C51_day4:定时器与中断
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
1.1 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
1.2 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
思考：
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
1.3 定时器编程
相关寄存器：
(1)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
(2)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TCON
(1)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
(2)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
(3)定时器使用是有很多种模式的
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
(4)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）
(5)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
#include "reg52.h"
sbit led = P3^6;
void main()
{
int cnt = 0;
led = 1;
//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;
while(1){
if(TF0 == 1)//当爆表的时候，硬件会修改bit5(TF0)位上面的数据，改成1
{
TF0 = 0;//不用中断，必须软件清零
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
}
}
}
}1.4 定时器中断方式控制：寄存器TF位溢出会自动根据中断号调用T0定时器中断处理函数
#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
}
}2. PWM开发SG90
2.2 如何实现PWM信号输出
#include "reg52.h"
sbit sg90_con = P1^1;
int jd;
int cnt = 0;
void Delay2000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 15;
j = 2;
k = 235;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
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0.5出来
TL0=0x33;
TH0=0xFE;
//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()
{
Delay300ms();//让硬件稳定一下
Time0Init(); //初始化定时器
jd = 1; //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高电平
cnt = 0;
sg90_con = 1;//一开始从高电平开始
//每隔两秒切换一次角度
while(1){
jd = 3; //90度 1.5ms高电平
cnt = 0;
Delay2000ms();
jd = 1; //0度
cnt = 0;
Delay2000ms();
}
}
void Time0Handler() interrupt 1
{
cnt++; //统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1
//重新给初值
TL0=0x33;
TH0=0xFE;
//控制PWM波
if(cnt < jd){
sg90_con = 1;
}else{
sg90_con = 0;
}
if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
cnt = 0; //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
sg90_con = 1;
}
}
#include "reg52.h"
//距离小于10cm,D5亮，D6灭，反之相反现象
sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit D6 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
sbit Trig = P1^5;
sbit Echo = P1^6;
void Delay10us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 2;
while (--i);
}
void Time0Init()
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01;
TH0 = 0;
TL0 = 0;
//设置定时器0工作模式1，初始值设定0开始数数，不着急启动定时器
}
/*
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；*/
void startHC()
{
Trig = 0;
Trig = 1;
Delay10us();
Trig = 0;
}
void main()
{
double time;
double dis;
Time0Init();
while(1){
//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
startHC();
//2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
while(Echo == 0);
//波发出去的那一下，开始启动定时器
TR0 = 1;
//3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
while(Echo == 1);
//波回来的那一下，我们开始停止定时器
TR0 = 0;
//4. 计算出中间经过多少时间
time = (TH0 * 256 + TL0)*1.085;//us为单位
//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
dis = time * 0.017;
if(dis < 10){
D5 = 0;
D6 = 1;
}else{
D5 = 1;
D6 = 0;
}
//定时器数据清零，以便下一次测距
TH0 = 0;
TL0 = 0;
}
}
4. 本节项目感应开关盖垃圾桶
4.1 项目概述
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
按下按键时，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P2.0口; 震动传感器接P3.2`口(外部中断0)
4.2 编程实现
开发步骤：
1. 舵机和超声波代码整合舵机用定时器0超声波用定时器1实现物体靠近后，自动开盖，2秒后关盖
2. 查询的方式添加按键控制
3. 查询的方式添加震动控制
4. 使用外部中断0配合震动控制
#include "reg52.h"
sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit D6 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口
sbit SW1 = P2^1;
sbit Trig = P1^5;
sbit Echo = P1^6;
sbit sg90_con = P1^1;
sbit vibrate = P3^2;
sbit beep = P2^0;
char jd;
char jd_bak;
char cnt = 0;
char mark_vibrate = 0;
void Delay150ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 2;
j = 13;
k = 237;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay2000ms() //@11.0592MHz
{
unsigned char i, j, k;
i = 15;
j = 2;
k = 235;
do
{
do
{
while (--k);
} while (--j);
} while (--i);
}
void Delay10us() //@11.0592MHz
{
unsigned char i;
i = 2;
while (--i);
}
void Time0Init()
{
//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01;
//2. 给初值，定一个0.5出来
TL0=0x33;
TH0=0xFE;
//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 Time1Init()
{
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x10;
TH1 = 0;
TL1 = 0;
//设置定时器0工作模式1，初始值设定0开始数数，不着急启动定时器
}
void startHC()
{
Trig = 0;
Trig = 1;
Delay10us();
Trig = 0;
}
double get_distance()
{
double time;
//定时器数据清零，以便下一次测距
TH1 = 0;
TL1 = 0;
//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
startHC();
//2. echo由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
while(Echo == 0);
//波发出去的那一下，开始启动定时器
TR1 = 1;
//3. 由高电平跳转回低电平，表示波回来了
while(Echo == 1);
//波回来的那一下，我们开始停止定时器
TR1 = 0;
//4. 计算出中间经过多少时间
time = (TH1 * 256 + TL1)*1.085;//us为单位
//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
return (time * 0.017);
}
void openStatusLight()
{
D5 = 0;
D6 = 1;
}
void closeStatusLight()
{
D5 = 1;
D6 = 0;
}
void initSG90_0()
{
jd = 1; //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高电平
cnt = 0;
sg90_con = 1;//一开始从高电平开始
}
void openDusbin()
{
char n;
jd = 3; //90度 1.5ms高电平
//舵机开盖
if(jd_bak != jd){
cnt = 0;
beep = 0;
for(n=0;n<2;n++)
Delay150ms();
beep = 1;
Delay2000ms();
}
jd_bak = jd;
}
void closeDusbin()
{
//关盖
jd = 1; //0度
jd_bak = jd;
cnt = 0;
Delay150ms();
}
void EX0_Init()
{
//打开外部中断
EX0 = 1;
//低电平触发
IT0 = 0;
}
void main()
{
double dis;
Time0Init();
Time1Init();
EX0_Init();
//舵机的初始位置
initSG90_0();
while(1){
//超声波测距
dis = get_distance();
if(dis < 10 || SW1 == 0 || mark_vibrate == 1){//如果小于10厘米,或者sw1按键被按下
//开盖，灯状态，D5亮
openStatusLight();
openDusbin();
mark_vibrate = 0;
}else{
//关盖，灯状态，D5灭
closeStatusLight();
closeDusbin();
}
}
}
void Time0Handler() interrupt 1
{
cnt++; //统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1
//重新给初值
TL0=0x33;
TH0=0xFE;
//控制PWM波
if(cnt < jd){
sg90_con = 1;
}else{
sg90_con = 0;
}
if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
cnt = 0; //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
sg90_con = 1;
}
}
void Ex0_Handler() interrupt 0
{
mark_vibrate = 1;
}