會(huì)弄混。下面示范寫法：
TMOD=0X01; // 0000 0001?
可以看出只有最低位為1，即T0定時(shí)器的M0=1；對(duì)照上圖數(shù)據(jù)可知，這是使用T0定時(shí)器的定時(shí)功能中的工作方式1，就是16位定時(shí)器。
TMOD=0X20; //0010 0000
這個(gè)看數(shù)據(jù)手冊(cè)得知是T1定時(shí)器的定時(shí)功能中的工作方式2，即具有自動(dòng)重載的8位定時(shí)器。

附：定時(shí)器使用需要用到中斷，這里將中斷的中斷源優(yōu)先級(jí)放在下面。

中斷源優(yōu)先級(jí)

定時(shí)器使用

中斷函數(shù)

在介紹定時(shí)器使用時(shí)，先介紹中斷函數(shù)，C51的中斷格式如下
void 函數(shù)名（）iinterrupt 工作組
{
中斷內(nèi)容；
}
中斷函數(shù)不能返回值，所以前綴為void，函數(shù)名可以任意取，但一般建議使用有意義的名字，到時(shí)候檢查也可以明白是什么函數(shù)，interrupt是c語(yǔ)言中的一個(gè)關(guān)鍵字--中斷，記住就行。工作組就是對(duì)應(yīng)中斷源，比如說(shuō)，使用T1定時(shí)器，那中斷源就是定時(shí)器1中斷，這時(shí)工作組就是3。下面示范：
void timer_t1() interrupt 3
{
TH1=(0XE0);
TL1=(0X07);
}
上面這個(gè)實(shí)例很容易理解，對(duì)著手冊(cè)看就知道是T1定時(shí)器中斷。

定時(shí)器初值計(jì)算

中斷函數(shù)明白后，如何定時(shí)還是不清楚。開(kāi)啟定時(shí)器后，定時(shí)器就會(huì)開(kāi)始計(jì)數(shù)，每次加1的間隔是固定的，而且到達(dá)最大值就會(huì)溢出，觸發(fā)中斷。這樣子的話我們可以設(shè)定一個(gè)初值，初值到最大值的時(shí)間假設(shè)為50ms，那樣的話定是的效果就達(dá)到了。定時(shí)器加1時(shí)間間隔約等于1.09us，定時(shí)器在沒(méi)有賦值時(shí)默認(rèn)初值為0，最大值為65535，計(jì)算可得655351.09us約等于72ms，沒(méi)有賦初值一次定時(shí)最大為72ms?？梢栽O(shè)置一個(gè)初值，就拿50ms來(lái)說(shuō)，501000/1.09約等于45872，也就是說(shuō)經(jīng)過(guò)45872次計(jì)數(shù)時(shí)間為50ms，那初值就是65535-45872=19663。

大概了解定時(shí)器，來(lái)看看如何使用，定時(shí)器是由16位可編程寄存器組成，分為高8位，即THX（X=1或X=0）低8位TLX（X=1或X=0）。為了更好定時(shí)，肯定會(huì)選擇賦初值。這里介紹一種簡(jiǎn)單的方法，不用計(jì)算。既然它們分為兩部分，可以利用這一特點(diǎn)。舉個(gè)例子：
選擇10ms時(shí)間，T1定時(shí)器。這里以晶振為12MHZ為準(zhǔn)，因?yàn)?1.0592MHZ計(jì)算麻煩，這樣計(jì)數(shù)一次就是1us；
TH1=（65535-10000）/256；//表示初值為55535，/256表示高8位的初值，很好理解，低 8位最多存2的8次方=256個(gè)數(shù)，每滿一次高8位加1， /256表示高8位加了多少次。

TL1=（65535-10000）%256；// %256表示不滿256最后留下的數(shù)。

使用步驟

計(jì)算知道后，來(lái)看看定時(shí)器使用步驟：

1. 對(duì)TMOD賦值，確定T0和T1的工作方式

2. 計(jì)算初值，賦值TH0,TL0或TH1,TH1

3. 對(duì)IE賦值，啟動(dòng)中斷

4. TR0或TR1置位，啟動(dòng)定時(shí)器

5. 處理中斷函數(shù)，定時(shí)器中斷后變成默認(rèn)值0，要重新賦初值

例程

#inlclude???//頭文件
sbit?led=P1^1;???//位定義
mian()??//主函數(shù)
{
????unsigned?char?count;??定義計(jì)數(shù)次數(shù)變量
????TMOD=0X01;???//設(shè)置定時(shí)器T0?定時(shí)器功能?工作模式1
????TH0=(65536-50000)/256;?????//賦初值???50ms
????TL0=(65536-50000)%256;
????EA=1;???//打開(kāi)總中斷
????ET0=1;??//開(kāi)定時(shí)器0中斷
????TR0=1;??//啟動(dòng)定時(shí)器?
}
void?timer_t0()?intterrupt?1
{
????TH0=(65536-50000)/256;????//重新賦值
????TL0=(65536-50000)%256;
????count++;?????//每中斷一次加1
????if(count==20)??//count==20時(shí)，說(shuō)明1秒到
????{
????????count=0;??//count清零，重新等待1秒的到來(lái)
????????led=~led;???//led狀態(tài)取反
????}
}

上面注釋已經(jīng)很清楚，按照步驟來(lái)，一步一步設(shè)置參數(shù)，基本不會(huì)出錯(cuò)。在中斷函數(shù)中設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位，中斷變化，變化成何值時(shí)，再狀態(tài)變化?；揪褪沁@個(gè)套路。給個(gè)建議，中斷函數(shù)不要寫太多東西，不然會(huì)出錯(cuò)。試想一下，假如進(jìn)入中斷需5ms，但在中斷函數(shù)中命令要運(yùn)行10ms，命令沒(méi)有運(yùn)行完，又進(jìn)入中斷，就會(huì)出錯(cuò)。

總結(jié)

定時(shí)器就這樣子，不會(huì)很難，一些命令在數(shù)據(jù)手冊(cè)都有，忘記了就重新看一下，寫多了就會(huì)記住·，重要的是記住步驟，記住編程思想，在寫之前在腦中想一下步驟，或在紙上把思路畫一下，那里不通就會(huì)躍然于紙上，再稍加思索一般就行了。