51单片机精确定时

精确定时与计数

一、定时器相关寄存器

TCON的高4位

TF1 TR1 TF0 TR0

TF1（TCON.7）：定时器1的溢出中断标志位

TR1（TCON.6）：定时器1的运行控制位

TF0（TCON.5）：定时器0的溢出中断标志位

TR0（TCON.4）：定时器0的运行控制位

TMOD

GATE1 C/T1 M1 M0 GATE0 C/T0 M1 M0

定时器1 | 定时器0

TH0、TL0、TH1、TL1

中断允许控制寄存器IE中的三位。

ET0(IE.1)、ET1(IE.4)、EA(IE.7)

定时器的结构（以T0为例），把定时器分为六个部分来研究：

脉冲源控制端计数器中断请求位中断允许控制中断服务程序

晶振T0 TH0、TL0 TF0 ET0 EA void Tm0() interrup1 using 1

脉冲源：用作定时器时，取晶振作为脉冲源。每12个振荡周期（即一个机器周期）计数器（即TH0、TL0）加一。用作计数器时T0脚出现下降沿（管脚从1到0）跳变时，计数器加一。定时器和计数器的区别就是脉冲源不同，除此之外其他的工作过程完全相同。

配置TMOD的C/T0可以选择脉冲源。置0是定时器，置1是计数器。

控制端：相当于一个开关，开关打开时，脉冲源的信号才能传到计数器（TH0，TL0）中，计数器会不断增一。关闭这个开关，脉冲源的信号不能使计数器（TH0，TL0）增一。控制端的开启和关闭状态由TR0、GATE0和INT0脚电平决定。控制端的开启条件是TR0&(~GATE0 | INT0)如下图。

一般情况下令TR0=1，GATE0=0开启控制端。TR0=0关闭控制端。当需要INT0引脚控制计数器时，令TR0=1，GATE0=1，这样INT0脚为高电平时计数，低电平时停止计数，这样可以很方便的测量脉冲宽度。

计数器，中断请求位：这里说的计数器是指TH0、TL0这两个寄存器。每收到一个脉冲源输出的脉冲，这个计数器就会增一。计数器计满溢出时，会置位TF0，产生中断请求。注意，这里只是产生中断请求，是否能够进入中断程序，还要由中断允许位决定。直接对TF0置位，也可以产生中断请求。

计数器TH0、TL0一共有四种计数方式：

方式0（M1=0 M0=0）13位计数器。它由TH0的8位和TL0的低5位构成。TL0大于0x1F时就向TH0进位。TH0计满溢出就向TF0置位请求中断。

方式1（M1=0 M0=1）16位计数器。与方式1差不多。由TH0的8位和TL0的8位构成。TH0计满溢出就向TF0置位请求中断

方式2（M1=1 M0=0）8位定时器。TL0计满溢出时，置位TF0请求中断，并且将TH0中的数值重新装入TL0中。

方式3（M1=1 M0=1）这个方式只有定时器0有，把定时器0当成两个8位定时器来用。定时器1没有方式3，如果设成方式3就相当于停掉了定时器1。

中断允许控制：上一步产生中断请求（TF0被置1），并不代表会响应中断。还要看中断允许控制位，这是一个开关，只有开关在开启状态，中断才会响应。每个中断源都有自己的分开关，比如T0的中断允许位是ET0，T1的中断允许位是ET1．还有一个总开总EA，它关闭时所有的中断都被禁止。必须是分开关和总开关都打开时，才能进入中断服务程序。

#include //11.0592M

void timer0() interrupt 1 using 1//5ms中断一次定时器中断处理函数

{

TH0=0xEE; //重置定时初始值

。。。其他程序

}

void main (void)

{

TMOD|=0x01; //选择定时器0，工作模式1，16位定时器

TH0=0xEE; //置定时初始值

TL0=0x00;

ET0=1; //开启定时器0中断允许，允许定时器0中断。

EA=1; //开启全局中断允许。允许所有中断

TR0=1; //开启控制端

while(1){。。。主程序}

}

其他中断源的向量表：

中断源 C语言

中断序号例子

外部中断0（INT0） 0 void _INT0() interrupt 0 using 1

定时器T0中断 1 void _T0() interrupt 1 using 1

外部中断1（INT1） 2 void _INT1() interrupt 2 using 1

定时器T1中断 3 void _T1() interrupt 3 using 1

串行口中断 4 void _UART() interrupt 4 using 1

定时器T2中断 5 void _T2() interrupt 5 using 1

定时器例程之一：精确定时1秒钟。

晶振频率11.0592M。用定时器0的工作方式1实验。因为工作方式1，最大的计数是65536（2^16）个机器周期。晶振是11.0592M时，最长溢出时间是71111.1111111111us=71ms，远远不够1秒，计算出TH0=0xEF,TL0=0x00。溢出时间是5毫秒，计200次中断，就是1秒。

unsigned char ms_5=0;

void timer0() interrupt 1 using 1//5ms中断一次定时器中断处理函数

{

TH0=0xEE; //重置定时初始值

if (++ms_5>=200)

{ ms_5=0; //程序每1秒钟进入这里一次。 }

}

主程序如下:

void main (void)

{

TMOD|=0x01; //选择定时器0，工作模式1，16位定时器

TH0=0xEE; //置定时初始值

TL0=0x00;

ET0=1; //开启定时器0中断允许，允许定时器0中断。

EA=1; //开启全局中断允许。允许所有中断

TR0=1; //开启控制端

到这里我们把定时器0做成了一秒钟的程序完成了。有误差，但可以控制到极其微小的程度。下面我们发析一下误差的产生，以及控制方法。

晶振的误差：我们的晶振一般误差都是20PPM的，百万分之二十。想提高精度，只能选择误差更小的晶振，但它毕竟不是为精确定时设计的，很难达到时钟芯片晶振的精度。

单片机中断系统的误差：定时器产生中断请求以后，并不一定能马上响应这个中断，单片机要把当前的指令执行完。51的指令是1到4个周期，如果赶上两周期指令，就会延误一个指令周期，最慢的情况会延误3个周期响应中断。这点误差倒是没什么关系。但是如果单片机正处理其他的中断（同级或更高级）。要等其执行完其他中断，再执行一条主程序指令，才会响应定时器0中断。因为程序千差万别，所以其他中断占用的时间，就没准儿了。更要命的是，这类影响是随机的，你根本无法纠正。看起来好像没有办法了，但是你深入研究定时器的工作原理以后，你会发现这个问题还是有可能解决的。请仔细看一下，我上面的中断程序，“TH0=0xEE;” 你是否注意到，我没有给TL0重新赋值。这可不是疏忽忘了。我们知道定时器只要开着，TH0和TL0就会不断的增一，增到FF FF，再增一就溢出，这时TF0被硬件置1（也就是中断请求）。我们要注意的就是不管定时器中断是否被响应，TH0和TL0仍然会不断增一，FF FF增一00 00 再增

一 00 01 再增一 00 02 。这就是我为什么要选择5毫秒作为定时长度的原因。因为TH0=EE TL0=00。最主要的就是TL0=00。定时器在溢出产生中断以后，不论响应还是不响应，TL0并不停止计数。虽然中断响应有可能被延迟，但是延迟的时间仍然被计算。延迟的时间在下一次中断时会“补上”。这就是只对TH0重赋值的原因。从理论上说，真正是一个微秒都不差。还有一点需要注意。其他的中断占用的时间太长，TL0增数超过256(2^8)，定时器中断响应时TH0已经大于0了，直接写TH0=0xEE;就有误差了．可以改成 TH0=TH0+0xEE；但这样也会有一点点问题，我们不在这里详细讨论。最好还是控制其他的中断占用时间不要超过240个机器周期。

每秒钟最后一次入中断的误差：原因和上面说的相同，误差在下一秒也会“补上”。

定时器例程之二：模拟时钟

void init_timer0(void)

{

//以下为初始化定时器

TMOD|=0x01; //选择定时器0，工作模式1：16位定时器

TH0=0xEE; //置定时初始值

TL0=0x00;

//初始化完毕。

ET0=1; //开定时器0中断，允许定时器0中断。

EA =1; //开全局中断。允许所有中断

TR0=1; //开始计数

}

unsigned char time_allow; //整点报时标志

unsigned char time_num; //报时的次数，

unsigned char fmq_times; //整点报时蜂鸣器声音维持时间计数unsigned char set_kk_times;

unsigned char ms5_times; //5ms中断计次

unsigned char hour,min,sec; //定义时，分，秒。

void timer0() interrupt 1 using 1 //5ms中断一次定时器中断处理函数

{

//重新置位计数初始值在工作方式1下，需要重新置位定时初始值，程序才会再一次进入中断，工作方式0,3也是如此，只有工作方式2不需要重新置位初始值。

TH0=0xEE; //置定时初始值

if(++ms5_times>=200) //5ms中断一次，计数200次达到1s

{

ms5_times=0;

dc1=0; //处理小数点点亮

sec++; //时钟秒+1

if(sec>=60) //秒计数达到60

{

sec=0;

min++; //分钟+1

if(min>=60) //分钟计数达到60

{

min=0;

hour++; //小时+1

if(hour>23) hour=0; //24小时制，计数达到24，清零 }

}

}

if(0==sec)

{if(0==min) //如果时间达到整点。允许报时功能

{if(hour>12) time_num=hour-12; //如果时间超过12点，报时声音次数减12 else if(0==hour) time_num=12; //如果时间为零点。报时声音为12次

else time_num=hour; //报时次数为时间值

time_allow=1; //报时允许标志置位 }

if(30==min) //如果时间达到半点，允许报时功能

{time_allow=1; //报时标志置位

time_num=1; //报时次数 1次 }}

if(1==time_allow) //如果报时允许

{if(fmq_times++>200)

{fmq_times=0;

spk=1; //蜂鸣器停止发声

time_num--; //报时次数减 1 }

if(100==fmq_times) spk=0; //蜂鸣器发声

if(0==time_num) time_allow=0;//报时结束清零报时标志位}

if(ms5_times==80) dc1=1; //处理小数点熄灭

if(set_kk_times++>200) set_kk_times=0;

disp_LED(display); //刷新数码管}