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2024开源蓝桥系列（五）：定时器与中断概念

2024开源蓝桥系列（五）：定时器与中断概念

2024年11月26日

定时器与中断

一、 初步认知

什么是定时器？什么是中断？

1.定时器就是单片机里的一个“计时工具”，它就像一个自动计时的秒表。你可以设定它倒数或计数，时间一到就提醒你。这就好比你设置手机闹钟，当时间到了，手机就响起闹钟一样。

定时器的作用：

  • 定时提醒：比如设定每1秒亮一下LED灯。
  • 精确延时：让某些操作延迟一会儿再执行。
  • 控制周期任务：比如定时读取传感器数据。

例子：假如你想让一个小风扇每隔2秒转动一下，就可以用定时器来实现。设定好2秒的时间，当时间一到，定时器就会提醒单片机“时间到了，该转动风扇了”。

2.中断可以理解为一种“紧急通知”机制。当单片机在忙着执行程序时，如果突然有一个更紧急的事情发生（就像你正在玩游戏，突然电话响了），中断会打断当前的程序，先去处理这个紧急事件。

中断的作用：

  • 快速响应紧急情况：比如有人按下按钮，单片机立即停止当前工作，先去处理按钮的事情。
  • 节省时间：只有在需要时才执行某个操作，而不是一直轮询等待事件发生。

例子：假如你做了一个门铃系统，当有人按门铃时，中断就会打断单片机正在做的其他事情，让它立刻去响铃。这比单片机一直盯着按钮看有没有被按下要高效得多。

二、 定时器原理

1. 配置定时器：

  • 选择定时器模块（如 Timer0、Timer1）。
  • 设置预分频器（调整计数速度）。
  • 设定初始值（从哪个数开始计数）。

2. 启动定时器：

  • 启动后，定时器根据系统时钟和预分频器设置开始自动计数。

3. 定时器计数：

  • 计数器从初始值开始递增。
  • 当计数器达到最大值（如 255 或 65535）时，溢出。

4. 触发溢出事件：

  • 溢出时，定时器自动生成中断信号。
  • 执行中断服务程序（ISR）来处理特定任务。

三、 如何使用定时器

1. 从STC工具中生成需要的定时器：

  • 选择定时周期。
  • 设置预分频器。

2. 复制到程序中：

  • 定义到main()函数之前。

3. while(1)之前调用初始化函数：

  • 调用后定时器就启动了，会定时触发中断执行中断服务函数中的内容。

四、 示例代码

1. 从STC工具中生成的定时器：

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void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
   
}

void Timer0_Init(void)		//1000微秒@12.000MHz
{
	AUXR &= 0x7F;			//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0xF0;			//设置定时器模式
	TL0 = 0x18;				//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;				//设置定时初始值
	TF0 = 0;				//清除TF0标志
	TR0 = 1;				//定时器0开始计时
	ET0 = 1;				//使能定时器0中断
}

2. 具体使用案例（定时切换数码管显示界面,数码管部分代码与上一节相同）：

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#include <STC15F2K60S2.H>
#include <intrins.h>

unsigned char code SMG[10] = {0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90};  // 共阳极数码管段码表
//                           0    1    2    3    4    5    6    7    8    9   

/*   数码管动态显示   */

void Delay1ms()		//@12.000MHz
{
    unsigned char i, j;

    i = 12;
    j = 169;
    do
    {
        while (--j);
    } while (--i);
}

void delay_ms(int x)
{
    while(x--)
    {
        Delay1ms();
    }
}

void slect_138_573(unsigned char channel, unsigned char dat)
{
    /* 选择通道并且输入数据 */
    P0 = 0x00;  /* 将原来P0口中的数据清0 */
    P0 = dat;    /* 这里用P0而不用其他端口是因为我们操作LED、数码管、继电器、蜂鸣器都是对P0进行操作 */
    switch(channel)  /* 选择通道 */
    {
        case 4:  /* 使Y4输出低电平0，也就是操作LED */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x80;  /* （P2 & 0x1f）就是将前3位清0，再操作前3位。将0x80转为2进制1000 0000，这里只看前3位100就是Y4 */
        break;
        case 5:  /* 使Y5输出低电平0，也就是操作继电器和蜂鸣器 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xa0;
        break;
        case 6:  /* 使Y6输出低电平0，也就是操作8个数码管 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xc0;
        break;
        case 7:  /* 使Y7输出低电平0，也就是操作8个数码管中的1个数码管显示值 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0xe0;
        break;
        case 0:  /* 关闭所有通道 */
            P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;
        break;
    }
    P2 = (P2 & 0x1f) | 0x00;  /* 使用后，关闭所有通道 */
}

void SMG_Display_Bit(unsigned char pos, unsigned char value)
{
    slect_138_573(6, 0x01 << pos - 1);
    slect_138_573(7, value);
    delay_ms(2);
    // delay_ms(50);  // 延时太长数码管就做不到动态显示

    // 消影
    slect_138_573(6, 0x01 << pos - 1);
    slect_138_573(7, 0xff);
}

void System_init(void)
{
    slect_138_573(4, 0xff);
    slect_138_573(5, 0x00);
}
/***********************************定时器部分**************************************/
unsigned int t_1s;//定时1s标志位
unsigned int t_4s;//定时4s标志位
unsigned char time;//时钟数据0~9 每秒加一
unsigned char mode;//显示模式

void Timer0_Isr(void) interrupt 1
{
	if(++t_1s >= 1000)
	{
		t_1s = 0;
		time += 1;
		if(time == 10)
			time = 0;
	}
	if(++t_4s >= 4000)
	{
		t_4s = 0;
		mode ^= 1;
	}
}

void Timer0_Init(void)		//1毫秒@12.000MHz
{
	AUXR &= 0x7F;			//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0xF0;			//设置定时器模式
	TL0 = 0x18;				//设置定时初始值
	TH0 = 0xFC;				//设置定时初始值
	TF0 = 0;				//清除TF0标志
	TR0 = 1;				//定时器0开始计时
	ET0 = 1;				//使能定时器0中断
	EA = 1;
}



void main(void)
{
    System_init();
		Timer0_Init();//定时器初始化
    while(1)
    {
				switch(mode)
				{
					case 0:
						SMG_Display_Bit(1, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(2, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(3, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(4, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(5, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(6, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(7, SMG[0]);
						SMG_Display_Bit(8, SMG[0]);
						break;
					case 1:
						SMG_Display_Bit(1, SMG[1]);
						SMG_Display_Bit(2, SMG[2]);
						SMG_Display_Bit(3, SMG[3]);
						SMG_Display_Bit(4, SMG[4]);
						SMG_Display_Bit(5, SMG[5]);
						SMG_Display_Bit(6, SMG[6]);
						SMG_Display_Bit(7, SMG[7]);
						SMG_Display_Bit(8, SMG[8]);
						break;
					default:
						break;
				}
    }
}
/***********************************定时器部分**************************************/

Author：Feng HanXiu
Link：http://example.com/2024/11/26/2024%E5%BC%80%E6%BA%90%E8%93%9D%E6%A1%A5%E7%B3%BB%E5%88%97%EF%BC%88%E4%BA%94%EF%BC%89%EF%BC%9A%E5%AE%9A%E6%97%B6%E5%99%A8%E4%B8%8E%E4%B8%AD%E6%96%AD%E6%A6%82%E5%BF%B5/
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