單時鐘完成多點分別計時的實現(xiàn)和應(yīng)用

關(guān)鍵詞：單片機(jī)、定時器、機(jī)器周期、分頻

一、引言

單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的微控制器，已經(jīng)不是新鮮的事情，作為單片機(jī)的定時/計數(shù)器的使用可以說沒有什么難度，但對于需要多個獨立計時的事件，單片機(jī)的兩個時鐘顯得有點不能滿足要求，其實不然，合理的運用內(nèi)存和標(biāo)志位可以實現(xiàn)一個定時器充當(dāng)多個計時時鐘的效果，本文以51系列單片機(jī)為例，實現(xiàn)一個時鐘控制8個獨立馬達(dá)的運行過程中，時間分別統(tǒng)計方法。

二、單片機(jī)計數(shù)/定時器的基本原理簡介

本文以51系列單片機(jī)為例介紹定時器的用法，定時/計數(shù)器的原理可以分為定時和計數(shù)兩部分，定時器的原理是通過設(shè)定8位或16位的定時器單元，通過給定定時器單元的初值，然后啟動定時器，于是定時器開始從初值開始累計，每增加一個數(shù)需要特定的時間，這個特定的時間是累加指令的機(jī)器周期，是由MCU的晶振的頻率決定。對于51系列的單片機(jī)機(jī)器周期是時鐘周期的1/12，也就是晶振頻率的12分頻。單片機(jī)的定時器原理上相當(dāng)于一個16位的內(nèi)存單元，通過TMOD可以設(shè)定定時/計數(shù)器的工作方式。計數(shù)值從初值計到全“1”，如果是16位方式則計數(shù)單元變成FF，此時并不產(chǎn)生中斷，當(dāng)下一個計數(shù)指令加1，導(dǎo)致存儲單元溢出，在中斷控制寄存器允許的情況下產(chǎn)生中斷，通過中斷服務(wù)程序執(zhí)行特定的任務(wù)。計數(shù)器的原理不同之處在于，不是單純的加指令，而是對外部的脈沖計數(shù)，常用來測量脈沖的寬度。

三、時鐘對多事件分別計數(shù)的具體途徑

對于實時性要求不是很高的時間可以通過如下方式實現(xiàn)。在完成基本的定時器工作方式設(shè)定以后，也就是設(shè)定定時器的計數(shù)方式，比如16位或8位，以及計數(shù)的初始值，以及啟動中斷的方式，建議使“SETB TR0”的方式。并且允許中斷。在中斷服務(wù)程序中，開辟存儲單元，以8個事件為例，每個事件不一定同時發(fā)生，每個事件發(fā)生以后以相同的時間延遲，再進(jìn)行下一步的任務(wù)，為了完成定時延時，事件發(fā)生的時刻記作A1，A2，A3。。。。。。A10，中段服務(wù)程序中首先檢查有無這些既定的事件發(fā)生，沒有則不做任何處理，恢復(fù)計數(shù)初值后退出中斷，相反，假如檢測到AX（X=1、2、3。。。。。。）事件發(fā)生則給預(yù)先選定的對應(yīng)的內(nèi)存單元增加1，也就是執(zhí)行累加運算，比如，

A1~50H; 表示A1對應(yīng)的存儲單元是50h
A2~51H; 表示A2對應(yīng)的存儲單元是51h
A3~52H;
。 。
。 。
。 。
A7 57H; 表示A7對應(yīng)的存儲單元是57h

假如A3事件發(fā)生，則對52H內(nèi)存表示的地址單元增加1，使用的指令是“INC 52H”，可以預(yù)先計算事件延時時間與計數(shù)單元數(shù)值的關(guān)系，當(dāng)對應(yīng)的數(shù)值到了預(yù)先設(shè)定的值時，執(zhí)行下一任務(wù)。比如開關(guān)操作等等，并且恢復(fù)初始值以便繼續(xù)循環(huán)控制。這樣可以分別對A1到A7，8個任務(wù)分別計時，時間可以相同也可以不同，具體的情況可以根據(jù)中斷程序中寄存器累計的實際值與根據(jù)需要所設(shè)定的預(yù)定值比較而實現(xiàn)。

四、典型應(yīng)用

也許大家都看到過繁華街道上的拼圖式廣告牌吧，有十幾個或者幾十個三棱柱，通過旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成不同的畫面，在每幅畫面都停留一段時間，這正好是上面介紹的情況，當(dāng)一個棱柱的某個畫面轉(zhuǎn)到特定的角度，比如正對馬路的方向，該畫面必須停留，等所有與此畫面相連接而能拼成完整畫面的其他柱面到來，也就是從柱面開始啟動到下一次停下來需要所有畫面經(jīng)過相同的時間，然而所有的主面不可能同時啟動，可能為了形成某種觀賞效果，有意依次啟動，或由中間開始啟動，逐漸向兩邊延伸，等等，所有這些事件的轉(zhuǎn)動控制實質(zhì)就是定時控制，先啟動，先停止。最終保證所有的畫面構(gòu)成一幅完整的畫面，而且必須是一個平面，我通過這種方法成功地完成了8組和15組轉(zhuǎn)動馬達(dá)的起停控制，實踐證明這種方法簡單可行。部分原程序如下所示。基本流程和部分程序代碼如下。

以下是定時中斷服務(wù)程序的全部代碼，可以完成對8個事件的時間統(tǒng)計，并在時間滿足條件時，調(diào)用子程序OUT01，是對外部開關(guān)的控制指令。通過這段程序，成功實現(xiàn)了一個定時器對多個事件的自動運行控制（以下程序僅供參考）。

TIME0: CLR TR0
PUSH PSW
PUSH ACC
MOV TL0,#22H;定時100ms重新啟動定時器0
MOV TH0,#1CH

LINSHI: MOV A,2AH
CJNE A,#0FFH,DEA
SETB TR0
POP ACC
POP PSW
RETI

DEA: MOV A,2AH
CJNE A,#00H,DE1
MOV A,2CH
CJNE A,#00H,DE1
;SETB TR0
POP ACC
POP PSW
RETI
DE1: JNB 2AH.0,DEAL1
DE2: JNB 2AH.1,DEAL2
DE3: JNB 2AH.2,DEAL3
DE4: JNB 2AH.3,DEAL4I
DE5: JNB 2AH.4,DEAL5I
DE6: JNB 2AH.5,DEAL6I
DE7: JNB 2AH.6,DEAL7I
DE8: JNB 2AH.7,DEAL8I
LJMP FINISH

DEAL4I: LJMP DEAL4
DEAL5I: LJMP DEAL5
DEAL6I: LJMP DEAL6
DEAL7I: LJMP DEAL7
DEAL8I: LJMP DEAL8
DEAL1: JNB 2CH.0,DE2
INC 50H
MOV A,50H
CJNE A,#20,DE2
CLR 2CH.0
LCALL OUT01
mov 50h,#00h
LJMP DE2
DEAL2: JNB 2CH.1,DE3
INC 51H
MOV A,51H
CJNE A,#20,DE3
CLR 2CH.1
LCALL OUT01
MOV 51H,#00H
LJMP DE3
DEAL3: JNB 2CH.2,DE4
INC 52H
MOV A,52H
CJNE A,#20,DE4
CLR 2CH.2
LCALL OUT01
MOV 52H,#00H
LJMP DE4
DEAL4: JNB 2CH.3,DE5I
INC 53H
MOV A,53H
CJNE A,#20,DE5I
CLR 2CH.3
LCALL OUT01
MOV 53H,#00H
DE5I: LJMP DE5
DEAL5: JNB 2CH.4,DE6I
INC 54H
MOV A,54H
CJNE A,#20,DE6I
CLR 2CH.4
MOV 54H,#00H
LCALL OUT01
DE6I: LJMP DE6
DEAL6: JNB 2CH.5,DE7I
INC 55H
MOV A,55H
CJNE A,#20,DE7I
CLR 2CH.5
LCALL OUT01
MOV 55H,#00H
DE7I: LJMP DE7
DEAL7: JNB 2CH.6,DE8I
INC 56H
MOV A,56H
CJNE A,#20,DE8I
CLR 2CH.6
LCALL OUT01
MOV 56H,#00H
DE8I: LJMP DE8
DEAL8: JNB 2CH.7,FINISH
INC 57H
MOV A,57H
CJNE A,#20,FINISH
CLR 2CH.7
LCALL OUT01
MOV 57H,#00H

FINISH: MOV A,2CH
CJNE A,#00H,TUI


SETB TR0;SETB TR0
POP ACC
POP PSW
RETI
TUI: SETB TR0;開定時器
POP ACC
POP PSW
RETI
OUT01: MOV A,2CH
MOV P2,A
CLR G0
LCALL DELAY
CLR CLOCK
LCALL DELAY
SETB CLOCK
NOP

CLR CLOCK
SETB G0
LCALL DELAY
RET