51单片机实战指南-定时器与数码管显示

定时器与数码管显示51单片机实战指南本章内容：51单片机的定时器/计数器基本知识1定时器/计数器工作方式2定时器/计数器的应用3数码管的显示原理及实现46.151单片机的定时器/计数器基本知识定时器是对单片机的内部时钟计数。计数器则是对外部输入事件进行计数。本质上都是计数，只是计数的对象不同。51基本型有2个16位加1计数器，T0和T1。6.1.1定时/计数器结构图6-1定时/计数器基本结构作为定时器使用时，是对单片机内部机器周期计数，因其内部频率为晶振频率的1/12，如果晶振频率为12MHz，则定时器每接收一个输入脉冲的时间为1μs。当用作对外部事件进行计数时，接相应的外部输入引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)，当检测到输入引脚上的电平由高跳变到低时，计数器加1。6.1.1定时/计数器结构1.工作方式寄存器TMOD(89H)工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。6.1.2特殊功能寄存器2.控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断，已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。6.1.2特殊功能寄存器6.2.2方式16.2定时器/计数器工作方式(方式1和2)6.2.3方式26.2定时器/计数器工作方式(方式1和2)6.3.1定时器/计数器的初始化1.初始化步骤在使用定时器的时候，应对它进行初始化编程。通常需要完成以下几个步骤：1)设置特殊功能寄存器TMOD，配置好工作方式。2)设置计数寄存器TH和TL的初值。3)定时/计数器在中断方式工作时，需编程IE寄存器，开CPU中断和源中断。4)设置TCON，通过TR0或TR1置1来让定时器启动计数。另外，如定时/计数器工作在查询方式时，则在程序执行过程中还需判断TCON寄存器的TF0位，监测定时器的溢出情况。6.3定时器/计数器的应用6.3.1定时器/计数器的初始化2.计数初值的计算如果设定定时器计数初值为X，机器周期为Tc，定时器定时时间为Td，则Td=(2n-X)Tc，那么定时器的初值为X=2n-Td/Tc得到X初值后，则可根据定时器的工作方式来装载TH与TL。TH=(65536-N)/256；TL=(65536-N)%256;或TH=-N/256;TL=-N%256;TH=TL=256-N;或TH=TL=-N;6.3定时器/计数器的应用【例6-1】如图6-6所示，P0.1口输出频率为0.5Hz的方波，为了便于观察，可以通过P0.1口接的LED灯的亮灭来观察现象，即LED亮灭各1s。6.3.2应用举例1.查询方式#include<reg52.h>/******端口定义*****************/sbitWave=P0^1;//位定义，Wave即代表P0.1sbitLSC=P1^7;//特殊功能寄存器的位定义，sbitLSB=P1^6;//3-8译码器的输入端，sbitLSA=P1^5;//控制三极管Q2~Q6的导通voidmain() //主函数{ unsignedcharcnt=0;//记录T0溢出次数 LSA=0; LSB=0; LSC=0;6.3.2应用举例 Wave=0; //初始化P1.0=0 TMOD=0x01; //设置定时器T0工作方式1 TL0=-18432/256; //计数器初值 TH0=-18432%256; TR0=1; while(1) //主循环 { if(TF0==1)//判断T0是否溢出 { TF0=0;//清零中断标志 TL0=-18432/256; //计数器初值 TH0=-18432%256;

6.3.2应用举例 cnt++; //计数值自加1 if(cnt>=50)//1s到？ { cnt=0;//计数值清零 Wave=~Wave;//Wave取反 } } }}6.3.2应用举例2.中断方式#include<reg52.h>//端口定义sbitWave=P0^1; sbitLSC=P1^7; sbitLSB=P1^6; sbitLSA=P1^5; unsignedcharcnt=0; 6.3.2应用举例voidmain() { LSA=0; LSB=0; LSC=0; Wave=0; TMOD=0x01; TL0=-18432/256; TH0=-18432%256; TR0=1; ET0=1; EA=1;//开中断 while(1);//模拟主程序其它工作} 6.3.2应用举例/*T0中断服务程序*/voidTimer0(void)interrupt1 //定时器T0中断响应{ TL0=-18432/256; TH0=-18432%256;

cnt++; if(cnt>=50) { cnt=0; Wave=~Wave; }} 6.3.2应用举例【例6-2】定时器T0外接按键KEY2用于模拟计数输入，工作于计数模式，当5个计数值满，P0.1口发光二极管取反。#include<reg52.h>sbit LED=P0^1; //位定义，LED即代表P0.1sbit LSA=P1^5; sbit LSB=P1^6; sbit LSC=P1^7; 6.3.2应用举例voidmain() { LSA=0; LSB=0; LSC=0; TMOD=0x06; //定时器T0工作方式2计数 TL0=-5; //计数器初值 TH0=-5; TR0=1; //启动定时器 ET0=1; //开中断 EA=1; while(1); //主循环} 6.3.2应用举例/*T0中断服务程序*/voidTimer0(void)interrupt1 //T0中断响应{ LED=~LED; //反向} 6.3.2应用举例脉冲宽度调制PWM(PulseWidthModulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种技术手段。就是调节一个周期中高电平所占的百分比，也就是调节占空比。比如可以通过调节占空比来控制直流电机的通电时间，以达到调速的目的，或通过调节占空比控制加热时间，进行温度控制等。 6.3.3用定时器实现PWM控制【例6-3】利用定时器T0产生PWM来控制P0口LED灯的亮度，原理图见图6-6所示。#include<reg52.h>sbit LSA=P1^5; sbit LSB=P1^6; sbit LSC=P1^7;unsignedcharHighRH=0; //高电平重载值的高字节unsignedcharHighRL=0;//高电平重载值的低字节unsignedcharLowRH=0; //低电平重载值的高字节unsignedcharLowRL=0; //低电平重载值的低字节voidConfigPWM(unsignedintfr,unsignedchardc);voidClosePWM();

6.3.3用定时器实现PWM控制voidmain(){ unsignedinti; EA=1;//开总中断 LSA=0; LSB=0; LSC=0; while(1) { ConfigPWM(100,10);//频率100Hz，占空比10% for(i=0;i<40000;i++); ClosePWM(); ConfigPWM(100,40);//频率100Hz，占空比40%

6.3.3用定时器实现PWM控制

for(i=0;i<40000;i++); ClosePWM(); ConfigPWM(100,90);//频率100Hz，占空比90% for(i=0;i<40000;i++); ClosePWM();//关闭PWM，相当于占空比100% for(i=0;i<40000;i++); }}/*配置并启动PWM，fr:频率，dc:占空比*/voidConfigPWM(unsignedintfr,unsignedchardc){ unsignedinthigh,low; unsignedlongtmp;

tmp=(11059200/12)/fr;//计算一个周期所需的计数值 high=(tmp*dc)/100;//计算高电平所需的计数值6.3.3用定时器实现PWM控制

low=tmp-high;//计算低电平所需的计数值 high=65536-high+12;//高电平的重载值并补偿 low=65536-low+12;//低电平的重载值并补偿 HighRH=(unsignedchar)(high>>8); //高电平拆分 HighRL=(unsignedchar)high; LowRH=(unsignedchar)(low>>8);//低电平拆分 LowRL=(unsignedchar)low; TMOD&=0xF0; //清零T0的控制位 TMOD|=0x01; //配置T0为模式1 TH0=HighRH; //加载T0重载值 TL0=HighRL; ET0=1; //使能T0中断 TR0=1; //启动T0 P0=0xff; //输出高电平}6.3.3用定时器实现PWM控制/*关闭PWM*/voidClosePWM(){ TR0=0; //停止定时器 ET0=0; //禁止中断 P0=0xff; //输出高电平}6.3.3用定时器实现PWM控制/*T0中断服务函数，产生PWM输出*/voidTimer0()interrupt1{ if(P0==0xff)//当前输出为高，装载并输出低电平 { TH0=LowRH; TL0=LowRL; P0=0x00; } else //当前输出为低时，装载并输出高电平 { TH0=HighRH; TL0=HighRL; P0=0xff; }}6.3.3用定时器实现PWM控制6.4.1数码管显示原理6.4数码管的显示原理及实现图6-8数码管的结构和原理6.4.1数码管显示原理6.4数码管的显示原理及实现表6-2数码管显示代码表【例6-4】利用图6-9所示电路，在数码管最低位显示字型“0”。6.4.2数码管静态显示静态显示原理#include<reg52.h>//端口定义sbitLSC=P1^7;//特殊功能寄存器的位定义，sbitLSB=P1^6;//3-8译码器的输入端，sbitLSA=P1^5;//控制三极管Q2~Q6的导通unsignedcharcodesmgduan[]=//共阳极的显示代码表0~9{0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};voidmain(){LSC=0;LSB=0;LSA=1;P0=smgduan[0];//显示代码经P0口输出while(1);}6.4.2数码管静态显示【例6-5】在上例基础上，在数码管最低位间隔一秒循环显示字型“0”~“9”。和例题4.1比较可以看出，只需在程序中采用循环查表的方式，将表格中的显示代码依次经P0口输出，并延时1秒即可实现功能要求，具体程序可自行在上例基础上修改。但在本例中采用不同的编程方式，采用结构化的编程方法，主程序的代码并不会因为功能的增加而过于复杂，也便于程序的修改和移植。led.h文件led.c文件主程序main.c(