131 1300 0010
隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整、生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高及家用電器的逐漸普及， 市場對定時控制系統(tǒng)的需求越來越大。 如， 定時自動報警、定時自動打鈴、定時開關(guān)烘箱、定時通斷動力設(shè)備以及各種電氣的定時啟動等都屬于定時控制系統(tǒng)［ 1］ 。 定時控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法很多， 本文主要介紹以80C51 系列單片機中的AT89C51 為核心的智能定時控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)方式。 80C51 系列單片機進入市場時間早， 總線開放， 仿真開發(fā)設(shè)備多， 芯片及其開發(fā)價格低廉、速度較快、電磁兼容性較好。 本文所述智能時鐘控制系統(tǒng)主要包括時鐘顯示、時間校正、鬧鈴設(shè)置及各種設(shè)備定時開關(guān)機（ 可擴展功能） 等功能。 實時日歷和時鐘顯示的設(shè)計過程在硬件與軟件方面進行同步設(shè)計。硬件部分主要由AT89S52單片機，LED顯示電路，以及調(diào)時按鍵電路等組成，系統(tǒng)通過LED顯示數(shù)據(jù)，所以具有人性化的操作和直觀的顯示效果。軟件方面主要包括時鐘程序、鍵盤程序，顯示程序等。
我們在日常生活中，經(jīng)常碰到一些需要定時的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零點幾秒的時間，洗衣機洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時間。完成這種定時的定時器有多種多樣，在家用電器中采用機械定時器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計的，這種定時器雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進一步全自動化。在電子技術(shù)突飛猛進的今天，電子定時器一定會逐步取而代之，這是不言而喻的。
定時器的應(yīng)用
定時器在家用電器中經(jīng)常用于延時自動關(guān)機、定時。延時自動關(guān)機可用于：收音機、電視機、錄音機、催眠器、門燈、路燈、汽車頭燈、轉(zhuǎn)彎燈以及其他電器的延時斷電及延時自停電源等。定時可用于：照相定時曝光、定時閃光、定時放大、定時調(diào)速、定時烘箱、冰箱門開定時報警、水位定時報警、延時催眠器、延時電鈴、延時電子鎖、觸摸定時開關(guān)等。例如：空調(diào)中的定時器，在工作一段時間之后便能自動切斷電源停止工作。夏季夜間使用，入睡前先頂好時間，等睡熟后到了預(yù)定時間，空調(diào)自動關(guān)機。方便節(jié)能。定時器除了應(yīng)用于家用電器外，還廣泛地用于工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和服務(wù)設(shè)施，甚至軍事等。
51單片機內(nèi)部有一個8位的CPU，同時CPU內(nèi)部包含了運算器，控制器及若干寄存器如圖（圖1）所示。
計數(shù)原理
STC單片機內(nèi)部設(shè)有兩個16位的可編程定時器/計數(shù)器?？删幊痰囊馑际侵钙涔δ埽ㄈ绻ぷ鞣绞?、定時時間、量程、啟動方式等）均可由指令來確定和改變。在定時器/計數(shù)器
中除了有兩個16位的計數(shù)器之外，還有兩個特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。
從上面定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，16位的定時/計數(shù)器分別由兩個8位專用寄存器組成，即：T0由TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。其訪問地址依次為8AH-8DH。每個寄存器均可單獨訪問。這些寄存器是用于存放定時或計數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個8位的定時器方式寄存器TMOD和一個8位的定時控制寄存器TCON。這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。TMOD主要是用于選定定時器的工作方式；TCON主要是用于控制定時器的啟動停止，此外TCON還可以保存T0、T1的溢出和中斷標(biāo)志。當(dāng)定時器工作在計數(shù)方式時，外部事件通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）輸入。
在這里，小編帶你一起 從零開始學(xué)51單片機定時器。基于單片機的定時器電路原理圖如下所示：
我們學(xué)單片機是首先學(xué)的就是 LED 閃爍，那是用延時程序做的，現(xiàn)在回想起來，這樣做不很恰當(dāng)，為什么呢？我們的主程序做了燈的閃爍，就不能再干其它的事了，難道單片機只能這樣工作嗎？當(dāng)然不是，我們能用定時器來實現(xiàn)燈的閃爍的功能。
例 1：查詢方式
ORG 0000H
AJMP START
ORG 30H
START：
MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈
MOV TMOD，#00000001B ;定時/計數(shù)器 0 工作于方式 1
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#0A0H ;即數(shù) 5536
SETB TR0 ;定時/計數(shù)器 0 開始運行
LOOP:JBC TF0，NEXT ;如果 TF0 等于 1，則清 TF0 并轉(zhuǎn) NEXT 處
AJMP LOOP ;不然跳轉(zhuǎn)到 LOOP 處運行
NEXT:CPL P1.0
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#9FH;重置定時/計數(shù)器的初值
AJMP LOOP
END AJMP LOOP
END
鍵入程序，看到了什么？燈在閃爍了，這可是用定時器做的，不再是主程序的循環(huán)了。簡單地分析一下程序，為什么用 JBC 呢？TF0 是定時/計數(shù)器 0 的溢出標(biāo)記位，當(dāng)定時器產(chǎn)生溢出后，該位由 0 變 1，所以查詢該位就可知宇時時間是否已到。該位為 1 后，要用軟件將標(biāo)記位清 0，以便下一次定時是間到時該位由 0 變 1，所以用了 JBC 指令，該指位在判 1轉(zhuǎn)移的同時，還將該位清 0。
以上程序是能實現(xiàn)燈的閃爍了，可是主程序除了讓燈閃爍外，還是不能做其他的事啊！不，不對，我們能在 LOOP：……和 AJMP LOOP 指令之間插入一些指令來做其他的事情，只要保證執(zhí)行這些指令的時間少于定時時間就行了。那我們在用軟件延時程序的時候不是也能用一些指令來替代 DJNZ 嗎？是的，但是那就要求你精確計算所用指令的時間，然后再減去對應(yīng)的 DJNZ 循環(huán)次數(shù)，很不方便，而現(xiàn)在只要求所用指令的時間少于定時時間就行，顯然要求低了。當(dāng)然，這樣的辦法還是不好，所以我們常用以下的辦法來實現(xiàn)。
程序 2：用中斷實現(xiàn)
ORG 0000H
AJMP START
ORG 000BH ;定時器 0 的中斷向量地址
AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時器程序處
ORG 30H
START：
MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈
MOV TMOD，#00000001B ;定時/計數(shù)器 0 工作于方式 1
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#0A0H ;即數(shù) 5536
SETB EA ;開總中斷允許
SETB ET0 ;開定時/計數(shù)器 0 允許
SETB TR0 ;定時/計數(shù)器 0 開始運行
LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時，這里可寫任意程序
TIME0： ;定時器 0 的中斷處理程序
PUSH ACC
PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護
CPL P1.0
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#0A0H ;重置定時常數(shù)
POP PSW
POP ACC
RETI
END
上面的例程中，定時時間一到，TF0 由 0 變 1，就會引發(fā)中斷，CPU 將自動轉(zhuǎn)至 000B處尋找程序并執(zhí)行，由于留給定時器中斷的空間只有 8 個字節(jié)，顯然不足以寫下所有有中斷處理程序，所以在 000B 處安排一條跳轉(zhuǎn)指令，轉(zhuǎn)到實際處理中斷的程序處，這樣，中斷程序能寫在任意地方，也能寫任意長度了。進入定時中斷后，首先要保存當(dāng)前的一些狀態(tài)，程序中只 演示了保存存 ACC 和 PSW，實際工作中應(yīng)該根據(jù)需要將可能會改變的單元的值都推入堆棧進行保護（本程序中實際不需保存護任何值，這里只作個演示）。
上面的兩個單片機程序運行后，我們發(fā)現(xiàn)燈的閃爍非?？欤痉直娌怀鰜?，只是視覺上感到燈有些晃動而已，為什么呢？我們能計算一下，定時器中預(yù)置的數(shù)是 5536，所以每計 60000 個脈沖就是定時時間到，這 60000 個脈沖的時間是多少呢？我們的晶體震蕩器 是12M，所以就是 60000 微秒，即 60 毫秒，因此速度是非?？斓?。如果我想實現(xiàn)一個 1S 的定時，該怎么辦呢？在該晶體震蕩器瀕率下，最長的定時也就是 65。536 個毫秒啊！上面給出 一個例程。
ORG 0000H
AJMP START
ORG 000BH ;定時器 0 的中斷向量地址
AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時器程序處
ORG 30H
START：
MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈
MOV 30H，#00H ;軟件計數(shù)器預(yù)清 0
MOV TMOD，#00000001B ;定時/計數(shù)器 0 工作于方式 1
MOV TH0，#3CH
MOV TL0，#0B0H ;即數(shù) 15536
SETB EA ;開總中斷允許
SETB ET0 ;開定時/計數(shù)器 0 允許
SETB TR0 ;定時/計數(shù)器 0 開始運行
LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時，這里可寫任意程序
TIME0： ;定時器 0 的中斷處理程序
PUSH ACC
PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護
INC 30H
MOV A，30H
CJNE A，#20，T_RET ;30H 單元中的值到了 20 了嗎？
T_L1： CPL P1.0 ;到了，取反 P10
MOV 30H，#0 ;清軟件計數(shù)器
T_RET：
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#9FH ;重置定時常數(shù)
POP PSW
POP ACC
RETI
END
先自己分析一下，看看是怎么實現(xiàn)的？這里采用了軟件計數(shù)器的概念，思路是這樣的，先用定時/計數(shù)器 0 做一個 50 毫秒的定時器，定時是間到了以后并不是立即取反 P10，而是將軟件計數(shù)器中的值加 1，如果軟件計數(shù)器計到了 20，就取反 P10，并清掉軟件計數(shù)器中的值，不然直接返回，這樣，就變成了 20 次定時中斷才取反一次 P10，因此定時時間就延長了成了 20*50 即 1000 毫秒了。
這個思路在工程中是非常有用的，有的時候我們需要若干個定時器，可 51 中總共才有 2個，怎么辦呢？其實，只要這幾個定時的時間有一定的公約數(shù)，我們就能用軟件定時器加以實現(xiàn)，如我要實現(xiàn) P10 口所接燈按 1S 每次，而 P11 口所接燈按 2S 每次閃爍，怎么實現(xiàn)呢？對了我們用兩個計數(shù)器，一個在它計到 20 時，取反 P10，并清零，就如上面所示，另一個計到 40 取反 P11，然后清 0，不就行了嗎？這部份的程序如下
ORG 0000H
AJMP START
ORG 000BH ;定時器 0 的中斷向量地址
AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時器程序處
ORG 30H
START：
MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈
MOV 30H，#00H ;軟件計數(shù)器預(yù)清 0
MOV TMOD，#00000001B ;定時/計數(shù)器 0 工作于方式 1
MOV TH0，#3CH
MOV TL0，#0B0H ;即數(shù) 15536
SETB EA ;開總中斷允許
SETB ET0 ;開定時/計數(shù)器 0 允許
SETB TR0 ;定時/計數(shù)器 0 開始運行
LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時，這里可寫任意程序
TIME0： ;定時器 0 的中斷處理程序
PUSH ACC
PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護
INC 30H
INC 31H ;兩個計數(shù)器都加 1
MOV A，30H
CJNE A，#20，T_NEXT ;30H 單元中的值到了 20 了嗎？
T_L1： CPL P1.0 ;到了，取反 P10
MOV 30H，#0 ;清軟件計數(shù)器
T_NEXT：
MOV A，31H
CJNE A，#40，T_RET ;31h 單元中的值到 40 了嗎？
T_L2：
CPL P1.1
MOV 31H，#0 ;到了，取反 P11，清計數(shù)器，返回
T_RET：
MOV TH0，#15H
MOV TL0，#9FH ;重置定時常數(shù)
POP PSW
POP ACC
RETI
END
