C51学习———定时器中断

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

1. ET0中断允许要置一 ET0 = 1
2. 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 
#include 
#include

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 
#include 
#include
//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 
#include 
#include

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；*/