文章框架
前言
好久不《扯单》了！今儿来一发应用篇：用定时器和数码管做一个单十六进制位的计时器。从去年六月底辞职到现在已经过去半年多了，这方面的东西好像也扔的七七八八了（哭笑）。最近考驾照，需要花半天的时间练车，另半天的时间就是复习，然后总结到这里给需要的朋友参考。我在公司的项目是关于智能仓拣的，为了省成本选择51单片机，为了通信方便也用到了无线通信。所以我的《扯单》系列的第一周目会扯到ESP8266的无线通信部分（对物联网感兴趣的朋友有福，可慢慢等我更新）。
今天这部分也算是对《扯会儿单片机开发：中断》的一个应用，顺便也用到了数码管，都是很基本的东西。下一步写通信，先有线的串口通信，我会配合LCD做示范。然后就是一周目BOSS：无线网络(Wi-Fi)通信。
嗯，总之我目前是这么打算的，到时候会不会这样我就不知道了哈（任性到不能自己）。好，下面开始今天的正文。
知识点
数码管（7-Segment Display）
图片来源于百度
简介
我觉得看完图片我也不用做什么介绍，大家应该都见过这东西，最多最多可能就是不知道它叫数码管。
数码管的本质是几个并联的发光二极管（LED）。如果不熟悉发光二极管在单片机中应用的可参考文章：《51单片机实战：Proteus、Keil入门及点亮一个虚拟LED》
本篇应用了上图的七段一位数码管，也就是说，它本质上就是由七个发光二极管并联起来组成的。虽说上图的1位数码管是有小数点的，你可以理解为那是第八个LED。但是本篇运用的是Proteus中模拟的数码管，并没有那个小数点，看到后面你就知道啦，但要注意区分。
分类
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共阳（Common Anode）
Proteus模拟元件：7SEG-COM-ANODE
如图就是Proteus中模拟的共阳数码管，上面单独的那个接线是7个数码管共同的阳极接线，左边七个接线是它们各自的阴极接线，所以你也就理解了“共阳”就是他们的阳极是在一起的。
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共阴（Common Cathod）
Proteus模拟元件：7SEG-COM-CATHODE
与共阳同理，下面单独的那个接线是7个数码管共同的阴极接线，左边七个接线是他们各自的阳极接线，“共阴”就是他们的阴极是在一起的。
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BCD（Binary Coded Decimal Display）
Proteus模拟元件：7SEG-BCD
这个就比较特殊了，它是四个接线（分别对应十进制数字的8、4、2、1）。他只能显示十六进制的0~15（详细请自查阅二进制、十进制、十六进制的转换，这里不作讨论），也就是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b（大写的没法区分）、C、d（大写的没法区分）、E、F。所以如果只作上述十六进制数字的表示，这个操作起来最方便，但是没有灵活性，不像共阳和共阴的可以表示很多鬼畜的东西出来。
演示
你看了BCD可能还清楚要怎么给它数据，但共阳共阴的哪知道它哪个接线对应哪个LED啊？
好，我给你图，有点丑别太在意：
解释一下哈，这是我用平板画的，圈里面的数字对应的就是上面 分类中共阳和共阴数码管左侧接线从上到下的次序。旁边的八位二进制数字是代表哪一位控制哪一个LED（第八位没用。共阳0亮1灭，共阴0灭1亮）。
下面用Proteus + Keil（若不会使用详见：《 51单片机实战：Proteus、Keil入门及点亮一个虚拟LED》）做一个小程序给大家演示一下三者的区别。
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电路
电路
其中左侧的是BCD（Proteus模拟元件：7SEG-BCD），右上为共阳（Proteus模拟元件：7SEG-COM-ANODE），右下为共阴（这个是不带共阴接线的，接起来比较简单，带接线的接起来有点麻烦，但原理一样。Proteus模拟元件：7SEG-DIGITAL）。
代码
#include
#define VALUE 0x04 //对应的二进制为：0000 0100
void main() {
P0 = VALUE; //连接电路中的共阳数码管
P1 = VALUE; //连接电路中的BCD
P2 = VALUE; //连接电路中的共阳数码管
while(1); //让单片机运行卡在这里，为了一直运行，不然数码管都会灭掉，大家以后写程序也要注意
}
#define为预编译指令中的宏定义指令，只由编译器解释，译为将文中所有的VALUE替换为0x04。关于其二进制0000 0100可以回头看一下那个丑不拉几的草图。
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效果
效果
可以看出共阳和共阴都是对LED亮灭的操作，且正好相反。而BCD可以直接解读你给的数字。所以如果我们用共阳或共阴的数码管显示信息，就需要在代码中制作一个编码表。
定时器/计数器
简介
首先，“定时器/计数器”说的是一个东西，因为它既能计时也能计数。其次，它与数码管不一样，不是独立出来的配件，而是存在于单片机内部的一个独立的硬件部分，依赖晶振产生固定的时间间隔，产生了一定量的固定时间间隔后会引发定时器中断（参见：《扯会儿单片机开发：中断》），从而将其产生的时间信息传送给由CPU执行的主程序中。
相关寄存器
- TMOD
TMOD为定时器/计数器工作方式寄存器，用于确定其工作方式和功能选择。
字节地址：89H，不能位寻址，reg52.h中已定义，单片机复位时全部清零。
| 位序号 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位符号 | GATE | C/T | M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 |
你会发现,低四位和高四位格式是一样的，因为低四位（03）用于设置定时器0，高四位（47）用于设置定时器1。设置的内容都是GATE、C/T、M1、M0。
| GATE | C/T | M1M0 |
|---|---|---|
| 门控制位 | 计数器还是定时器 | 工作方式 |
| 0：仅受TCON的TR位控制。1：由TR和外部中断一起控制。 | 0：定时器。1：计数器 | 见下表 |
| M1 | M0 | 工作方式 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 方式0，为13位定时器/计数器 |
| 0 | 1 | 方式1，为16位定时器/计数器 |
| 1 | 0 | 方式2，8位初值自动重装的8位定时器/计数器 |
| 1 | 1 | 方式3，仅适用于T0，分成两个8位计数器，T1停止计数 |
- TCON
TCON为定时器/计数器控制寄存器，用于控制其启动、停止，标志其溢出和中断情况。
字节地址：88H，能位寻址，reg52.h中已定义，单片机复位时全部清零。
| 位序号 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位符号 | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
高八位与其运行和溢出有关，第八位与外部中断有关。
高八位中：
| TF | TR |
|---|---|
| 溢出标志位 | 运行控制位 |
| 溢出时，由硬件置1 | 1：启动定时器 |
TF0和TR0对应定时器0，TF1和TR1对应定时器1。
低八位中：
| IE | IT |
|---|---|
| 外部中断请求标志 | 外部中断触发方式选择位 |
IE0与IT0对应外部中断0，IE1与IT1对应外部中断1。因为此例与这里无关，不作详细介绍，有兴趣请自查资料。
初值
简介
定时器的实质是，由机器频率向一个16位寄存器累加，累加满溢出时触发中断。为了产生一个我们想要的时间间隔，比如说1s，所以我们要在这个寄存器里设定一个初值，以至于让它在这个初值上累加可以产生一个1s的倍数。这样我们就得到了稳定的时间间隔。
这个寄存器分为TH（高八位）和TL（低八位）。所以我们需要把计算好的初值分成两部分分别放入TH和TL。过程
首先，我们通过单片机的晶振频率得知其时钟周期，再尤其乘以12得到机器周期。每一个机器周期在寄存器内+1，直到加满溢出产生中断。例子
若单片机频率为12Mhz，其时钟周期就是1/12μs，机器周期为1μs，也就是每1μs寄存器+1。16位的寄存器加到溢出最多需要(2^16)-1=65535μs，溢出也需要一个机器周期，所以总共要65536μs。但这个值太别扭，和我们要的1s没什么关系。我们最好让它记50000μs产生一次中断，所以其初值就设为65536-50000=15536。但我们还要将这个值分别放在高八位和低八位，所以要将这个十进制数，转换为4位十六进制数再分开赋值。
十进制计算法：TH = 15536/256;TL = 15536%256;，进制计算问题这里不细讨论。
这样的话，每50ms就会产生一次中断。我们只要用程序判断其中断20次就记1s。
电路
这里开始进入今天实践正题，虽说电路和上面知识点的电路是一样的，但要记得把单片机的时钟频率（Clock Frequency）要调成12MHz。
代码
代码部分我分为两个部分，一个是自定义的关于数码管编码表的头文件7seg.h，另一个是主程序源代码文件main.c
本例要实现的是在12MHz的时钟频率下，每隔一秒数码管显示的数字加一。
7seg.h
#ifndef __7SEG_H__
#define __7SEG_H__
//共阳数码管的十六进制数编码表
unsigned char code hexForCommonAnode[] = {
0x40, 0x79, 0x24, 0x30,
0x19, 0x12, 0x02, 0x78,
0x00, 0x10, 0x08, 0x03,
0x46, 0x21, 0x06, 0x0e
};
//共阴数码管的十六进制数编码表
unsigned char code hexForCommonCathode[] = {
0x3f, 0x06, 0x5b, 0x4f,
0x66, 0x6d, 0x7d, 0x07,
0x7f, 0x6f, 0x77, 0x7c,
0x39, 0x5e, 0x79, 0x71
};
#endif
main.c
#include
#include <7seg.h> //包含自定义的编码表头文件
unsigned char THx = (65536-50000)/256; //存储高八位寄存器初值的临时变量
unsigned char TLx = (65536-50000)%256; //存储低八位寄存器初值的临时变量
unsigned char counter = 0; //用于记录产生中断的次数
unsigned char digit = 0; //用作编码表索引
//初始化函数：用于初始化各种参数
void init() {
TMOD = 0x01; //设置定时器0，GATE = 0, C/T = 0 , M1M0 = 01(方式1,16位定时器/计数器)
//赋初值
TH0 = THx;
TL0 = TLx;
EA = 1; //中断总闸·开！
ET0 = 1; //定时器0中断·开！
TR0 = 1; //定时器0·运行！
}
//刷新函数：每调用一次就更新一次数码表的显示方式。
void refresh(){
counter = 0; //中断计数器清零
P0 = hexForCommonAnode[digit]; //根据索引找编码表，将显示方式的二进制位丢给共阳数码管
P2 = hexForCommonCathode[digit]; //根据索引找编码表，将显示方式的二进制位丢给共阴数码管
P1 = digit; //索引就是要显示的那个数字，可直接丢给BCD显示出来
//数满后索引（数字）清零
if(++digit >= 16)
digit = 0;
}
//主函数
void main() {
init(); //初始化
refresh(); //先把0显示出来
while(1); //卡住
}
//定时器0的中断函数：由定时器中断自动调用，你只需要写好中断后要怎么处理就好
void timeInt_T0 () interrupt 1 {
//每中断一次都要重新赋初值
TH0 = THx;
TL0 = TLx;
//记够20次中断后，刷新显示
if(++counter == 20)
refresh();
}
效果
结语
好了，今天就《扯单》到这里，下次不出意外的话就开始扯串口通信了。如果你对本文有什么感想和意见，欢迎在评论区畅所欲言！关于深度的话，我会慢慢加，不过也是在力所能及的范围内，毕竟只是个软工狗，还请谅解。
本次实践文中加入了小部分的理论知识介绍和文章框架脑图，不知道大家喜不喜欢，有什么想法就在评论区告诉我。
参考资料
1.《51单片机C语言教程》，郭天祥 著，电子工业出版社