Proteus单片机仿真技术:定时器原理和程序设计

我们已经实现了用多位数码管计数显示的问题。以下，我们来研究定时计数的问题，即显示时间的问题。在单片机中具有定时器的功能，当然，需要编程才能实现定时，并且有一点复杂。与前面介绍的外部中断功能一样，也是通过设置寄存器来规定单片机状态的。在介绍外部中断时，我们已经知道，定时／计数的中断编号是1和3，即定时／计数中断处理程序的头部必须是interrupt 1或interrupt 3。除此之外，还需要知道什么呢？我们先看一下单片机定时器的结构如图6-3所示。

1）内设2个16位可编程定时／计数器T0，T1；

2）具有计数方式和定时方式；

3）4种工作模式。

图6-3 单片机定时器结构图

再看一下中断请求控制寄存器TCON的定义见表6-2。

表6-2 中断请求控制寄存器TCON的定义

1）高4位定时计数，低4位外部中断。

2）TF1：当T1被允许计数后，从初值开始加1计数，至最高位溢出，TF1置1，表示中断请求。CPU响应中断请求后对TF1清零。

3）TR1：定时计数器控制位，TR1=1启动T1运行，TR1=0时则T1停止运行。

4）TF0：T0溢出标志，意义同TF1。

5）TR0：T0运行控制位，意义同TR1。

工作方式控制寄存器TMOD的定义见表6-3。

表6-3 工作方式控制寄存器TMOD的定义

1）TMOD高4位对T1，低4位对T0；

2）M1，M0：工作方式选择；

3）C／T：计数／定时方式选择位；

■ C／T=1对外部事件脉冲计数，负脉冲有效；

■ C／T=0对片内机器周期脉冲计数，作定时器；

4）GATE：门控位；

■ GATE=0只受TCON中TR的控制；

■ GATE=1同时受TR和外中断输入信号双重控制；

例1：设置定时器T1，工作方式1

TMOD=0x10；

例2：设置定时器T0，工作方式2

TMOD=0x02；

工作方式选择列表见表6-4。

表6-4 工作方式选择

1）工作方式0：13位计数结构，TH全部8位，TL低5位，TL的高3位未使用。中断后计数清零，需重新设置。

2）工作方式1：16位计数结构，TH和TL均为8位。中断同上。

3）工作方式2：具有自动装载功能，TL0为计数器，TH0为预置寄存器，计数结构只有8位。(www.xing528.com)

4）工作方式3：2个独立的8位计数器，TL0既可作计数器，也可作定时器。TH0只能作定时器。

要使用定时器，首先要计算定时器的初值，计算公式和一般方法如下：

1）T（初值）=2^N－定时时间／机器周期时间

2）N与工作方式有关

■ 方式0 N=13

■ 方式1 N=16

■ 方式2、3 N=8

3）1机器周期时间=12／fosc=12／12MHz=1μs

例：晶振12MHz，求方式1，T0定时0.2ms初值

2¹⁶－200／1=65536－200=FF38H

则，高位TH0=FFH，低位TL0=38H

看了以上材料，你是否觉得定时器太复杂了。不要着急，看一下实例，然后对照前面介绍的表格，很快就能熟悉它的用法。

例：用T0，方式1，计时0.05s，设计一个发光二极管闪烁（0.05s开关一次）程序。

计算初值

■ 高位TH0=-50000／256；

■ 低位TL0=-50000％256；

为什么不用2¹⁶－50000呢？因为-50000的补码等于2¹⁶－50000

定时计数器0的中断号为1，所以，定时器的中断处理子程序头部为

■ Void intsrv1（void）interrupt 1 using 1

■ 中断后需重新定义初值（方式0，1）

主程序和中断处理子程序如下：

这个程序定义了一个发光二极管引脚LED。在主程序中设置定时器寄存器参数，首先是开总允许中断EA=1和分允许中断ET0=1（定时器0中断）。然后设置定时器工作方式TMOD=0x01，即T0工作方式1。接着是设置定时器T0的初值，高八位TH0和低八位TL0。这里采用前面介绍的数字分离技术，因为8位2⁸=256，所以高8位用-5000／256得到，低8位用-5000％256得到。其中-5000与2¹⁶-5000结果是一样的。最后是启动定时器0即TR0=1，停止定时器就是TR0=0。然后，主程序就进入一个无限循环。等待定时到，执行中断处理子程序。因此，主程序中没有什么动作，所有操作都是定时到后中断处理子程序进行的操作，即重新定义初值（因为工作方式1定时到后初值自动消失，需要重新定义），和改变发光二极管引脚的电平，使它闪烁。

下面我们就操作电路，编译执行这个程序。元器件列表见表6-5。

表6-5 元器件选择列表

图6-4 0.05s闪烁一次

编译程序，在单片机上加载程序，可看到发光二极管0.05s的闪烁，如图6-4所示。由于间隔时间很短，发光二极管闪烁的很快。如何能使得间隔时间长一点呢？这就需要把定时器初值设的大一点，但是，最大也不能超过2¹⁶，即65536，也就65536μs=0.065536s。如果要设置成1s闪烁一次该怎么办呢？

显然，定时器初值设置成1s是不可能的，只有另外设置变量来延长定时时间。我们修改一下中断处理程序如下：

在程序头部加上一个全局变量t，定义为unsigned char t；，作为中断子程序的中间变量。每次定时器时间到，处理中断时，给变量t加1，若t=20，就是0.05s×20=1s。即每次0.05s时间到中断时并不执行发光二极管电平取反，直到20次时，就是1s时，才执行一次。这样就实现了定时1s的功能。重新编译程序，执行仿真运行，看是不是1s闪烁一次？