第五章定时器-Fastboard

5.1 定时器简单介绍

STC89C52 是一款基于 8051 架构的单片机，由 STC 微电子（STC Microelectronics）生产。它具有多个定时器/计数器模块，用于实现各种定时、计数和时间相关的功能。以下是关于 STC89C52 定时器的简要介绍：

5.1.1 定时器模块

STC89C52 单片机通常具有以下定时器模块：

定时器 0 和定时器 1：STC89C52 有两个可编程的 16 位定时器/计数器，类似于标准的 8051 架构。它们可以用于生成延时、产生周期性中断、计数外部事件等。
定时器 2：此单片机还附带一个额外的定时器 2，它是一个 8 位定时器，同时具有 PWM（脉宽调制）输出功能，可用于产生 PWM 波形，例如驱动电机。

5.1.2 工作模式

STC89C52 定时器的工作模式与标准 8051 架构的工作模式类似，包括以下几种：

工作方式 0（模式 0）：16 位定时器/计数器，可配置为 8 位自动重装载模式，计数器溢出时会重新加载初值，可用于生成精确的定时。
工作方式 1（模式 1）：16 位定时器/计数器，类似于模式 0，但可以由外部事件触发。
工作方式 2（模式 2）：8 位定时器/计数器，可在定时器 2 中使用，还可以配置为产生 PWM 输出。

STC89C52 单片机的定时器模块为开发者提供了丰富的时间管理和控制能力。通过适当的编程，可以实现延时、周期性任务、PWM 生成等功能，满足不同应用场景的需求。定时器是嵌入式系统中重要的组成部分，为系统提供了时间相关的功能支持。

5.2 定时器寄存器分析

在 8051 单片机中，定时器 0 和定时器1是一个 16 位的定时器/计数器。以下是与 8051 单片机定时器 0 和定时器1相关的寄存器：

TMOD - Timer Mode Register

位 7-6 (GATE1, C/T1)：用于选择定时器 1 的工作方式和计数源。
位 5-4 (GATE0, C/T0)：用于选择定时器 0 的工作方式和计数源。
位 3-2 (M1T1, M1T0)：定时器 1 的工作模式选择位。
位 1-0 (M0T1, M0T0)：定时器 0 的工作模式选择位。

TL0 和 TH0 - Timer 0 Low Byte 和 High Byte

这两个寄存器组成定时器 0 的 16 位计数器。用于设置计数初值和获取计数结果。

TCON - Timer Control Register

位 7 (TF1)：定时器 1 溢出标志。
位 6 (TR1)：定时器 1 启停控制位。
位 5 (TF0)：定时器 0 溢出标志。
位 4 (TR0)：定时器 0 启停控制位。
位 3 (IE1)：定时器 1 中断允许。
位 2 (IT1)：外部中断 1 的触发方式选择。
位 1 (IE0)：定时器 0 中断允许。
位 0 (IT0)：外部中断 0 的触发方式选择。

IE - Interrupt Enable Register

位 7 (EA)：总中断允许位。
位 4 (ET2)：定时器 2 中断允许。
位 3 (ES)：串口中断允许。
位 2 (ET1)：定时器 1 中断允许。
位 1 (EX1)：外部中断 1 允许。
位 0 (EX0)：外部中断 0 允许。

IP - Interrupt Priority Register

用于设置各个中断的优先级。

在 8051 单片机中，定时器 2 是一个 8 位的定时器/计数器，同时也支持 PWM 输出功能。以下是与 8051 单片机定时器 2 相关的寄存器：

T2CON - Timer 2 Control Register

位 7 (TF2)：定时器 2 溢出标志。
位 6 (EXF2)：外部中断 2 标志。
位 5 (RCLK)：串行数据输入选择。
位 4 (TCLK)：串行数据输出选择。
位 3 (EXEN2)：外部中断 2 控制。
位 2 (TR2)：定时器 2 启停控制位。
位 1 (C/T2)：定时器/计数器模式选择。
位 0 (CP/RL2)：捕获/重装载模式选择。

RCAP2L 和 RCAP2H - Timer 2 Capture Registers Low Byte 和 High Byte

这两个寄存器用于设置定时器 2 的重载初值，控制计数范围。

TL2 和 TH2 - Timer 2 Low Byte 和 High Byte

这两个寄存器组成定时器 2 的 8 位计数器。

IE - Interrupt Enable Register

位 4 (ET2)：定时器 2 中断允许。

IP - Interrupt Priority Register

用于设置各个中断的优先级。

使用定时器 2 作为串口波特率发生器

以下是计算波特率发生器初值的一般公式：

定时器初值 = (65536 - (波特率分频 * T2工作时钟周期)) + 预分频值

其中：

波特率分频 是一个与波特率相关的常数。对于常见的值如 9600 波特率，波特率分频为 32。
T2工作时钟周期 是定时器 2 的时钟周期，对于 STC89C52 单片机，它与晶振频率有关。
预分频值 是在 T2CON 寄存器中设置的预分频值，用于进一步分频。

以下是一个计算波特率发生器初值的示例：

假设您的晶振频率为 11.0592 MHz，要设置波特率为 9600 bps，预分频为 1（T2CON 中的预分频位设置为 0），则计算过程如下：

计算波特率分频：9600 bps 对应的波特率分频为 32。
计算 T2 工作时钟周期：T2 的时钟周期是晶振频率的倒数，即 1 / 11059200。
计算定时器初值：

定时器初值 = (65536 - (32 * (1 / 11059200))) + 0 = 65464

因此，在这种情况下，您应该将 RCAP2L 设置为 0xE8，RCAP2H 设置为 0xFF，以实现 9600 bps 的波特率。

5.3 定时器0控制流水灯

/**********************************
包含头文件
**********************************/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>		//因为要用到左右移函数_crol_()，所以加入这个头文件
/**********************************
参数定义
**********************************/
unsigned int time_1ms,time_1s; // 定义LED灯的初始状态，从最低位开始点亮
/**********************************
函数名： Time0init
传递参数： 无
返回参数： 无
函数作用： 定时器0初始化
**********************************/
void Time0init(void)
{
  TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x66;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初始值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
  EA = 1;		//开启总中断
}
/**********************************
函数名： main
传递参数：无
返回参数：无
函数作用：主函数
**********************************/
void main(void)
{
  char i=0;
	Time0init();
  P0=0xFE;
  while(1) 
  {
    if(time_1s<7) //变化七次之后跳出
    {
      if(time_1s!=i)
      {
        i=time_1s;
        P0=_crol_(P0,1);//执行左移函数
      }
    }
    else if(time_1s<14)//在变化其次跳出
    {
      if(time_1s!=i)
      {
        i=time_1s;
        P0=_cror_(P0,1);//执行右移函数
      }
    }
    else//清零归位
    {
      time_1s=0;
      i=0;
    }
  }
}
/*定时器0中断服务函数*/
void Timer0_isr() interrupt 1
{
  TL0 = 0x66;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初始值
  time_1ms++;
  if(time_1ms>500)
  {
    time_1ms=0;
    time_1s++;
  }
}

利用定时器0的中断函数来使得流水灯变化

5.4 数码管显示定时器的计数

/**********************************
包含头文件
**********************************/
#include "main.h"
#include "smgduan.h"
/**********************************
参数定义
**********************************/
unsigned int time_1ms=0,time_1s=0; 
/**********************************
函数名： Time0init
传递参数： 无
返回参数： 无
函数作用： 定时器0初始化
**********************************/
void Time1init(void)
{
  TMOD = 0x10;			//设置定时器模式
  TH1=0XFC;	//给定时器赋初值，定时1ms
	TL1=0X18;
  TR1 = 1;
  ET1 = 1;
  EA = 1;						//开启总中断
}
/**********************************
函数名： usleep
传递参数： ms
返回参数： 无
函数作用： 延时1ms函数
**********************************/
void usleep(unsigned int ms)
{
  unsigned int m,n;
	for(m=ms;m>0;m--)
	for(n=110;n>0;n--);
}
/**********************************
函数名： main
传递参数：无
返回参数：无
函数作用：主函数
**********************************/
void main(void)
{
  Time1init();
  while(1)
  {
		ThereDisplay(time_1s);
  }
}
/*定时器0中断服务函数*/
void Timer1_isr() interrupt 3
{
  TH1=0XFC;	//给定时器赋初值，定时1ms
	TL1=0X18;
  time_1ms++;
  if(time_1ms>1000)
  {
    time_1ms=0;
    time_1s++;
  }
}

利用定时器1的16位计数器撰写的程序。

5.5 定时器产生PWM

/**********************************
包含头文件
**********************************/
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>		//因为要用到左右移函数_crol_()，所以加入这个头文件
/**********************************
定义引脚
**********************************/
sbit LED=P3^4;
/**********************************
参数定义
**********************************/
unsigned int led_light=0; // 计数变量
unsigned char light=0; // 亮度一共10级
/**********************************
函数名： Time0init
传递参数： 无
返回参数： 无
函数作用： 定时器0初始化
**********************************/
void Time0init(void)
{
  TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	TL0 = 0x66;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初始值
	ET0 = 1;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
  EA = 1;		//开启总中断
}
/**********************************
函数名： main
传递参数：无
返回参数：无
函数作用：主函数
**********************************/
void main(void)
{
	Time0init();
  while(1) 
  {
    light=1;
  }
}
/*定时器0中断服务函数*/
void Timer0_isr() interrupt 1
{
  TL0 = 0x66;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初始值
  led_light++;
  if(led_light >= 10) led_light = 0; //为LED灯PWM信号产生一个周期
  LED = (led_light < light)?0:1; //三目运算符，确定LED状态
}

5.6 定时器的重要性分析

精确的时间控制： 定时器允许程序员精确地控制时间间隔，这对于许多应用非常关键。无论是实现精确的延时、定时任务还是时间测量，定时器都是不可或缺的。
定时中断： 定时器可以生成中断，允许程序在特定时间点执行特定的代码。这对于实时任务、数据采集和处理等应用非常重要。通过中断，可以及时响应外部事件或执行周期性任务。
PWM（脉冲宽度调制）控制： 定时器可以用于生成PWM信号，用于控制电机、LED亮度、音频输出等。这种精确的信号控制在嵌入式系统中广泛应用。
计数器功能： 定时器可以用作计数器，用于计算外部事件的频率、脉冲数量等。这对于测量和监控应用非常有用。
节省能源： 定时器可以用于定时唤醒或休眠单片机，以节省能源。这对于电池供电的应用和功耗敏感的系统至关重要。
多定时器的多任务支持： 大多数51单片机都配备了多个定时器，允许同时管理多个定时任务，提高系统的多任务处理能力。

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5.1 定时器简单介绍

5.1.1 定时器模块

5.1.2 工作模式

5.2 定时器寄存器分析

TMOD - Timer Mode Register

TL0 和 TH0 - Timer 0 Low Byte 和 High Byte

TCON - Timer Control Register

IE - Interrupt Enable Register

IP - Interrupt Priority Register

T2CON - Timer 2 Control Register

RCAP2L 和 RCAP2H - Timer 2 Capture Registers Low Byte 和 High Byte

TL2 和 TH2 - Timer 2 Low Byte 和 High Byte

IE - Interrupt Enable Register

IP - Interrupt Priority Register

使用定时器 2 作为串口波特率发生器

5.3 定时器0控制流水灯

5.4 数码管显示定时器的计数

5.5 定时器产生PWM

5.6 定时器的重要性分析

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