任务五 定时器的初步认识
3.5.1 任务介绍
在动态数码管的学习中，我们已经用DelayMs()延时函数实现了数字钟的走时，但是这种方式下的数字钟走时不够准确。生活中，我们需要精确计量时间时，通常会借助于走时准确的秒表，51单片机内部也有一个类似于秒表的装置，我们称之为定时器，借助于定时器，我们可以实现走时准确的数字钟。
本节的任务是：利用单片机定时器完成走时准确的数字钟，另外在程序中，数码管扫描也由定时器来驱动。
3.5.2知识准备
1、定时器的引入
在讲述定时器的原理之前，我们先看一下图3.5.1中的水龙头向水盆滴水的画面。在画面中，水龙头由于没有关紧，水 一滴一滴地滴向脸盆，盆的容量是有限的，水会在某一个时刻
从水盆中溢出。假设一开始水盆没有水，65536个水滴恰好可
以把水盆装满，恰好是计数了65536次。如果我们计数1000 次怎么办呢？向水盆中预先装下了64536滴水，然后打开水龙 头，开始滴水，等到水盆中的水溢出了，自然是计数了100次。如果水滴的速度是恒定的，1滴/1秒，计数就变成了计时了。
图3.5.1 水盆滴水 实际古人计时装置“刻漏”的原理和水盆滴水的原理相似。
51单片机的定时器/计数器的原理与上面讲述的水盆滴水的例子类似，如表3.5.1所示。
3.5.1 定时/计数器和水盆滴水的类比
2、定时器的内部结构及工作原理
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在51单片机内部有2个定时器，分别称为定时/计数器0、定时/计数器1，每个定时/计数器具有计数和定时两大功能，有4种工作方式。定时/计数器0和定时/计数器1配置上完全相同，现用定时/计数器1的工作方式1来说明定时器内部结构与工作原理。图3.5.2为定时/计数器1在工作方式1下的内部结构图。
（1）定时/计数器1的脉冲源有两种：当定时/计数器1工作于定时方式时，加1脉冲由振荡器的12分频提供（12M 晶振的12分频为1MHz ）。当定时/计数器1工作于计数方式时，加1脉冲由外部脉冲源提供，P3.4是定时/计数器0的外部脉冲源输入端，P3.5是定时/计数器1的外接脉冲输入端。定时/计数器工作于定时还是计数方式，取决于选择开关C/T ，当C/T =0时工作于定时方式，C/T =1时工作于计数方式。
（2）脉冲要经过启动开关才能到达RAM 。启动开关=TR1 & (GATE | INT1) ，GATE 为门控位，INT1为外部中断1。当GATE=0时，GATE | INT1的结果为1，则启动开关仅有TR1决定。当GATA=1，则启动开关的不仅由TR1决定，还要由来自于外部中断1的信号决定是否开启中断。
（3）两个8位的RAM ，高八位的RAM 称为TH1，低八位的RAM 称为TL1，组合在一起共16位。每来一个脉冲，RAM 的值加1，当RAM 的数值超过65535时，计数器会溢出，溢出标志位TF1会由0变成1，同时TF1的变化会引发中断事件的发生。要设定不同的定时时间，在定时/计时器启动之前，向RAM 预先装入初值。
图3.5.2 定时/计数器1的内部结构（方式1）
3、定时器的方式控制字
51单片机的特殊功能寄存器(SFR)中有两个属于定时器的寄存器，分别为TMOD 和TCON 。 （1）TMOD 寄存器
表3.5.1 TMOD寄存器
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从表3.5.1中我们可以看到，TMOD 被分成两份，每份四位，高四位用于定时/计数器1的控制，低四位用于定时/计数器0的控制。结合图3.5.2 定时/计数1的内部结构，GATE 参与了启动开关的选择，称为门控位。C/T是用来选择定时还是计数，M1M0是下面要介绍的4种工作方式的选择位。
（2）TCON 寄存器
表3.5.2 TCON寄存器
TCON 寄存器也被分成了两份，前四位用于定时/计数器，后四位用于外部中断，如表3.5.2所示。前四位中又被分成了两份，分别属于定时/计数器1和定时/计数器0。其中TF 是定时器溢出标志，没有溢出时为0，溢出后为1。TR 参与了定时器的启动。
需要说明的是，TMOD 寄存器中的每一个位不可以单独寻址，举例：定时/计数器0，定时模式，门控位为0，方式0(M1M0=01)，可以写成TMOD=0x05。TCON 寄存器中的每一个位可单独寻址，举例：启动定时器0，TR0=1就可以了。
4、定时/计数器的四种工作方式
51单片机的定时器有四种工作方式，TMOD 寄存器中M1和M0位决定了使用哪种工作方式。
M1M0为的配置和定时器的工作方式的对应关系如表3.5.3所示。
表3.5.3 定时器工作方式
工作方式0和工作方式3很少使用，在这里不做专门的讲解，下面介绍工作在方式1和（1）工作方式1：
当定时/计数器处于工作方式1时，两个8位的RAM 都参与计数，即计数的范围是：0～
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工作方式2的特点。
65535。需要注意，工作于方式1时，定时/计数器溢出后，需要手动装入初值。
（2）工作方式2
定时/计数器处于工作方式2时，相比于方式1，其计数范围缩小了，高8位的RAM 不参与计数，低8位的RAM 参与计数。其计数范围是0～255。高8位的RAM 闲置不用吗？实际上不是这样的，首先来分析一下定时/计数器在工作方式1下存在的问题。
开发板的晶振频率为12MHz ，12分频后为1MHz ，脉冲周期是1us ，选择定时模式时，每隔1us ，RAM 的值加1，16位的定时/计数模式，最大定时范围为65.536ms 。我们要实现数字钟的1秒定时，可以先定时50ms （RAM 初值=65536-50000=15536）, 然后连续定时20次，就可以实现1秒的定时。在介绍工作方式1时，提到溢出后需要手动装入初值（15536），如果不手动装入初值，则溢出后，RAM 从0开始计数。
RAM 的初值重装是在中断服务函数中完成的。定时/计数器溢出后产生中断，到进入中断服务函数后装入初值，是需要耗费时间的。实际是，定时/计数器溢出后，从0开始计数，运行一段时间初值重装了，又从初值运行。尽管这段时间很小（几十个us ），但连续定时，日积月累，误差就大了，所以工作方式1下，定时的精度不高。
工作方式2下初值的重装不需要手动装入，一旦溢出，硬件自动完成初值的重装，中间没有时间耽搁，方式2比方式1定时要准确。定时/计数器初始化时，高8位RAM 也装入初值，当定时/计数器溢出后，硬件自动把高8位RAM 存放的初值导入到低8位RAM ，完成初值重装。
5、定时器/计数器的初始化和溢出标志位处理 定时器/计数器初始化设置如下：
（1）TMOD 寄存器的配置：定时/计数的选择，GATE 门的设置，工作方式的选择。 （2）装入初值，根据任务的要求，给THn 、TLn(n为0或1) 装入初值。 （3）开总中断：EA=1，开定时器中断：ETn(n为0或1)=1。
（4）如果还有别的中断，根据任务的重要性，需要确定中断优先级，配置IP 寄存器。 （5）启动定时器/计数器，TRn(n为0或1)=1。
定时器/计数器溢出可以采用查询和中断两种方式进行处理。查询方式效率低（主程序中不停的查询溢出标志位TFn(n为0或1) 是否置位），本书中采用中断方式。
6、定时/计数应用举例 例程1：计数的应用
自动化生产线上，12瓶易拉罐饮料为一箱，光电传感器检测到一瓶易拉罐就给送出一个脉冲，控制器连续接收到12个脉冲，则作为一个包装。本例用按键来模拟光电传感器发出的脉冲，按键接P3.4（定时/计数器0的外接脉冲输入端），用发光二极管的状态取反来模拟一个包装的动作，发光二极管接单片机的P0.0。连续按下12次按键，发光二极管状态取反一次。
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根据任务要求，定时/计数器的配置如下：使用定时/计数器0，计数、工作方式1。程序如下：
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit LED=P0^0; //LED接口定义 //计数器0初始化 void Timer0Init() {
TMOD=0x05; //GATE=0,C/T=1,M1M0=01; TH0=(65536-12)/256; //RAM高8位赋值 TL0=(65536-12)%12; //RAM低8位赋值 ET0=EA=1;
//开定时器中断和总中断
TR0=1; //启动定时器
}
//主函数
void main(void) {
Timer0Init(); //定时/计数器初始化
while(1) { }
//计数器0中断服务函数
void Timer0Intr(void) interrupt 1 {
TH0=(65536-12)/256;
TL0=(65536-12)%12; //溢出后重新赋初值
LED=!LED; //中断每产生一次，发光二极管的状态取反一次 }
程序解释：
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//执行别的任务 }
（1）Timer0Init()函数完成计数器的初始化。外部中断不参与计数器的开启，门控位：GATE=1；计数模式：C/T=1；工作方式1,M1M0=01。每12个脉冲到来，计数器溢出一次，初值为（65536-12），取出高8位和低8位，赋给TH0和TL0。最后开中断，启动计数器。
（2）计数器溢出后，CPU 响应中断服务函数，在中断服务函数中，重新赋予初值，并完成LED 的状态取反。
例程2：定时的应用
用定时的方式实现LED 闪烁，LED 闪烁的频率为1Hz 。LED 接单片机P0.0引脚，0.5秒亮，
0.5秒灭。根据任务要求，定时/计数器的配置如下：使用定时/计数器1，计时、工作方式2。 #include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit LED=P1^0; //LED接口定义 bit Flag500Ms=0; //500ms标志位 //定时器1的初始化 void Timer1Init() {
TMOD=0x02; //GATE=0,C/T=0,M1M0=10; TH1=256-200;
ET1=EA=1; } //主函数 void main(void) {
Timer1Init(); //定时器的初始化 while(1) {
if(Flag500Ms==1) //500ms标志位置1 {
Flag500Ms=0; //清空500ms 标志位 LED=!LED; //LED状态取反 }
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//RAM高八位赋值
//开定时器中断和总中断 //启动定时器
TL1=256-200; //RAM低八位赋值,200us 的定时
TR1=1;
}
//定时器1的中断服务函数
void timer0_intr(void) interrupt 1 {
static uint Cnt200us=0; //200us计数变量
if(++Cnt200us>=2500) //200us*2500=500ms {
Cnt200us=0; //清空计数变量 Flag500Ms=1； //500ms标志位置1
} }
程序解释：
（1）Timer0Init()函数完成定时器1的初始化。门控位不参与定时：GATE=0；定时：C/T=0；工作方式2，自动重装模式，M1M0=10。所以TMOD=0x20。200us 定时器溢出一次,8位自动重装模式，所以TH1=TL1=（256-200）=56。
（2）由于采用了自动重装模式，在中断服务函数中，不需要重新赋初值。本任务的定时目标是500ms ，程序中定时器的定时长度是200us ,所以需要连续定时。每进入一次中断服务函数，200us 计数变量（Cnt200us ）加1，Cnt200us 计数到2500，整个计时的时间为200us ×2500次=500ms。
（3）500ms 到来后，程序中并没有像上一个计数例子一样，在中断服务函数中完成LED 的闪烁，而是把500ms 标志位(Flag500Ms)置1，在主程序中，检测到该标志位置1，则完成LED 的闪烁。
（4）计数变量Cnt200us 在定义的时候，uint 前面多了个关键字static ，其作用是声明变量Cnt200us 为局部静态变量。什么是局部静态变量呢？C 语言变量根据定义的位置不同分为全局变量、局部变量，
全局变量是在函数外部定义的变量，又称外部变量。全局变量一般定义在程序的开始处，可以为多个函数共同使用，其有效的作用范围是从它定义的位置开始整个程序文件结束为止。
局部变量是在一个函数内部内部定义的变量，该变量只能在定义它的那个函数范围内有效，不同的函数可以使用相同的局部变量名。由于它们的作用范围不同，不会互相干扰，函数的形式参数也属于局部变量。
局部变量根据存储空间分配的不同又分为自动变量和静态变量。在函数内部定义的变量，如果不做专门说明，则为自动变量。自动变量的特点是只在定义它们的时候才分配存储空间，
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}
在定义他们的函数返回时系统回收变量所占用的存储空间，对这些变量存储空间的分配和回收是系统自动完成的，
静态变量在定义是前面多了个关键字static ，局部静态变量仍然保留局部变量的特性，只能在定义的函数内部使用，但与自动变量不同的是，再次调用定义它的函数时，它又可继续使用，而且保存了前次被调用后留下的值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量。
弄明白了什么是局部静态变量，再来看中断函数中计数变量Cnt200us 的使用就简单多了。首次调用中断函数时，计数变量Cnt200us 定义且赋初值0，紧跟着在函数中Cnt200us 的值加1，退出出中断服务函数后，Cnt200us 的值不释放，仍然为1。
3.5.3任务实施
本节的任务程序实现如下：
#incldue
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
//段码 uchar code Seg7Code[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; uchar code Seg7Posit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位码 uchar DispBuffer[6]; //缓冲区 bit SystemFlag1Ms=1; //1ms标志位
//6位数码管显示子函数，在第二位和第四位上显示小数点 void Seg7Display() {
static uchar i=0;
P1=0xff; //消隐 P0=Seg7Code[disp_buff[i]]; //送段码
if((i==1)||(i==3)) P0&=~0x80; //在第二位和第四位数码管上加小数点 P1=Posit[i]; //送位选 if(++i>=6) i=0; }
//把时间送入缓冲区
void TimerToBuffer(uchar nhour,nminute,nsecond) {
DispBuffer[0]=nhour/10;
DispBuffer[1]=nhour%10; //小时的个位和十位的分解
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DispBuffer[1]=nhour%10; //小时的个位和十位的分解 DispBuffer[2]=nsecond/10;
DispBuffer[3]=nsecond%10; //分的个位和十位的分解 DispBuffer[4]=nminute/10;
DispBuffer[5]=nminute%10; //秒的个位和十位的分解 }
//定时器0初始化 void Timer0Init() {
TMOD=0x02; //GATE=0,C/T=0,M1M0=02; TH0=56; //高8位RAM 赋值
TL0=56; //低8位RAM 赋值，200us 定时 ET0=EA=1; //开定时器中断和总中断
TR0=1; //开启定时器 }
//主函数
void main(void) {
uchar Hour=9; //小时
uchar Minute=23; //分
uchar Second=37; //秒
uint Cnt1Ms=0; //1ms计数器
Timer0Init(); //定时器0初始化 while(1) {
if(FlagSystem1Ms==1) //定时器产生的1ms 的时标信号到 {
SystemFlag1Ms=0; //时标信号清零
TimerToBuffer(); //显示数据送往缓冲区
Seg7Display(); //6位数码管动态显示
if(++Cnt1Ms>=1000) //1秒到，1ms*1000=1000ms {
Cnt2Ms=0; //2ms计数变量清零
if(++Second>=60) //秒加1，到60秒，则分加1 {
Second=0; //秒清零
if(++Minute>=60) //分家1，到60分，则小时加1
{ - 9 -
Second=0; //秒清零 {
Minute=0; //分清零
if(++Hour>=24) //小时加1，到24小时 Hour=0; //小时清零
}
} } } } }
//定时器0中断服务函数，提供1ms 的时标信号
void timer0_intr(void) interrupt 1 {
static uchar Cnt200us=0; //200us计数变量 if(++Cnt200us>=5) //0.2ms*5=1ms {
Cnt200us=0; //清空计数变量 SystemFlag1Ms=1; //1ms标志位置1 } }
程序解释：
（1）程序中第一次提出了时标信号这个概念，主程序中的任务是在时标信号的驱动下完成的。本程序的“时标信号”是标志位（Flag1ms ）, 每隔1ms ，时标信号被置1，主程序中检测到时标信号置1后，再清零。1ms 的是通过定时器定时来完成，定时器200us 溢出一次，连续5次，置位1次时标信号。
（2）主程序中的任务有3个：缓冲区数据刷新（TimerToBuffer()）、6位数码管的扫描（Seg7Display()）和数字钟计时。缓冲区数据刷新和之前的函数一样，不需解释。数码管扫描的程序中和之前的程序相比，做了一些改动。在之前的Seg7Display()函数中，数码管的逐位扫描是通过延时1ms 来实现的，6位数码管延时需要6ms 的延时，在扫描数码管这段时间内，别的任务只能等待。扫描完数码管后，再执行别的任务，数码管的最后一位点亮的时间并非是1ms ，而是1ms+别的任务的执行时间，这将导致数码管最后一位和其余5位分配时间不一致，最后1位的亮度高于其它5位。
本程序中，利用定时器产生的1ms 时标信号，每间隔1ms 执行一次Seg7Display()函数， 执行一次Seg7Dislplay()只完成一位数码管的扫描，根据静态变量i 的值送入段码和位码，
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变量i 加1，下一个1ms 的时标信号到来后，送入下一位数码管的段码和位码，依次循环。
（3）时间的计时也是通过1ms 的时标信号来完成的。1ms 时标信号每到来一次，计数变量Cnt2Ms 加1，计数500次，则为1秒，其余的和以前的程序一样。
总结：在本节之前，程序中任务的时间分配是通过延时函数来实现的，单个任务中有延时函数看不出问题，但当程序中的任务多了，任务之间会相互堵塞，运行效率较低。本节的例程给出了LED 闪烁、数码管扫描等任务采用定时器时标信号轮询的方法，没有延时语句，任务之间不会堵塞，提高了运行效率。
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任务五 定时器的初步认识
3.5.1 任务介绍
在动态数码管的学习中，我们已经用DelayMs()延时函数实现了数字钟的走时，但是这种方式下的数字钟走时不够准确。生活中，我们需要精确计量时间时，通常会借助于走时准确的秒表，51单片机内部也有一个类似于秒表的装置，我们称之为定时器，借助于定时器，我们可以实现走时准确的数字钟。
本节的任务是：利用单片机定时器完成走时准确的数字钟，另外在程序中，数码管扫描也由定时器来驱动。
3.5.2知识准备
1、定时器的引入
在讲述定时器的原理之前，我们先看一下图3.5.1中的水龙头向水盆滴水的画面。在画面中，水龙头由于没有关紧，水 一滴一滴地滴向脸盆，盆的容量是有限的，水会在某一个时刻
从水盆中溢出。假设一开始水盆没有水，65536个水滴恰好可
以把水盆装满，恰好是计数了65536次。如果我们计数1000 次怎么办呢？向水盆中预先装下了64536滴水，然后打开水龙 头，开始滴水，等到水盆中的水溢出了，自然是计数了100次。如果水滴的速度是恒定的，1滴/1秒，计数就变成了计时了。
图3.5.1 水盆滴水 实际古人计时装置“刻漏”的原理和水盆滴水的原理相似。
51单片机的定时器/计数器的原理与上面讲述的水盆滴水的例子类似，如表3.5.1所示。
3.5.1 定时/计数器和水盆滴水的类比
2、定时器的内部结构及工作原理
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在51单片机内部有2个定时器，分别称为定时/计数器0、定时/计数器1，每个定时/计数器具有计数和定时两大功能，有4种工作方式。定时/计数器0和定时/计数器1配置上完全相同，现用定时/计数器1的工作方式1来说明定时器内部结构与工作原理。图3.5.2为定时/计数器1在工作方式1下的内部结构图。
（1）定时/计数器1的脉冲源有两种：当定时/计数器1工作于定时方式时，加1脉冲由振荡器的12分频提供（12M 晶振的12分频为1MHz ）。当定时/计数器1工作于计数方式时，加1脉冲由外部脉冲源提供，P3.4是定时/计数器0的外部脉冲源输入端，P3.5是定时/计数器1的外接脉冲输入端。定时/计数器工作于定时还是计数方式，取决于选择开关C/T ，当C/T =0时工作于定时方式，C/T =1时工作于计数方式。
（2）脉冲要经过启动开关才能到达RAM 。启动开关=TR1 & (GATE | INT1) ，GATE 为门控位，INT1为外部中断1。当GATE=0时，GATE | INT1的结果为1，则启动开关仅有TR1决定。当GATA=1，则启动开关的不仅由TR1决定，还要由来自于外部中断1的信号决定是否开启中断。
（3）两个8位的RAM ，高八位的RAM 称为TH1，低八位的RAM 称为TL1，组合在一起共16位。每来一个脉冲，RAM 的值加1，当RAM 的数值超过65535时，计数器会溢出，溢出标志位TF1会由0变成1，同时TF1的变化会引发中断事件的发生。要设定不同的定时时间，在定时/计时器启动之前，向RAM 预先装入初值。
图3.5.2 定时/计数器1的内部结构（方式1）
3、定时器的方式控制字
51单片机的特殊功能寄存器(SFR)中有两个属于定时器的寄存器，分别为TMOD 和TCON 。 （1）TMOD 寄存器
表3.5.1 TMOD寄存器
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从表3.5.1中我们可以看到，TMOD 被分成两份，每份四位，高四位用于定时/计数器1的控制，低四位用于定时/计数器0的控制。结合图3.5.2 定时/计数1的内部结构，GATE 参与了启动开关的选择，称为门控位。C/T是用来选择定时还是计数，M1M0是下面要介绍的4种工作方式的选择位。
（2）TCON 寄存器
表3.5.2 TCON寄存器
TCON 寄存器也被分成了两份，前四位用于定时/计数器，后四位用于外部中断，如表3.5.2所示。前四位中又被分成了两份，分别属于定时/计数器1和定时/计数器0。其中TF 是定时器溢出标志，没有溢出时为0，溢出后为1。TR 参与了定时器的启动。
需要说明的是，TMOD 寄存器中的每一个位不可以单独寻址，举例：定时/计数器0，定时模式，门控位为0，方式0(M1M0=01)，可以写成TMOD=0x05。TCON 寄存器中的每一个位可单独寻址，举例：启动定时器0，TR0=1就可以了。
4、定时/计数器的四种工作方式
51单片机的定时器有四种工作方式，TMOD 寄存器中M1和M0位决定了使用哪种工作方式。
M1M0为的配置和定时器的工作方式的对应关系如表3.5.3所示。
表3.5.3 定时器工作方式
工作方式0和工作方式3很少使用，在这里不做专门的讲解，下面介绍工作在方式1和（1）工作方式1：
当定时/计数器处于工作方式1时，两个8位的RAM 都参与计数，即计数的范围是：0～
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工作方式2的特点。
65535。需要注意，工作于方式1时，定时/计数器溢出后，需要手动装入初值。
（2）工作方式2
定时/计数器处于工作方式2时，相比于方式1，其计数范围缩小了，高8位的RAM 不参与计数，低8位的RAM 参与计数。其计数范围是0～255。高8位的RAM 闲置不用吗？实际上不是这样的，首先来分析一下定时/计数器在工作方式1下存在的问题。
开发板的晶振频率为12MHz ，12分频后为1MHz ，脉冲周期是1us ，选择定时模式时，每隔1us ，RAM 的值加1，16位的定时/计数模式，最大定时范围为65.536ms 。我们要实现数字钟的1秒定时，可以先定时50ms （RAM 初值=65536-50000=15536）, 然后连续定时20次，就可以实现1秒的定时。在介绍工作方式1时，提到溢出后需要手动装入初值（15536），如果不手动装入初值，则溢出后，RAM 从0开始计数。
RAM 的初值重装是在中断服务函数中完成的。定时/计数器溢出后产生中断，到进入中断服务函数后装入初值，是需要耗费时间的。实际是，定时/计数器溢出后，从0开始计数，运行一段时间初值重装了，又从初值运行。尽管这段时间很小（几十个us ），但连续定时，日积月累，误差就大了，所以工作方式1下，定时的精度不高。
工作方式2下初值的重装不需要手动装入，一旦溢出，硬件自动完成初值的重装，中间没有时间耽搁，方式2比方式1定时要准确。定时/计数器初始化时，高8位RAM 也装入初值，当定时/计数器溢出后，硬件自动把高8位RAM 存放的初值导入到低8位RAM ，完成初值重装。
5、定时器/计数器的初始化和溢出标志位处理 定时器/计数器初始化设置如下：
（1）TMOD 寄存器的配置：定时/计数的选择，GATE 门的设置，工作方式的选择。 （2）装入初值，根据任务的要求，给THn 、TLn(n为0或1) 装入初值。 （3）开总中断：EA=1，开定时器中断：ETn(n为0或1)=1。
（4）如果还有别的中断，根据任务的重要性，需要确定中断优先级，配置IP 寄存器。 （5）启动定时器/计数器，TRn(n为0或1)=1。
定时器/计数器溢出可以采用查询和中断两种方式进行处理。查询方式效率低（主程序中不停的查询溢出标志位TFn(n为0或1) 是否置位），本书中采用中断方式。
6、定时/计数应用举例 例程1：计数的应用
自动化生产线上，12瓶易拉罐饮料为一箱，光电传感器检测到一瓶易拉罐就给送出一个脉冲，控制器连续接收到12个脉冲，则作为一个包装。本例用按键来模拟光电传感器发出的脉冲，按键接P3.4（定时/计数器0的外接脉冲输入端），用发光二极管的状态取反来模拟一个包装的动作，发光二极管接单片机的P0.0。连续按下12次按键，发光二极管状态取反一次。
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根据任务要求，定时/计数器的配置如下：使用定时/计数器0，计数、工作方式1。程序如下：
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit LED=P0^0; //LED接口定义 //计数器0初始化 void Timer0Init() {
TMOD=0x05; //GATE=0,C/T=1,M1M0=01; TH0=(65536-12)/256; //RAM高8位赋值 TL0=(65536-12)%12; //RAM低8位赋值 ET0=EA=1;
//开定时器中断和总中断
TR0=1; //启动定时器
}
//主函数
void main(void) {
Timer0Init(); //定时/计数器初始化
while(1) { }
//计数器0中断服务函数
void Timer0Intr(void) interrupt 1 {
TH0=(65536-12)/256;
TL0=(65536-12)%12; //溢出后重新赋初值
LED=!LED; //中断每产生一次，发光二极管的状态取反一次 }
程序解释：
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//执行别的任务 }
（1）Timer0Init()函数完成计数器的初始化。外部中断不参与计数器的开启，门控位：GATE=1；计数模式：C/T=1；工作方式1,M1M0=01。每12个脉冲到来，计数器溢出一次，初值为（65536-12），取出高8位和低8位，赋给TH0和TL0。最后开中断，启动计数器。
（2）计数器溢出后，CPU 响应中断服务函数，在中断服务函数中，重新赋予初值，并完成LED 的状态取反。
例程2：定时的应用
用定时的方式实现LED 闪烁，LED 闪烁的频率为1Hz 。LED 接单片机P0.0引脚，0.5秒亮，
0.5秒灭。根据任务要求，定时/计数器的配置如下：使用定时/计数器1，计时、工作方式2。 #include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit LED=P1^0; //LED接口定义 bit Flag500Ms=0; //500ms标志位 //定时器1的初始化 void Timer1Init() {
TMOD=0x02; //GATE=0,C/T=0,M1M0=10; TH1=256-200;
ET1=EA=1; } //主函数 void main(void) {
Timer1Init(); //定时器的初始化 while(1) {
if(Flag500Ms==1) //500ms标志位置1 {
Flag500Ms=0; //清空500ms 标志位 LED=!LED; //LED状态取反 }
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//RAM高八位赋值
//开定时器中断和总中断 //启动定时器
TL1=256-200; //RAM低八位赋值,200us 的定时
TR1=1;
}
//定时器1的中断服务函数
void timer0_intr(void) interrupt 1 {
static uint Cnt200us=0; //200us计数变量
if(++Cnt200us>=2500) //200us*2500=500ms {
Cnt200us=0; //清空计数变量 Flag500Ms=1； //500ms标志位置1
} }
程序解释：
（1）Timer0Init()函数完成定时器1的初始化。门控位不参与定时：GATE=0；定时：C/T=0；工作方式2，自动重装模式，M1M0=10。所以TMOD=0x20。200us 定时器溢出一次,8位自动重装模式，所以TH1=TL1=（256-200）=56。
（2）由于采用了自动重装模式，在中断服务函数中，不需要重新赋初值。本任务的定时目标是500ms ，程序中定时器的定时长度是200us ,所以需要连续定时。每进入一次中断服务函数，200us 计数变量（Cnt200us ）加1，Cnt200us 计数到2500，整个计时的时间为200us ×2500次=500ms。
（3）500ms 到来后，程序中并没有像上一个计数例子一样，在中断服务函数中完成LED 的闪烁，而是把500ms 标志位(Flag500Ms)置1，在主程序中，检测到该标志位置1，则完成LED 的闪烁。
（4）计数变量Cnt200us 在定义的时候，uint 前面多了个关键字static ，其作用是声明变量Cnt200us 为局部静态变量。什么是局部静态变量呢？C 语言变量根据定义的位置不同分为全局变量、局部变量，
全局变量是在函数外部定义的变量，又称外部变量。全局变量一般定义在程序的开始处，可以为多个函数共同使用，其有效的作用范围是从它定义的位置开始整个程序文件结束为止。
局部变量是在一个函数内部内部定义的变量，该变量只能在定义它的那个函数范围内有效，不同的函数可以使用相同的局部变量名。由于它们的作用范围不同，不会互相干扰，函数的形式参数也属于局部变量。
局部变量根据存储空间分配的不同又分为自动变量和静态变量。在函数内部定义的变量，如果不做专门说明，则为自动变量。自动变量的特点是只在定义它们的时候才分配存储空间，
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}
在定义他们的函数返回时系统回收变量所占用的存储空间，对这些变量存储空间的分配和回收是系统自动完成的，
静态变量在定义是前面多了个关键字static ，局部静态变量仍然保留局部变量的特性，只能在定义的函数内部使用，但与自动变量不同的是，再次调用定义它的函数时，它又可继续使用，而且保存了前次被调用后留下的值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量。
弄明白了什么是局部静态变量，再来看中断函数中计数变量Cnt200us 的使用就简单多了。首次调用中断函数时，计数变量Cnt200us 定义且赋初值0，紧跟着在函数中Cnt200us 的值加1，退出出中断服务函数后，Cnt200us 的值不释放，仍然为1。
3.5.3任务实施
本节的任务程序实现如下：
#incldue
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int
//段码 uchar code Seg7Code[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; uchar code Seg7Posit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; //位码 uchar DispBuffer[6]; //缓冲区 bit SystemFlag1Ms=1; //1ms标志位
//6位数码管显示子函数，在第二位和第四位上显示小数点 void Seg7Display() {
static uchar i=0;
P1=0xff; //消隐 P0=Seg7Code[disp_buff[i]]; //送段码
if((i==1)||(i==3)) P0&=~0x80; //在第二位和第四位数码管上加小数点 P1=Posit[i]; //送位选 if(++i>=6) i=0; }
//把时间送入缓冲区
void TimerToBuffer(uchar nhour,nminute,nsecond) {
DispBuffer[0]=nhour/10;
DispBuffer[1]=nhour%10; //小时的个位和十位的分解
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DispBuffer[1]=nhour%10; //小时的个位和十位的分解 DispBuffer[2]=nsecond/10;
DispBuffer[3]=nsecond%10; //分的个位和十位的分解 DispBuffer[4]=nminute/10;
DispBuffer[5]=nminute%10; //秒的个位和十位的分解 }
//定时器0初始化 void Timer0Init() {
TMOD=0x02; //GATE=0,C/T=0,M1M0=02; TH0=56; //高8位RAM 赋值
TL0=56; //低8位RAM 赋值，200us 定时 ET0=EA=1; //开定时器中断和总中断
TR0=1; //开启定时器 }
//主函数
void main(void) {
uchar Hour=9; //小时
uchar Minute=23; //分
uchar Second=37; //秒
uint Cnt1Ms=0; //1ms计数器
Timer0Init(); //定时器0初始化 while(1) {
if(FlagSystem1Ms==1) //定时器产生的1ms 的时标信号到 {
SystemFlag1Ms=0; //时标信号清零
TimerToBuffer(); //显示数据送往缓冲区
Seg7Display(); //6位数码管动态显示
if(++Cnt1Ms>=1000) //1秒到，1ms*1000=1000ms {
Cnt2Ms=0; //2ms计数变量清零
if(++Second>=60) //秒加1，到60秒，则分加1 {
Second=0; //秒清零
if(++Minute>=60) //分家1，到60分，则小时加1
{ - 9 -
Second=0; //秒清零 {
Minute=0; //分清零
if(++Hour>=24) //小时加1，到24小时 Hour=0; //小时清零
}
} } } } }
//定时器0中断服务函数，提供1ms 的时标信号
void timer0_intr(void) interrupt 1 {
static uchar Cnt200us=0; //200us计数变量 if(++Cnt200us>=5) //0.2ms*5=1ms {
Cnt200us=0; //清空计数变量 SystemFlag1Ms=1; //1ms标志位置1 } }
程序解释：
（1）程序中第一次提出了时标信号这个概念，主程序中的任务是在时标信号的驱动下完成的。本程序的“时标信号”是标志位（Flag1ms ）, 每隔1ms ，时标信号被置1，主程序中检测到时标信号置1后，再清零。1ms 的是通过定时器定时来完成，定时器200us 溢出一次，连续5次，置位1次时标信号。
（2）主程序中的任务有3个：缓冲区数据刷新（TimerToBuffer()）、6位数码管的扫描（Seg7Display()）和数字钟计时。缓冲区数据刷新和之前的函数一样，不需解释。数码管扫描的程序中和之前的程序相比，做了一些改动。在之前的Seg7Display()函数中，数码管的逐位扫描是通过延时1ms 来实现的，6位数码管延时需要6ms 的延时，在扫描数码管这段时间内，别的任务只能等待。扫描完数码管后，再执行别的任务，数码管的最后一位点亮的时间并非是1ms ，而是1ms+别的任务的执行时间，这将导致数码管最后一位和其余5位分配时间不一致，最后1位的亮度高于其它5位。
本程序中，利用定时器产生的1ms 时标信号，每间隔1ms 执行一次Seg7Display()函数， 执行一次Seg7Dislplay()只完成一位数码管的扫描，根据静态变量i 的值送入段码和位码，
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变量i 加1，下一个1ms 的时标信号到来后，送入下一位数码管的段码和位码，依次循环。
（3）时间的计时也是通过1ms 的时标信号来完成的。1ms 时标信号每到来一次，计数变量Cnt2Ms 加1，计数500次，则为1秒，其余的和以前的程序一样。
总结：在本节之前，程序中任务的时间分配是通过延时函数来实现的，单个任务中有延时函数看不出问题，但当程序中的任务多了，任务之间会相互堵塞，运行效率较低。本节的例程给出了LED 闪烁、数码管扫描等任务采用定时器时标信号轮询的方法，没有延时语句，任务之间不会堵塞，提高了运行效率。
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