51单片机定时器

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

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

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
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

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-bQ1IkIGf-1690308788500)(C:\Users\xie19\Pictures\Camera Roll\屏幕截图 2023-07-22 034824.png)]

加一经过多长时间

当晶振频率是11.0592MHz的时候，等于11059.2KHz = 11059200Hz

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vXQ44gxC-1690308788501)(C:\Users\xie19\Pictures\Camera Roll\屏幕截图 2023-07-22 045657.png)]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

3.定时器编程

4.定时器中断方式控制

4.1中断寄存器

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TWiyEJNF-1690308788502)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-22 152937.png)]

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

ET0中断允许要置一 ET0 = 1
EA总中断要置一 EA = 1

硬件内部设计逻辑如下图：[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mxs8MLXE-1690308788502)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-22 153046.png)]

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"
#include "intrins.h"sbit led=P3^7;
sbit led1=P3^6;int cnt=0;//爆表次数void Delay500ms()		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 4;j = 129;k = 119;do{do{while (--k);} while (--j);} while (--i);
}void Time0Init()
{//1.配置定时器0工作模式为16位计时TMOD=0x01;//2.给初值10msTL0=0x00;TH0=0xDC;//3.开始计时TR0=1;TF0=0;//打开定时器0中断ET0=1;//打开总中断EA=1;    }void main()
{led=1;//一上电让Led灯灭    Time0Init();while(1){led1=0;Delay500ms();led1=1;Delay500ms();       }       
}void Timer0Handler()   interrupt 1
{cnt++;//统计爆表的次数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1sled=!led;//每经过1s，翻转led的状态}                       }

5.PWM开发SG90

5.1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%.

脉冲宽度调制
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

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5.2控制舵机

5.2.1. 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

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-x1hHPT7L-1690308788503)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-24 003214.png)]

5.2.2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

定时器需要定时20ms, 关心的单位0.5ms, 40个的0.5ms,初值0.5m cnt++

1s = 10ms * 100

20ms = 0.5ms * 40

5.2.3编程实现

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-sdBdNXHW-1690308788503)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-24 003331.png)]

/*******************************************************
*********舵机黄色信号线接P1.1口，每隔2秒从0度到90度切换********
*************注意：初值不要算错，修改位置两个地方**************
*******************************************************/
#include "reg52.h"
#include "intrins.h"int jd;
int cnt=0;//爆表次数
sbit sg90_con=P1^1;void Delay500ms()		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 4;j = 129;k = 119;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 Time0Init()
{//1.配置定时器0工作模式为16位计时TMOD=0x01;//2. 给初值，定一个0.5出来TL0 = 0x33;		//设置定时初值TH0 = 0xFE;//3.开始计时TR0=1;TF0=0;//打开定时器0中断ET0=1;//打开总中断EA=1;    }void main()
{Delay500ms();//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;cnt=0; Delay2000ms();jd=1;cnt=0; Delay2000ms();       }       
}void Timer0Handler()   interrupt 1
{cnt++;//统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1TL0 = 0x33;		//设置定时初值TH0 = 0xFE;//控制PWM波  if(cnt<jd){sg90_con=1;}else{sg90_con=0; }       if(cnt==40)//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1ssg90_con=1;}                       }

6.超声波测距

6.1简介

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

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1WOOilDF-1690308788504)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-24 003548.png)]

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。

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

6.2超声波的时序图

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OYYtO6AC-1690308788504)(C:/Users/xie19/Pictures/Camera Roll/屏幕截图 2023-07-24 003750.png)]

6.3超声波测距代码实现

#include "reg52.h"sbit D5=P3^7;
sbit D6=P3^6;
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;		//设置定时器模式TH0 = 0;TL0 = 0;
}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信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波while(!Echo);//波发出去的那一下，开始启动定时器TR0=1;   //3.Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了while(Echo);//波回来的拿一下，我们开始停止定时器TR0=0;//4.算时间 time=(TH0*256+TL0)*1.085;//5.算距离    dis=time*0.017;if(dis < 10){D5=0;D6=1; }else{D5=1;D6=0; }TH0=0;TL0=0;}    
}

7.感应开盖垃圾桶

7.1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)

7.2编程实现

开发步骤：

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
查询的方式添加按键控制
查询的方式添加震动控制
使用外部中断0配合震动控制

代码：

#include "reg52.h"
#include "intrins.h"sbit D5       =P3^7;
sbit D6       =P3^6;
sbit Trig     =P1^5;
sbit Echo     =P1^6;
sbit sw1      =P2^1;
sbit sw2      =P2^0;
sbit virbrate =P3^2;
sbit sg90_con =P1^1;
sbit beep     =P2^0; char jd_bak;
int jd;
int cnt=0;//爆表次数
int mark_virbrate=0;void Delay10us()		//@11.0592MHz
{unsigned char i;i = 2;while (--i);
}void Delay150ms()		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j, k;_nop_();i = 2;j = 13;k = 237;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 Time0Init()
{//1.配置定时器0工作模式为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;		//设置定时初值TH0 = 0xFE;//3.开始计时TR0=1;TF0=0;//打开定时器0中断ET0=1;//打开总中断EA=1;    }void Time1Init()
{TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式TMOD |= 0x10;		//设置定时器模式TH1 = 0;TL1 = 0;
}void ET0_Init()
{EX0=1;IT0=0;  
}void startHC()
{Trig=0;Trig=1;Delay10us();Trig=0;}double getDistance()
{double time;TH1=0;TL1=0;//1.Trig ，给Trig端口至少10us的高电平startHC();//2.Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波while(!Echo);//波发出去的那一下，开始启动定时器TR1=1;   //3.Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了while(Echo);//波回来的拿一下，我们开始停止定时器TR1=0;//4.算时间 time=(TH1*256+TL1)*1.085;//5.算距离    return (time*0.017);}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 openStatusLight()
{D5=0;D6=1; 
}void closeStatusLight()
{D5=1;D6=0; }void openDusbin()
{char n;jd=3;if(jd_bak!=jd){     cnt=0;beep=0;for(n=0;n<2;n++)Delay150ms();beep=1;    Delay2000ms();} jd_bak=jd;    
}void closeDusbin()
{jd=1;jd_bak=jd;cnt=0; Delay150ms();  
}void  main()
{double dis;Time0Init();Time1Init();ET0_Init();     initSG90_0();while(1){    dis=getDistance();if(dis < 10 || sw1==0 || mark_virbrate==1){openStatusLight();openDusbin(); mark_virbrate=0; }else if(sw2==0){closeStatusLight();closeDusbin(); }}    
}void Timer0Handler()   interrupt 1
{cnt++;//统计爆表的次数. cnt=1的时候，报表了1TL0 = 0x33;		//设置定时初值TH0 = 0xFE;//控制PWM波  if(cnt<jd){sg90_con=1;}else{sg90_con=0; }       if(cnt==40)//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1ssg90_con=1;}                                    
}void ET0_handler()  interrupt 0
{mark_virbrate=1;
}