入门51单片机(STC8952RC)定时器、有关中断原理简述、寄存器设置与程序示例(包括流水灯和计时器)
目录
2.3 LED间隔1s闪烁示例程序代码(STC89C52RC)
1.单片机之定时器
定时器(也可以通过 = 0 变成计数器)首先是单片机中内部资源而不是外设,定时器用于在一段时间(根据时钟脉冲进行计数)后向系统发送中断,随后可以基于中断完成一系列操作,例如实功能的‘并发’。有以传统8051为代表的共性,也有不同特性,具体得参考单片机手册。
STC89C52RC单片机有3个定时器T1,T0,T2,其中T0,T1与传统8051完全兼容。T0有四种模式:模式0~模式3;T1定时器有三种模式:模式0~模式3。常用模式1(16位定时器/计数器)
模式0:13位定时器/计数器 模式1:16位定时器/计数器(常用) 模式2:8位自动重装模式 模式3:两个8位计数器
1.1 STC89C52RC定时器模式1工作流程
以计数器0(T0)为例,T1下的寄存器与结构一样的。
图1. T0模式1工作流程
1.1.1 计数部分
GATE能控制是否让外部INT0与TR0一起决定是否允许计数,还是让TR0单独决定(此时GATE=0)是否允许计数(是:TR0=1)。
T0计数的寄存器分为高位TH0和低位TL0,范围0000~FFFF,当脉冲再次到达计数再加一,溢出1到TF0,随即发送中断。
1.1.2 时钟部分
= 0 ,T0对系统时钟周期计数,当时钟(SYSclk)周期为12MHZ,分频12后为1MHZ,即1微妙计数一次,定时模式(实际STC89c52RC系统时钟为11.0592MHZ,分频12后,1.0815487778498微秒计数一次,那要计时1ms也就是计数924.6次)。
由于计数器能存储 65535 即 65535微秒,我们如果设计数寄存器初值64535,那等到65535差值1000,即过了1000微秒相当于1ms
= 1,对从P3_4输入的周期计数,相当于计算该口输入脉冲,即计数模式。
1.1.3 中断部分
中断系统是为使CPU具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的。
当CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求(例如当定时器计满溢出时),向cpu发送中断,希望cpu停下正在进行的工作(例如闪烁led),来完成其他操作(例如扫描按键)。当有多个中断,可规定每一个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应优先级别最高的中断请求。
图2. STC8952RC中断结构(接图1 TF0)
1.2 定时器T0、T1相关寄存器
T0与T1计数的寄存器都分为高位TH和TL,TCON与TMOD中,分为T0定时器和T1定时器,以T0为例。
1.2.1 TCOM寄存器
TF0:T0定时器溢出标志,当计数寄存器最高位溢出置1并发送中断,直到CPU响应中断置0
TR0:T0定时器运行控制位,单独决定或通过GATE与共同决定是否允许进行计数
IE0:外部中断请求位,同时也是位。
IT0:外部中断控制位
1.2.2 TMOD寄存器
GATE:决定是否让与TR0一起决策,置1就是让。
:置0为使用芯片时钟,定时器;置1为使用外输入频率为计数器。
(M1,M0)B=(模式几)D:(0,1)为(模式1)。
1.3 定时器与中断相关主要寄存器
1.3.1 IE中断使能寄存器:
EA = 0,屏蔽任何中断申请,EA =1,允许接受中断
EX0:EX0 = 1 允许外部中断0发送中断申请
ET0:ET0 = 1 允许T0发送中断申请
1.3.2 IP中断优先级控制寄存器:
对于STC89C52RC有4个优先级,所以还有IPH寄存器(里面含PX0H为)与IP配合使用 ,但如果只设置IP(IPH置零,其中自然PX0H也为0),则只有2个优先级,与传统8051单片机完全兼容。
我们主要关注IE和IP和TCNO定时器中断控制寄存器(这是经典8051单片机中断结构涉及寄存器,因为结构较简单,完全兼容于后续版本)。8051单片机有5个中断源,分别是2个外部中断源、2个定时器/计数器中断源和1个串行通信口中断源。STC8952RC 中8个断源。【1】
2.定时器及中断寄存器初始化与函数通用示例
2.1 T0定时器模式1初始化设置(T1类似)
2.1.1 手动编写初始化函数
void Timer0Init()
{
TMOD = TMOD&0xff00;//前四位为T1,为了不影响T1我们仅将后四位置零
TMOD = TMOD|0x01; //后四位(GATE,c/t反,M1,M0)设为(0001)=> 0x01,选则为模式1
TH0 = 64535/256;
TL0 = 64535%256;
TF0 = 0;
TR0 = 1;
//T0定时器中断相关寄存器初始化
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
2.1.2 利用stc-isp完成初始化函数
void Timer0Init()
{
TMOD = TMOD&0xff00;//前四位为T1,为了不影响T1我们仅将后四位置零
TMOD = TMOD|0x01; //后四位(GATE,c/t反,M1,M0)设为(0001)=> 0x01,选则为模式1
TH0 = 64535/256;
TL0 = 64535%256;
TF0 = 0;
TR0 = 1;
//T0定时器中断相关寄存器初始化
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
void Timer0_Init(void) //1毫秒@12.000MHz
{
//AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
//AUXR在新系列有这个,对于STCC8952系列没有,所以不用这行代码
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x18; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
//下面对于中断寄存器初始化三行代码为自己编写
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
2.2 中断相关子函数定义示例
当中断发生,程序从nain当前位置跳到下列的子函数,执行完后回到主程序main继续执行。Int0_Routine() interupt();为T0定时器计数溢出发出中断后跳转执行的子函数。
//T0定时器中断相关寄存器初始化
{
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
unsigned int T0Count = 0; //自定义的全局变量
void Timer0_Routine(void) interrupt 1 {
//确保下一次计数是从64535开始,能保证每发送一次中断时间为1微秒
TH0 = 64535/256; //也可以使用STC-ISP通过的定时器设置 TH0 = 0xFC;TL0=0x18;
TL0 = 64535%256;
T0Count++;//自定义的全局变量,用于计数中断次数,每次1ms,1000次为1s
if(T0Count == 1000)
{
//重新定时1s
T0Count = 0;
//中断后要执行的内容
}
}
2.3 LED间隔1s闪烁示例程序代码(STC89C52RC)
#include <REGX52.H>
void Timer0_Init(void) //1毫秒@12.000MHz
{
//AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式
//AUXR在新系列有这个,对于STCC8952系列没有,所以不用这行代码
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x18; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TF0 = 0; //清除TF0标志
TR0 = 1; //定时器0开始计时
//下面对于中断寄存器初始化三行代码为自己编写
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
int main()
{
Timer0_Init();
while(1)
{
}
}
void Timer0_Routine(void) interrupt 1 {
//将TBCount从全局变量改为静态变量,严谨一点,静态局部只能初始化一次
static unsigned int T0Count = 0;
//确保下一次计数是从64535开始,能保证每发送一次中断时间为1微秒
TH0 = 0xFC; //也可以使用STC-ISP通过的定时器设置 TH0 = 0xFC;TL0=0x18;
TL0 = 0x18;
T0Count++;//自定义的全局变量,用于计数中断次数,每次1ms,1000次为1s
if(T0Count == 1000)
{
//重新定时1s
T0Count = 0;
//中断后要执行的内容
P2_0 = ~P2_0; //以1s为间隔闪烁一号lED;
}
}
3 定时器中断实验程序
3.1 独立按键调节500ms流水灯
LED以500ms间隔向左或向右流水,向左向右通过按键1控制
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
/*建议使用模块化编程,将Delay1ms()、getKeyNum()、Timer0_Init()分开编写,在主函数
main()用头文件.H去引用*/
unsigned char KeyNum,LEDModel; //按键返回值,led流水方向
void Delay1ms(unsigned char xms);//可用于按键消抖
unsigned char getKeyNum();//检测按键按下并返回值
void Timer0_Init(void);//T0定时器模式1初始化
void main()
{
P2=0xFE;
Timer0_Init();
while(1)
{
KeyNum = getKeyNum();
if(KeyNum!=0)
{
if(KeyNum == 1)
{
LEDModel++;
if(LEDModel > 1)
LEDModel = 0;
}
}
}
}
/*中断响应函数,实现每500毫秒检测按键控制模式状态1还是0,*/
void Timer0_Routine() interrupt 1 {
static unsigned int T0Count = 0;
T0Count++;
TH0 = 0xfc;
TL0 = 0x18;
if(T0Count >= 500)
{
T0Count=0;
if(LEDModel == 1)
P2 = _crol_(P2,1);//_crol_()循环左移,在头文件INTRINS.H中
if(LEDModel == 0)
P2 = _cror_(P2,1);
}
}
void Timer0_Init(void)
{
TMOD &= 0xF0;
TMOD |= 0x01;
TL0 = 0x18;
TH0 = 0xFC;
TF0 = 0;
TR0 = 1;
EA = 1;
ET0 = 1;
PT0 = 0;
}
/*
返回哪个按键按下了
Delay1ms(10);while(P3_1==0);Delay1ms(10);实现消抖
*/
unsigned char getKeyNum() {
unsigned char keynum = 0;
if(P3_1==0){ Delay1ms(10);while(P3_1==0);Delay1ms(10);keynum=1;}
if(P3_0==0){ Delay1ms(10);while(P3_0==0);Delay1ms(10);keynum=2;}
if(P3_2==0){ Delay1ms(10);while(P3_2==0);Delay1ms(10);keynum=3;}
if(P3_3==0){ Delay1ms(10);while(P3_3==0);Delay1ms(10);keynum=4;}
return keynum;
}
/*1ms循环xms次*/
void Delay1ms(unsigned char xms) //@12.000MHz
{
while(xms--)
{
unsigned char i, j;
i = 2;
j = 239;
do
{
while (--j);
} while (--i);
}
}
3.2基于定时器中断模块化实现计时器
#include <REGX52.H>
#include <INTRINS.H>
#include "LCD1602.H"
#include "Delay1ms.h"//本实验没用到
#include "Timer0_Init.h"
//时分秒
unsigned int h,m,s;
void main()
{
Timer0_Init();
LCD_Init();
//在LCD1602上显示00:00:00
LCD_ShowNum(1,1,h,2);
LCD_ShowString(1,3,":");
LCD_ShowNum(1,4,m,2);
LCD_ShowString(1,6,":");
LCD_ShowNum(1,7,s,2);
while(1)
{
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1 {
static unsigned int T0Count = 0;
T0Count++;
TH0 = 0xfc;
TL0 = 0x18;
//当1s后
if(T0Count >= 1000)
{
T0Count = 0;
s++;
if(s==60)
{
s=0;m++;
}
if(m==60)
{
m=0;h++;
}
LCD_ShowNum(1,1,h,2);
LCD_ShowNum(1,4,m,2);
LCD_ShowNum(1,7,s,2);
}
}
图. 模块化项目文件目录