本帖最后由 304301959 于 2012-8-18 15:06 编辑

     之前发表过一个闹钟帖子——http://www.amobbs.com/thread-5491395-1-2.html，一直有个问题没有解决：闹钟过几个小时延时几秒钟。后来在eehome看到了定时器的解读，算是很精确了，所以把这个分享给新手朋友们！通过软件会更容易理解，请在下方下载！
     今天结合救火车单片机实验室编写的小软件《定时器时间计算工具1.0》，来讲述定时器的工作过程。我编这个小软件尽可能的模拟了51的定时器结构，相信你用过以后，一定会加深对定时器的理解。

一、定时器相关寄存器
与定时器有关的寄存器都在下面了。
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
这个不用说了吧

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
晶振或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)。

控制端的开启条件是TR0&(~GATE0 | INT0)。
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。在任何一本51书中的定时器部分都有详述。也可以使用本文配套的小软件，来体会控制端的逻辑。GATE=1的这种用法，我以前也没有注意过，在整理本文时才发现的。这也是我最新的学习收获。

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。这部分很有趣，你可以使用演示软件研究。
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。

开启和关闭定时器控制端，你可以点击小软件来体会逻辑关系。
中断服务程序：如果中断条件都允许，程序跳转到中断服务程序。
ORG 0000
AJMP Main
ORG 000BH
LJMP Tim0
ORG 100H
Main:
MOV SP,#30H
MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#0EEH
MOV TL0,#00H
SETB ET0
SETB EA
SETB TR0
WHILE:
。。。主程序
LJMP WHILE

TIM0:;TIMER0中断服务程序
PUSH  ACC
PUSH  PSW
MOV TH0,#0EEH
。。。其他程序
POP  PSW
POP  ACC
RETI


#include <reg51.h> //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
}
}







顺便把其他中断源的向量表也写出来。
中断源                                  汇编语言                                C语言   
                                    中断向量            例子        中断序号                  例子   
外部中断0（INT0）    0003H      ORG 0003H        0                void _INT0() interrupt 0 using 1   
定时器T0中断              000BH      ORG 000BH        1                void _T0() interrupt 1 using 1   
外部中断1（INT1）    0013H      ORG 0013H        2                void _INT1() interrupt 2 using 1   
定时器T1中断              001BH      ORG 001BH        3              void _T1() interrupt 3 using 1   
串行口中断                  0023H      ORG 0023H        4              void _UART() interrupt 4 using 1   
定时器T2中断              002BH    ORG 002BH          5              void _T2() interrupt 5 using 1   

定时器例程之一：精确定时1秒钟
我使用的硬件是救火车单片机工作室的JHC-51-A型学习板。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个机器周期。晶振是11.0592M时，最长溢出时间是71111.1111111111微秒，远远不够1秒，所以我把定时器溢出时间定成5毫秒。在定时器工具中输入5000，点 [计算TH0 TL0] 计算出 TH0 = 0xEF ,TL0 = 0x00.溢出时间是5毫秒，相当1秒的200分之一。

在定时器工具中输入5000，点 [计算TH0 TL0] 计算出 TH0 = 0xEF ,TL0 = 0x00.溢出时间是5毫秒，相当1秒的200分之一。在程序中声时一个外部变量，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。
有很多朋友会有这样的疑问，这样做的1秒钟到底准不准？有多大误差？
我可以负责任的告诉你，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。研究出这个用法以后，着实让我兴奋了好长时间。呵呵。
    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，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
这也是JHC-51-A的实验6-1的内容。
以下是部分程序
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，报时声音次数相应减 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
}