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(chǎng)對(duì)定時(shí)控制系統(tǒng)的需求越來(lái)越大。?如，?定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、定時(shí)自動(dòng)打鈴、定時(shí)開(kāi)關(guān)烘箱、定時(shí)通斷動(dòng)力設(shè)備以及各種電氣的定時(shí)啟動(dòng)等都屬于定時(shí)控制系統(tǒng)［?1］?。?定時(shí)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法很多，?本文主要介紹以80C51?系列單片機(jī)中的AT89C51?為核心的智能定時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方式。?80C51?系列單片機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間早，?總線開(kāi)放，?仿真開(kāi)發(fā)設(shè)備多，?芯片及其開(kāi)發(fā)價(jià)格低廉、速度較快、電磁兼容性較好。?本文所述智能時(shí)鐘控制系統(tǒng)主要包括時(shí)鐘顯示、時(shí)間校正、鬧鈴設(shè)置及各種設(shè)備定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)（?可擴(kuò)展功能）?等功能。?實(shí)時(shí)日歷和時(shí)鐘顯示的設(shè)計(jì)過(guò)程在硬件與軟件方面進(jìn)行同步設(shè)計(jì)。硬件部分主要由AT89S52單片機(jī)，LED顯示電路，以及調(diào)時(shí)按鍵電路等組成，系統(tǒng)通過(guò)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(shí)鐘程序、鍵盤(pán)程序，顯示程序等。

我們?cè)谌粘Ｉ钪校?jīng)常碰到一些需要定時(shí)的事情，例如：印相或放大照片，需要定在零點(diǎn)幾秒的時(shí)間，洗衣機(jī)洗滌衣物需要定在幾分鐘到幾十分鐘的時(shí)間，電風(fēng)扇需要定在數(shù)十分鐘的時(shí)間。完成這種定時(shí)的定時(shí)器有多種多樣，在家用電器中采用機(jī)械定時(shí)器就是根據(jù)一般上弦鐘表原理設(shè)計(jì)的，這種定時(shí)器雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維修也比較方便，但是它的觸頭頻繁接觸和斷開(kāi)，大大的縮減了它的使用壽命，也不利于進(jìn)一步全自動(dòng)化。在電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，電子定時(shí)器一定會(huì)逐步取而代之，這是不言而喻的。

定時(shí)器的應(yīng)用?

定時(shí)器在家用電器中經(jīng)常用于延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)、定時(shí)。延時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)可用于：收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)、催眠器、門(mén)燈、路燈、汽車(chē)頭燈、轉(zhuǎn)彎燈以及其他電器的延時(shí)斷電及延時(shí)自停電源等。定時(shí)可用于：照相定時(shí)曝光、定時(shí)閃光、定時(shí)放大、定時(shí)調(diào)速、定時(shí)烘箱、冰箱門(mén)開(kāi)定時(shí)報(bào)警、水位定時(shí)報(bào)警、延時(shí)催眠器、延時(shí)電鈴、延時(shí)電子鎖、觸摸定時(shí)開(kāi)關(guān)等。例如：空調(diào)中的定時(shí)器，在工作一段時(shí)間之后便能自動(dòng)切斷電源停止工作。夏季夜間使用，入睡前先頂好時(shí)間，等睡熟后到了預(yù)定時(shí)間，空調(diào)自動(dòng)關(guān)機(jī)。方便節(jié)能。定時(shí)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(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)?

51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)8位的CPU，同時(shí)CPU內(nèi)部包含了運(yùn)算器，控制器及若干寄存器如圖（圖1）所示。

計(jì)數(shù)原理?

STC單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器?？删幊痰囊馑际侵钙涔δ埽ㄈ绻ぷ鞣绞健⒍〞r(shí)時(shí)間、量程、啟動(dòng)方式等）均可由指令來(lái)確定和改變。在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

中除了有兩個(gè)16位的計(jì)數(shù)器之外，還有兩個(gè)特殊功能寄存器（控制寄存器和方式寄存器）。??????????

從上面定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖中我們可以看出，16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器分別由兩個(gè)8位專(zhuān)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(wèn)地址依次為8AH-8DH。每個(gè)寄存器均可單獨(dú)訪問(wèn)。這些寄存器是用于存放定時(shí)或計(jì)數(shù)初值的。此外，其內(nèi)部還有一個(gè)8位的定時(shí)器方式寄存器TMOD和一個(gè)8位的定時(shí)控制寄存器TCON。這些寄存器之間是通過(guò)內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來(lái)的。TMOD主要是用于選定定時(shí)器的工作方式；TCON主要是用于控制定時(shí)器的啟動(dòng)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(shí)器工作在計(jì)數(shù)方式時(shí)，外部事件通過(guò)引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）輸入。

基于51單片機(jī)的定時(shí)器

在這里，小編帶你一起 從零開(kāi)始學(xué)51單片機(jī)定時(shí)器。基于單片機(jī)的定時(shí)器電路原理圖如下所示：

我們學(xué)單片機(jī)是首先學(xué)的就是 LED 閃爍，那是用延時(shí)程序做的，現(xiàn)在回想起來(lái)，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(jī)只能這樣工作嗎？當(dāng)然不是，我們能用定時(shí)器來(lái)實(shí)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(shí)/計(jì)數(shù)器 0 工作于方式 1

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#0A0H ;即數(shù) 5536

SETB TR0 ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 開(kāi)始運(yùn)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(yùn)行

NEXT:CPL P1.0

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#9FH;重置定時(shí)/計(jì)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(shí)器做的，不再是主程序的循環(huán)了。簡(jiǎn)單地分析一下程序，為什么用 JBC 呢？TF0 是定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 的溢出標(biāo)記位，當(dāng)定時(shí)器產(chǎn)生溢出后，該位由 0 變 1，所以查詢?cè)撐痪涂芍顣r(shí)時(shí)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(shí)是間到時(shí)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(shí)，還將該位清 0。

以上程序是能實(shí)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(duì)，我們能在 LOOP：……和 AJMP LOOP 指令之間插入一些指令來(lái)做其他的事情，只要保證執(zhí)行這些指令的時(shí)間少于定時(shí)時(shí)間就行了。那我們?cè)谟密浖訒r(shí)程序的時(shí)候不是也能用一些指令來(lái)替代 DJNZ 嗎？是的，但是那就要求你精確計(jì)算所用指令的時(shí)間，然后再減去對(duì)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(shí)間少于定時(shí)時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)。

程序 2：用中斷實(shí)現(xiàn)

ORG 0000H

AJMP START

ORG 000BH ;定時(shí)器 0 的中斷向量地址

AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時(shí)器程序處

ORG 30H

START：

MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈

MOV TMOD，#00000001B ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 工作于方式 1

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#0A0H ;即數(shù) 5536

SETB EA ;開(kāi)總中斷允許

SETB ET0 ;開(kāi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 允許

SETB TR0 ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 開(kāi)始運(yùn)行

LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時(shí)，這里可寫(xiě)任意程序

TIME0： ;定時(shí)器 0 的中斷處理程序

PUSH ACC

PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護(hù)

CPL P1.0

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#0A0H ;重置定時(shí)常數(shù)

POP PSW

POP ACC

RETI

END

上面的例程中，定時(shí)時(shí)間一到，TF0 由 0 變 1，就會(huì)引發(fā)中斷，CPU 將自動(dòng)轉(zhuǎn)至 000B處尋找程序并執(zhí)行，由于留給定時(shí)器中斷的空間只有 8 個(gè)字節(jié)，顯然不足以寫(xiě)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(shí)際處理中斷的程序處，這樣，中斷程序能寫(xiě)在任意地方，也能寫(xiě)任意長(zhǎng)度了。進(jìn)入定時(shí)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(shí)際工作中應(yīng)該根據(jù)需要將可能會(huì)改變的單元的值都推入堆棧進(jìn)行保護(hù)（本程序中實(shí)際不需保存護(hù)任何值，這里只作個(gè)演示）。

上面的兩個(gè)單片機(jī)程序運(yùn)行后，我們發(fā)現(xiàn)燈的閃爍非常快，根本分辨不出來(lái)，只是視覺(jué)上感到燈有些晃動(dòng)而已，為什么呢？我們能計(jì)算一下，定時(shí)器中預(yù)置的數(shù)是 5536，所以每計(jì) 60000 個(gè)脈沖就是定時(shí)時(shí)間到，這 60000 個(gè)脈沖的時(shí)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(shí)現(xiàn)一個(gè) 1S 的定時(shí)，該怎么辦呢？在該晶體震蕩器瀕率下，最長(zhǎng)的定時(shí)也就是 65。536 個(gè)毫秒??！上面給出 一個(gè)例程。

ORG 0000H

AJMP START

ORG 000BH ;定時(shí)器 0 的中斷向量地址

AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時(shí)器程序處

ORG 30H

START：

MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈

MOV 30H，#00H ;軟件計(jì)數(shù)器預(yù)清 0

MOV TMOD，#00000001B ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 工作于方式 1

MOV TH0，#3CH

MOV TL0，#0B0H ;即數(shù) 15536

SETB EA ;開(kāi)總中斷允許

SETB ET0 ;開(kāi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 允許

SETB TR0 ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 開(kāi)始運(yùn)行

LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時(shí)，這里可寫(xiě)任意程序

TIME0： ;定時(shí)器 0 的中斷處理程序

PUSH ACC

PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護(hù)

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(jì)數(shù)器

T_RET：

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#9FH ;重置定時(shí)常數(shù)

POP PSW

POP ACC

RETI

END

先自己分析一下，看看是怎么實(shí)現(xiàn)的？這里采用了軟件計(jì)數(shù)器的概念，思路是這樣的，先用定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 做一個(gè) 50 毫秒的定時(shí)器，定時(shí)是間到了以后并不是立即取反 P10，而是將軟件計(jì)數(shù)器中的值加 1，如果軟件計(jì)數(shù)器計(jì)到了 20，就取反 P10，并清掉軟件計(jì)數(shù)器中的值，不然直接返回，這樣，就變成了 20 次定時(shí)中斷才取反一次 P10，因此定時(shí)時(shí)間就延長(zhǎng)了成了 20*50 即 1000 毫秒了。

這個(gè)思路在工程中是非常有用的，有的時(shí)候我們需要若干個(gè)定時(shí)器，可 51 中總共才有 2個(gè)，怎么辦呢？其實(shí)，只要這幾個(gè)定時(shí)的時(shí)間有一定的公約數(shù)，我們就能用軟件定時(shí)器加以實(shí)現(xiàn)，如我要實(shí)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(shí)現(xiàn)呢？對(duì)了我們用兩個(gè)計(jì)數(shù)器，一個(gè)在它計(jì)到 20 時(shí)，取反 P10，并清零，就如上面所示，另一個(gè)計(jì)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(shí)器 0 的中斷向量地址

AJMP TIME0 ;跳轉(zhuǎn)到真正的定時(shí)器程序處

ORG 30H

START：

MOV P1，#0FFH ;關(guān)所 燈

MOV 30H，#00H ;軟件計(jì)數(shù)器預(yù)清 0

MOV TMOD，#00000001B ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 工作于方式 1

MOV TH0，#3CH

MOV TL0，#0B0H ;即數(shù) 15536

SETB EA ;開(kāi)總中斷允許

SETB ET0 ;開(kāi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 允許

SETB TR0 ;定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 開(kāi)始運(yùn)行

LOOP： AJMP LOOP ;真正工作時(shí)，這里可寫(xiě)任意程序

TIME0： ;定時(shí)器 0 的中斷處理程序

PUSH ACC

PUSH PSW ;將 PSW 和 ACC 推入堆棧保護(hù)

INC 30H

INC 31H ;兩個(gè)計(jì)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(jì)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(jì)數(shù)器，返回

T_RET：

MOV TH0，#15H

MOV TL0，#9FH ;重置定時(shí)常數(shù)

POP PSW

POP ACC

RETI

END