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定时器
１．简介
C51中的定时器和计数器是同一个硬件电路支持的，通过寄存器配置不同，就可以将他当做定时器
或者计数器使用。
确切的说，定时器和计数器区别是致使他们背后的计数存储器加1的信号不同。当配置为定时器使
用时，每经过1个机器周期，计数存储器的值就加1。而当配置为计数器时，每来一个负跳变信号
(信号从P3.4 或者P3.5引脚输入)，就加1，以此达到计数的目的。
标准C51有2个定时器/计数器：T0和T1。他们的使用方法一致。C52相比C51多了一个T2
2.概念解读
- 定时器和计数器，电路一样
- 定时或者计数的本质就是让单片机某个部件数数
- 当定时器用的时候，靠内部震荡电路数数
- 当计数器用的时候，数外面的信号，读取针脚的数据
3. 定时器怎么定时
定时器的本质原理： 每经过一个机器周期，就加1 :寄存器
- 什么是晶振？
晶振(晶体震荡器)，又称数字电路的“心脏”，是各种电子产品里面必不可少的频率元器件。数字电
路的所有工作都离不开时钟，晶振的好坏、晶振电路设计的好坏，会影响到整个系统的稳定性。
- 什么是时钟周期
-时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单
位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟周期是一个时间的量。更小的时钟周 期就意味着更高的工作频率
- 什么是机器周期
机器周期也称为CPU周期。在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶
段（如取指、译码、执行等），每一阶段完成一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为
机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个时钟周期组成
- 加1经过了多少时间？
- 当晶振频率是11.0592MHz的时候，等于11059.2KHz = 11059200Hz
机器周期 = 12 x 时钟周期 =12 x (1/时钟频率) 秒 = 12 / 时钟频率 秒 = 12 / 11059200 秒 = 12
000 000 / 11059200 微秒 = 1.085 微秒
4. 定时器编程
定时器/计数器0和1的相关寄存器
配置TMOD，就是配置工作寄存器工作模式
定时器模式寄存器：TMOD来选择定时器模式，选择工作方式1，TMOD的bit0 bit1配置成0 1 ：16
的定时器功能
配置TCON，就是配置定时器/计数器
- 怎么知道爆表
TCON寄存器的bit5（TF0）能表示爆表：当爆表的时候，硬件会修改bit5(TF0)位上面的数据，改成1（置1），如果不用中断，我们代码清零
- 怎么开始计时
-TCON寄存器的bit4，通过编程让这个位为1的时候，开始计时，相当于按下了闹钟
- 关于TH0/1和TL0/1寄存器 -
- 在哪里加1，最大计数时间，也就是爆表了能计算多长
在TH0/1和TL0/1寄存器中加1，默认是从0开始数数，最多能数65536下，累计计时71ms
- 如何算出10ms定时器的初值
-就不让他从0开始数数，10ms需要数9216下，你让他从65536-9126=56320（16进制表示为
0xDC00）开始数数 这样TL0=0x00；TH0=0xDC
关于配置寄存器的一些置位操作
四个二进制数表示一位的16进制数
8421法进制的转换（方便人类来看，对计算机底层来说，不关心进制010101010）
配寄存器推荐用按位操作，清零的时候，对应的需要清零的位与上0，不需要清零的位与上1置1的时候，需要置1的位置或1，不需要置一的位置或0
中断
概念
在处理器中，中断是一个过程，即CPU在正常执行程序的过程中，遇到外部/内部的紧急事件需要处理，暂时中止当前程序的执行，转而去处理紧急的事物，待处理完毕后再返回被打断的程序处继续往下执行。中断在计算机多任务处理，尤其是即时系统尤为重要。比如uCOS,FreeRTOS等。
意义：
中断能提高CPU的效率，同事能够对突发事件做出实时处理。实现程序的并行化，实现嵌入式系统进程之间的切换。
中断结构
中断寄存器
由上面看出，假如CPU能响应定时器0中断的条件：需要配置IE寄存器的bit1: ET0 bit7:EA，即
- ET0中断允许要置一 ET0 = 1
- EA总中断要置一 EA = 1
中断优先级
中断函数的格式
如果使用C语言编程，中断查询次序号就是中断号，例如：
void Int0_Routine(void) interrupt 0;
void Timer0_Rountine(void) interrupt 1;
void Int1_Routine(void) interrupt 2;
void Timer1_Rountine(void) interrupt 3;
void UART_Routine(void) interrupt 4;
void Timer2_Routine(void) interrupt 5;
void Int2_Routine(void) interrupt 6;
void Int3_Routine(void) interrupt 7;
中间名字可以自行改
/*******************************************************
*********定时器中断控制LED每隔1秒亮灭一次********************
*****main中控制另外一个灯每个300ms亮灭一次，有点多线程的意思了***
*******************************************************/
#include "reg52.h"
sbit led = P3^6;
sbit led1 = P3^7;
int cnt = 0;
void Time0Init()
{
//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
TMOD = 0x01;
//2. 给初值，定一个10ms出来
TL0=0x00;
TH0=0xDC;
//3. 开始计时
TR0 = 1;
TF0 = 0;
//4. 打开定时器0中断
ET0 = 1;
//5. 打开总中断EA
EA = 1;
}
void Delay300ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 3;
j = 26;
k = 223;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void main()
{
led = 1;
Time0Init();
while(1){
led1 = 0;
Delay300ms();
led1 = 1;
Delay300ms();
}
}
void Time0Handler() interrupt 1
{
cnt++; //统计爆表的次数
//重新给初值
TL0=0x00;
TH0=0xDC;
if(cnt == 100){//爆表100次，经过了1s
cnt = 0; //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
led = !led;//每经过1s，翻转led的状态
}
}
PWM开发SG90
简介
PWM，英文名Pulse Width Modulation，是脉冲宽度调制缩写，它是通过对一系列脉冲的宽度进
行调制，等效出所需要的波形（包含形状以及幅值），对模拟信号电平进行数字编码，也就是说通
过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化，占空比就是指在一个周期内，信号处于高电平的
时间占据整个信号周期的百分比，例如方波的占空比就是50%
- 通过占空比编码模拟信号
- 占空比 一个周期内，高电平占据时长的百分比
如何实现PWM信号输出
- 通过芯片内部模块输出，一般观察手册或者芯片IO口都会标明这个是否是PWM口
如下图增强51，STC15w的CPU
- 如果没有集成PWM功能，可以通过IO口软件模拟，相对硬件PWM来说精准度略差
控制舵机
什么是舵机？
如下图所示，最便宜的舵机sg90，常用三根或者四根接线，黄色为PWM信号控制
用处：垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等
常见的有0-90°、0-180°、0-360°
- 怎么控制舵机
向黄色信号线“灌入”PWM信号 - PWM波的频率不能太高，大约50HZ，即周期=1/频率=1/50=0.02s，20ms左右
数据：
0.5ms-------------0度； 2.5% 对应函数中占空比为250
1.0ms------------45度； 5.0% 对应函数中占空比为500
1.5ms------------90度； 7.5% 对应函数中占空比为750
2.0ms-----------135度； 10.0% 对应函数中占空比为1000
2.5ms-----------180度； 12.5% 对应函数中占空比为1250
例如定时器需要定时20ms, 关心的单位0.5ms, 40个的0.5ms,初值0.5ms cnt++
20ms = 0.5ms * 40
3.编程实现
/*******************************************************
*********舵机黄色信号线接P1.1口，每隔2秒从0度到135度切换********
*************注意：初值不要算错，修改位置两个地方**************
*******************************************************/
#include <stdio.h>
#include <reg51.h>
#include<intrins.h>
sbit sg90_com = P1^1;
int cnt = 0;
int jd = 0;
void Timer0Init(void) //500微秒@11.0592MHz
{
AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x33; //设置定时初值
TH0 = 0xFE; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
EA = 1; //打开总中断 1开 0关
ET0 = 1; //打开定时器0中断
}
void Delay2000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 15;
j = 2;
k = 235;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay300ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 3;
j = 26;
k = 223;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
int main()
{
jd = 1;
sg90_com = 0;
Delay300ms();
Timer0Init(); //每爆表一次，就触发中断，硬件调用中断函数
while(1){
jd = 3;
cnt = 0;
Delay2000ms();
jd = 4;
cnt = 0;
Delay2000ms();
jd = 1;
Delay2000ms();
}
return 0;
}
void Timer0_Rountine() interrupt 1
{
cnt++;
TL0 = 0x33; //设置定时初值
TH0 = 0xFE; //设置定时初值
if(cnt < jd){
sg90_com = 1;
}else {
sg90_com = 0;
}
if(cnt == 40){
cnt = 0;
sg90_com = 1;
}
}
超声波测距
简介
超声波测距模块是用来测量距离的一种产品，通过发送和收超声波，利用时间差和声音传播速度， 计算出模块到前方障碍物的距离。
型号：HC-SR04
接线参考：模块除了两个电源引脚外，还有TRIG，ECHO引脚，这两个引脚分别接我们开发板的P1.5和P1.6端口
- 怎么让它发送波
Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
- 怎么知道它开始发了
Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波 怎么知道接收了返回波
Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了
- 怎么算时间
Echo引脚维持高电平的时间！ 波发出去的那一下，开始启动定时器 波回来的拿一下，我们开始停止定时器，计算出中间经过多少时间
- 怎么算距离
距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
时序图
#include <stdio.h>
#include <reg51.h>
#include<intrins.h>
//距离小于10cm,beep响，反之相反现象
sbit Trig = P1^5;
sbit Echo = P1^6;
sbit Beep = P1^2;
void Delay200us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
_nop_();
i = 89;
while (--i);
}
void Delay10us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 2;
while (--i);
}
void Timer0Init(void) //0微秒@11.0592MHz
{
AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x00; //设置定时初值
TH0 = 0x00; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
}
void Delay1000us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j;
_nop_();
i = 2;
j = 199;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
void Trigger_signal() //触发信号，让模块内部发波
{
Trig = 0;
Delay200us();
Trig = 1;
Delay10us();
Trig = 0;
}
int main()
{
double time;
double dis;
Beep = 1;
Timer0Init();
while(1){
Trigger_signal();
while(Echo == 0);
TR0 = 1; //定时器0开始计时
while(Echo == 1);
TR0 = 0; //定时器0停止计时
time = (TH0*256 + TL0)*1.085;//单位为us
dis = time*0.017; //这里换算为厘米了
if(dis < 10){
Beep = 0;
Delay1000us();
}else {
Beep = 1;
}
TL0 = 0x00; //设置定时初值
TH0 = 0x00; //设置定时初值
}
return 0;
}
/*十进制2左移1位，变成20。相当于乘以10
二禁止1左移1位，变成10（2）。相当于乘以2，左移8位，乘以2的8次方=256；*/
开盖垃圾桶
功能描述
检测靠近时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
发生震动时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
硬件说明
SG90舵机，超声波模块，震动传感器，蜂鸣器
接线说明
舵机控制口 P1.1；
超声波Trig接 P1.5 ,Echo接 P1.6 ；
蜂鸣器接 P1.2 口;
震动传感器接 P3.2`口(外部中断0)
源码
#include <stdio.h>
#include <reg51.h>
#include<intrins.h>
sbit Trig = P1^5;
sbit Echo = P1^6;
sbit Vibrate = P3^2; //震动传感器，有震动do口发送一个低电平
sbit sg90_com = P1^1;//舵机
sbit Beep = P1^2;//蜂鸣器
int cnt = 0;
int jd = 0;
int mark_vibrate = 0; //震动标志位
int jd_mark;
void Delay200us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
_nop_();
i = 89;
while (--i);
}
void Delay10us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 2;
while (--i);
}
void Delay200ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 2;
j = 103;
k = 147;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay2000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
_nop_();
i = 15;
j = 2;
k = 235;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Timer1Init(void) //0微秒@11.0592MHz
{
AUXR &= 0xBF; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x10; //设置定时器模式
TL1 = 0x00; //设置定时初值
TH1 = 0x00; //设置定时初值
TF1 = 0; //清除TF0标志
}
void Timer0Init(void) //500微秒@11.0592MHz
{
AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x33; //设置定时初值
TH0 = 0xFE; //设置定时初值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
EA = 1; //打开总中断 1开 0关
ET0 = 1; //打开定时器0中断
}
void EX0_Init()
{
EX0 = 1;//打开外部中断,1为允许
IT0 = 0;//设置外部中断的触发模式，下降沿或者低电平,0为低电平，1下降沿
}
void Beep_response()
{
Beep = 0;
Delay200ms();
Beep = 1;
}
void Init_SG90_0()
{
jd = 1;
cnt = 0;
sg90_com = 1;
}
void open_SG_90_90()
{
jd = 3;
if(jd_mark != jd){
cnt = 0;
Beep_response();
Delay2000ms();
}
jd_mark = jd;
}
void close_SG_90_0()
{
jd = 1;
cnt = 0;
jd_mark = jd;
Delay200ms();
}
void Trigger_signal() //触发信号，让模块内部发波
{
Trig = 0;
Delay200us();
Trig = 1;
Delay10us();
Trig = 0;
}
double GetDistance()
{
double time;
double dis;
TL1 = 0x00; //设置定时初值
TH1 = 0x00; //设置定时初值
Trigger_signal();
while(Echo == 0);
TR1 = 1; //定时器1开始计时
while(Echo == 1);
TR1 = 0; //定时器0停止计时
time = (TH1*256 + TL1)*1.085;//单位为us
dis = time*0.017; //这里换算为厘米了
return dis;
}
int main()
{
double Distance;
Timer1Init();
Timer0Init();
EX0_Init();
Beep = 1;
Init_SG90_0();
while(1){
Distance = GetDistance();
if(Distance < 10 || mark_vibrate == 1){
open_SG_90_90();
mark_vibrate = 0;
} else{
close_SG_90_0();
}
}
return 0;
}
void Timer0_Handle() interrupt 1
{
cnt++;
TL0 = 0x33; //设置定时初值
TH0 = 0xFE; //设置定时初值
if(cnt < jd){
sg90_com = 1;
}else {
sg90_com = 0;
}
if(cnt == 40){
cnt = 0;
sg90_com = 1;
}
}
void EX0_Handle() interrupt 0
{
mark_vibrate = 1;
}
/*十进制2左移1位，变成20。相当于乘以10
二禁止1左移1位，变成10（2）。相当于乘以2，左移8位，乘以2的8次方=256；*/