51单片机的定时中断（三）

柔光的暖阳◎ 2022-04-12 05:58 269阅读 0赞

前言：[单片机的中断系统（一）][Link 1]

图片和内容来自普中科技的ppt。

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### **相关知识：** ###

周期：

振荡周期：为单片机提供定时信号的振荡源的周期（晶振周期或外加振荡周期）

状态周期：2个振荡周期为1个状态周期，用S表示。振荡周期又称S周期或时钟周期。

机器周期：1个机器周期含6个状态周期，12个振荡周期。

指令周期：完成1条指令所占用的全部时间，它以机器周期为单位。

（1M=1000000，所以在晶振频率为12MHZ时，一个机器周期=1/12M=1us）

(指令周期的长短不一，如果不知道一些指令周期的长度，即使定时中断，也不能理论上绝对准确的中断。因为函数的调用等也需    要时间)（这目前我还不会，但是感觉应该可以更精确延时，因为可以在计时中剪掉相应的操作时间）

IT0/IT1：

51单片机有两组定时器/计数器IT0/IT1，因为既可以定时又可以计数，故称之为定时器/计数器。

**定时器/计数器和单片机的CPU是相互独立的。定时器/计数器工作的过程是自动完成的，不需要CPU的参与。**

51单片机中的定时器/计数器是根据机器内部的时钟或者是外部的脉冲信号对寄存器中的数据加1。

有了定时器/计数器之后，可以增加单片机的效率，一些简单的重复加1的工作可以交给定时器/计数器处理。CPU转而处理一些复杂的事情。同时可以实现精确定时作用。

### **定时/计数器的工作原理** ###

**定时/计数器实质上是一个加1计数器。**它随着计数器的输入脉冲进行自加1，也就是每来一个脉冲，计数器就自动加1，,当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使相应的中断标志位置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。

### **51单片机定时/计数器结构** ###

定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器THx和TLx组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70][] 图一：定时计数器结构

## ##

### **定时/计数器的控制** ###

51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。**TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。**

**工作方式寄存器TMOD**

![20181201232408140.png][] 图二：TMOD

1、高四位用来控制T1,低四位用来控制T0

2、GATE是门控位。GATE＝0时，用于控制定时器的启动不受外部中断源信号的影响。只要**用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；**GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚INT0/1也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了INT0/1引脚为高电平这一条件。

3、C/T :定时/计数模式选择位。C/T ＝0为定时模式;C/T =1为计数模式。（T上有个非）

4、M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。（8位自动重装，指的是将初始化值装在高位，然后赋值给低位。低位进行计数或计溢出后，高位的数重新赋值给低位，重复）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] 图三

**控制寄存器TCON**

制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：

![20181201233434110.png][] 图四

TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。**T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。**T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。

TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。**TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。**

TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。

TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。

### **定时/计数器的工作方式** ###

这里仅仅提及方式一（我目前只用过这两种）

方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位，TH0作为高8位，组成了16位加1计数器 。

**     ** **  计数个数与计数初值的关系为：X=216－N**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][] 图五

## ##

### **定时器的使用** ###

对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。

计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。

中断方式时，则对EA，ET0/1赋值，开放定时器中断。

使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。(这个最后设置，因为一旦设置，计时或计数就开始)

### 代码： ###

**定时器0**

#include<reg52.h>
    
    sbit led=P2^0;//LED接在P2^0引脚上
    
    int i=0;
    
    void Timer0Init()
    {
    	TMOD|=0X01;//这样写是非常好的，仅仅设置定时器0，不影响定时器1的工作状态。在多文件编程中，这一点能更好的体现
    	TH0=(65536-1000)/256;
       	TL0=(65536-1000)%256;
    	//TH0=0xFC;//晶振频率为12M
    	//TL0=0X18;
    	TH0=0xFC;//我板子上晶振频率为11.05926M
    	TL0=0X66;//这差别很小的
    	ET0=1;//定时器0的中断允许
    	EA=1;//打开总终端
    	TR0=1;
    }
    
    void main(void)
    {
    	Timer0Init();
    	while(1);			
    }
    
    void Timer0() interrupt 1//尽量减少中断中的操作，提高精度
    {
       i++;
       TH0=0xFC;//重新赋初值
       TL0=0X66;
       if(i==1000)
       {
       		led=~led;
    		i=0;
       }
    }

1、TMOD|=0X01;//这样写是非常好的，仅仅设置定时器0，不影响定时器1的工作状态。在多文件编程中，这一点能更好的体现

2、尽量减少定时中断中的操作，提高精度。

3、这个定时中断是1ms,中断中的操作应该是不到1000的1/10，所以**这个中断在ms级别中，可能还是相对准确的。可以用于以后的实验**。但是在s级别误差逐渐变大，下面是我简单测量的方法和结果。

**测量：**

在灯灭下的瞬间，手机开始计时。如果要测10s,在第五次灯灭的时候结束计时。（因为点亮和熄灭各一秒）

下面用上述方法测量了10s，30s，50，70s，各三次。结果如下

<table style="width:500px;">  1ms延时的测量  
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>10s</td> 
   <td>30s</td> 
   <td>50s</td> 
   <td>70s</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第一次测量(s)</td> 
   <td>09.77</td> 
   <td>28.08</td> 
   <td>46.48</td> 
   <td>65.98</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第二次测量(s)</td> 
   <td>09.38</td> 
   <td>28.15</td> 
   <td>46.44</td> 
   <td>65.88</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>第三次测量(s)</td> 
   <td>09.46</td> 
   <td>28.08</td> 
   <td>47.18</td> 
   <td>65.53</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>实际平均时间(s)</td> 
   <td>09.536</td> 
   <td>28.103</td> 
   <td>46.700</td> 
   <td>65.797</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

上表可见，误差越来越大。当然也可能我的晶振不是11.0592MHz，上面没标注，问的淘宝客服。

好奇万年历是怎么做出来的，回头好好查查。

**定时器1**（普中科技的代码）

/**************************************************************************************
    *		              定时器1实验												  *
    实现现象：下载程序后数码管最后一位间隔一秒循环显示0-F。使用单片机内部定时器可以实现准确延时。
    注意事项：如果不想让点阵模块显示，可以将74HC595模块上的JP595短接片拔掉。																				  
    ***************************************************************************************/
    
    #include "reg52.h"			 //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
    
    typedef unsigned int u16;	  //对数据类型进行声明定义
    typedef unsigned char u8;
    
    sbit LSA=P2^2;
    sbit LSB=P2^3;
    sbit LSC=P2^4;
    
    u8 code smgduan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
    					0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0~F的值
    u8 n=0;
    /*******************************************************************************
    * 函 数 名         : Timer1Init
    * 函数功能		   : 定时器1初始化
    * 输    入         : 无
    * 输    出         : 无
    *******************************************************************************/
    void Timer1Init()
    {
    	TMOD|=0X10;//选择为定时器1模式，工作方式1，仅用TR1打开启动。
    
    	TH1=0XFC;	//给定时器赋初值，定时1ms
    	TL1=0X18;	
    	ET1=1;//打开定时器1中断允许
    	EA=1;//打开总中断
    	TR1=1;//打开定时器			
    }
    
    /*******************************************************************************
    * 函 数 名       : main
    * 函数功能		 : 主函数
    * 输    入       : 无
    * 输    出    	 : 无
    *******************************************************************************/
    void main()
    {	
    	LSA=0;
    	LSB=0;
    	LSC=0;
    	Timer1Init();  //定时器1初始化
    	while(1);		
    }
    
    /*******************************************************************************
    * 函 数 名         : void Timer1() interrupt 3
    * 函数功能		   : 定时器0中断函数
    * 输    入         : 无
    * 输    出         : 无
    *******************************************************************************/
    void Timer1() interrupt 3
    {
    	static u16 i;
    	TH1=0XFC;	//给定时器赋初值，定时1ms
    	TL1=0X18;
    	i++;
    	if(i==1000)
    	{
    		i=0;
    		P0=smgduan[n++];
    		if(n==16)n=0;	
    	}	
    }

在定时中断函数中，为了不断定时，进行了重装载（重新赋值）。当溢出的时候ET0置一，中断标志。

**TR0=1,为打开计时器；ET0=1是打开定时器1中断允许。我咋感觉这两个有点重复呢？**

### **补充：** ###

来自百度百科：[晶体振荡器][Link 2]

石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。

石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的

[Link 1]: https://blog.csdn.net/sinat_38816924/article/details/84641219
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[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E6%99%B6%E4%BD%93%E6%8C%AF%E8%8D%A1%E5%99%A8/8742969?fr=aladdin