2021年11月03日 | STC89C52之定时器中断实验 ---- 自学笔记

一、简述

STC89C5X含有3个定时器：定时器0，定时器1，定时器2.

51 系列单片机一定有基本的 2 个 定时器（定时器 0 和定时器 1），但不全有 3 个中断，通常 我们使用的都是基本的 2 个定时器：定时器 0/1。

二、定时器计数器

2.1、CPU 时序的有关知识

①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）【晶振振荡产生的脉冲，一个脉冲表示一个时钟周期 】。

②状态周期：一个时钟周期定义为一个节拍（用P表示），二个节拍定义为一个状态周期（用S表示）。一个状态周期等于两个时钟周期【 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。】

③机器周期：1 个机器周期含 6 个状态周期，12 个振荡周期【也叫CPU周期，表示从内存读取一条指令字的最短时间，它是指令周期的最小单位。它等于单指令的周期长度 】。

④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【条指令包括1个或多个机器周期。所有的C语言代码最后都会编译成汇编代码来执行，而执行一条汇编指令需要的机器周期就叫做指令周期 】。

振荡周期 =1/2状态周期=112机器周期

例如：外接晶振为 12MHz 时，51 单片机相关周期的具体值为：

振荡周期=1/12us;

1(微秒)us=0.000001s(秒)

1秒专(s)=1000毫秒(ms)

1秒(s)=1000000 微秒(μs)

状态周期=1/6us;

机器周期=1us;

指令周期=1~4us;

2.2，学习定时器前需要明白的几点

①51 单片机有两组定时器/计数器，因为既可以定时，又可以计数，故称之 为定时器/计数器。

②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。

③51 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。

2.3、单片机定时器原理

STC89C5X 单片机内有 两个可编程的定时/计数器 T0、T1 和一个 特殊功能定 时器 T2 。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。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 。可见，由溢出时计数器的值减去计数 初值才是加 1 计数器的 计数值 。

2.4、51 单片机定时/计数器结构

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 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

T0 和 T1 引脚对应的是单片机 P3.4 和 P3.5 管脚

2.4.1、工作方式寄存器

用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于 T0，高 四位用于 T1。

GATE 是门控位

GATE＝0 时，用于控制定时器的启动是否受外部中断源信号 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。

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。

M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。

2.4.2、控制寄存器TCON

TCON 的低 4 位用于控制外部中断,TCON 的高 4 位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。

格式：

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。

2.5、定时器计数器的工作方式

1、方式0

方式 0 为 13 位计数 ，由 TL0 的低 5 位（高 3 位未用）和 TH0 的 8 位组成。 TL0 的低 5 位溢出时向 TH0 进位，TH0 溢出时，置位 TCON 中的 TF0 标志，向 CPU 发出中断请求。

门控位 GATE 具有特殊的作用。当 GATE=0 时，经 反相后 使 或门 输出为 1，此时仅由 TR0 控制 与门的开启，与门输出 1 时，控制开关接通，计数开始；

当 GATE=1 时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号 和 TR0 共同控制。

当 TR0=1 时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断 引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽 度。计数模式时，计数脉冲是 T0 引脚上的外部脉冲。计数初值与计数个数的关 系为：X=2（13）-N。其中 2（13）表示 2 的 13 次方。

2、方式1

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。

计数初值与计数个数的关系为：X=2（16）-N。

3、方式2

方式 2 为自动重装初值的 8 位计数方式。工作方式 2 特别适合于用作 较 精确的脉冲信号发生器 。

4、方式3

方式 3 只适用于定时/计数器 T0， 定时器 T1 处于方式 3 时相当于 TR1=0， 停止计数。工作方式 3 将 T0 分成为两个独立的 8 位计数器 TL0 和 TH0。

这几种工作方式中应用较多的是方式 1 和方式 2。定时器中通常使用定时器 方式 1，串口通信中通常使用方式 2。

三、定时器计数器实现步骤

①对 TMOD 赋值，以确定 T0 和 T1 的工作方式，如果使用定时器 0 即对 T0 配 置，如果使用定时器 1 即对 T1 配置。

②根据所要定时的时间计算初值,并将其写入 TH0、TL0 或 TH1、TL1。

③如果使用中断，则对 EA 赋值，开放定时器中断。

④使 TR0 或 TR1 置位，启动定时/计数器定时或计数。

机器周期=1/单片机的时钟频率。51 单片机内部时钟频率是外部 时钟的 12 分频，也就是说当外部晶振的频率输入到单片机里面的时候要进行 12 分频。比如说你用的是 12MHZ 晶振，那么单片机内部的时钟频率就是 12/12MHZ， 当你使用 12MHZ 的外部晶振的时候，机器周期=1/1M=1us。如果我们想定时 1ms 的初值是多少呢？1ms/1us=1000。也就是要计数 1000 个，初值=65535-1000+1 （因为实际上计数器计数到 66636（2 的 16 次方）才溢出，所以后面要加 1） =64536=FC18H，所以初值即为 THx=0XFC，TLx=0X18。

知道了如何计算定时/计数器初值，那么想定时多长时间都可以计算出，当 然由于定时计数器位数有限，我们不可能直接通过初值定时很长时间，如果要实 现很长时间的定时，比如定时 1 秒钟。可以通过初值设置定时 1ms，每当定时 1ms 结束后又重新赋初值，并且设定一个全局变量累计定时 1ms 的次数，当累计到 1000 次，表示已经定时 1 秒了。需要其他定时时间类似操作，这样我们就可以 使用定时器来实现精确延时来替代之前的 delay 函数。 这里以定时器 0 为例介绍配置定时器工作方式 1、设定 1ms 初值，开启定时 器计数功能以及总中断.

void Timer0Init() 

{ 

TMOD|=0X01;        //选择为定时器 0 模式，工作方式 1，仅用 TR0 打开启动。

 TH0=0XFC;         //给定时器赋初值，定时 1ms 

TL0=0X18; ET0=1;   //打开定时器 0 中断允许 

EA=1;              //打开总中断 

TR0=1;             //打开定时器

 }

四、代码

要实现的功能是：通过定时器 0 中断控制 D1 指示灯间隔 1 秒闪烁。

/**************************************************************************************

实验现象：下载程序后，D1小灯循环点亮1秒，熄灭1秒。使用单片机内部定时器可以实现准确延时

接线说明： (具体接线图可见开发攻略对应实验的“实验现象”章节)

   1，单片机-->LED&交通灯模块

    P20-->D1

注意事项：

***************************************************************************************/

#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 led=P2^0; //定义P20口是led

// 定时器0初始化

void Timer0Init()

{

TMOD|=0X01;//选择为定时器0模式，工作方式1，仅用TR0打开启动。

TH0=0XFC; //给定时器赋初值，定时1ms

TL0=0X18;

ET0=1;//打开定时器0中断允许

EA=1;//打开总中断

/******************************************************************** 

** * TCON的中断请求标志       

** *   

** *       位:    7      6      5      4      3      2     1      0  

** *   

** * 字节地址:   TF1     TR1    TF0   TR0    IE1    IT1   IE0    ITO  

** *     说明：   

** *ITO(TCON.0):外部中断0触发控制位。   

** *    当IT0=0时，为电平触发方式   低电平       

** *    当IT0=1时，为边沿触发方式(下降沿有效)   

** *IE0(TCON.1):外部中断0中断请求标志位。   

** *IT1(TCON.2):外部中断1触发方式控制位。   

** *IE1(TCON.3):外部中断1中断请求标志位。   

** *TF0(TCON.5):定时/计数器T0溢出中断请求标志位。置1溢出   

** *TF1(TCON.7):定时/计数器T1溢出中断请求标志位。   

** *********************************************************************   

** *  

** ********************************************************************************

** * 控制寄存器(TCON)   

** * TCON的低四位用于控制外部中断，    

** * TCON的高四位用于控制定时器计数器的启动和中断        

** *     

          位：  7    6    5     4     3   2    1   0    

字节地址： TF1  TR1  TF0   TR0    

    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相同。        

    TR0（TCON.4）：T0 运行控制位，其功能与TR1相同。    

** ********************************************************************************/

TR0=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()

{

Timer0Init();  //定时器0初始化

while(1);

}

//函 数 名         : void Timer0() interrupt 1

void Timer0() interrupt 1

{

static u16 i;

TH0=0XFC; //给定时器赋初值，定时1ms

TL0=0X18;

i++;

if(i==1000)

{

i=0;

led=~led;

}

}

/**************************************************************************************

实验现象：下载程序后，静态数码管间隔一秒循环显示0-F

接线说明： (具体接线图可见开发攻略对应实验的“实验现象”章节)

   1，单片机-->静态数码管模块

    J22-->J8

注意事项：

***************************************************************************************/

#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;

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

/******************************************************************** **

** * TCON的中断请求标志       **

** *   **

** *       位:    7      6      5      4      3      2     1      0  **

** *   **

** * 字节地址:   TF1     TR1    TF0   TR0    IE1    IT1   IE0    ITO **  

** *     说明：   **

** *ITO(TCON.0):外部中断0触发控制位。   **

** *    当IT0=0时，为电平触发方式   低电平       **

** *    当IT0=1时，为边沿触发方式(下降沿有效)   **

** *IE0(TCON.1):外部中断0中断请求标志位。   **

** *IT1(TCON.2):外部中断1触发方式控制位。   **

** *IE1(TCON.3):外部中断1中断请求标志位。   **

** *TF0(TCON.5):定时/计数器T0溢出中断请求标志位。置1溢出   **

** *TF1(TCON.7):定时/计数器T1溢出中断请求标志位。   **