3.13　TIMER0控制單只LED閃爍

此前有關(guān)單只或多只LED閃爍的程序設(shè)計均使用延時子程序使LED按一定延時亮或滅，形成閃爍效果。圖3-15所示電路則通過TIMER0定時器實現(xiàn)了對LED的閃爍控制。TIMER0通常簡稱為T/C0或T0。

1. 程序設(shè)計與調(diào)試

傳統(tǒng)型8051單片機(jī)僅有2個16位定時/計數(shù)器T/C0與T/C1（簡稱T0與T1）。STC15W4K32S4單片機(jī)內(nèi)置了5個16位定時/計數(shù)器：T/C0～T/C4（簡稱T0～T4）。T0～T4均可工作于計數(shù)方式或定時方式。表3-5給出了STC15的定時/計數(shù)器相關(guān)寄存器。

對于T0與T1，無論是STC15系列單片機(jī)，還是在傳統(tǒng)型8051單片機(jī)，其工作方式均由TMOD寄存器配置，但兩者的模式配置并不完全相同。T0、T1模式寄存器TMOD如表3-6所示。

使用T0、T1時，還涉及控制寄存器TCON，它包括TF1、TF0、TR1、TR0、IT1、IT0、IE1、IE0共8位。其中，TFx為定時器溢出標(biāo)志位；TRx為定時器運行控制位。

使用定時/計數(shù)器，主要有以下兩種方法。

? 溢出中斷處理：定時/計數(shù)寄存器溢出時觸發(fā)中斷，自動調(diào)用預(yù)先設(shè)計的中斷子程序。

? 溢出標(biāo)志位查詢：循環(huán)檢查定時/計數(shù)器溢出標(biāo)志位（TFx）；當(dāng)TFx=1時，執(zhí)行指定程序。

本案例通過STC15的T0控制LED閃爍，并使用上述方法2實現(xiàn)，要完成的工作如下。

? 設(shè)置輔助寄存器AUXR配置時鐘分頻（僅針對T0～T2）。

? 定時/計數(shù)器工作模式設(shè)置（對于T0、T1的設(shè)置通過TMOD完成）。

? 設(shè)置定時/計數(shù)寄存器初值（對于T0、T1，對應(yīng)為TH0/TL0、TH1/TL1）。

? 允許定時/計數(shù)器中斷（對于T0、T1，可設(shè)置IE，或單獨設(shè)置EA及ET0、ET1）。

? 啟動定時/計數(shù)器（對于T0、T1，可設(shè)置TCON或單獨設(shè)置TR0、TR1）。

對于STC15拓展的其他定時/計數(shù)器，所對應(yīng)的配置寄存器會存在差異。例如，T3與T4的分頻配置使用T4T3M寄存器完成。

完成上述設(shè)置工作后，余下的最為重要的工作是編寫定時/計數(shù)器中斷子程序，當(dāng)定時/計數(shù)器時間到達(dá)或計數(shù)值溢出即觸發(fā)中斷，所編寫的相應(yīng)中斷子程序?qū)⒈蛔詣诱{(diào)用。

對于STC15的T0，其技術(shù)手冊推薦使用其模式0，即16自動重裝載模式。16位的最大值為216-1=65 535，計數(shù)至65 536時溢出，其16位的原始值將被恢復(fù)，計數(shù)重新開始。圖3-16給出了STC15的T0模式0的工作原理。

由圖3-16可知，對STC15而言，驅(qū)動T0工作的系統(tǒng)時鐘可以被設(shè)置為8051單片機(jī)的12分頻，也可以被設(shè)置為1分頻。對于12MHz振蕩器頻率，在12分頻模式下，T0計數(shù)周期Tcy=1/（12MHz/12）=11s，如果振蕩器頻率為11.059 2MHz，在12分頻模式下，Tcy=1/（11.059 2MHz/12）≈1.085 11s。在開啟定時/計數(shù)器后，每個計數(shù)周期都將使定時/計數(shù)寄存器累加1。

為使用T0實現(xiàn)12分頻模式下的5ms（5 0000s）定時，使用STC-ISP工具，在定時/計算器中可生成圖3-17所示代碼。

對于AUXR &=0x7F（01111111），根據(jù)圖3-16可知，AUXR的最高位T0x12被置0，選擇12分頻；對于TMOD &=0xF0，其低4位GATE0、C/T0、M10、M00全部被置0。其中，GATE0=0表示只要TR0=1即可啟動T0；C/T0=0表示T0在內(nèi)部時鐘驅(qū)動下計數(shù)；M10 M00=00表示T0工作于模式0，即STC15的16位自動重裝載模式。

在圖3-17中，TL0=0x78，TH0=0xEC，定時初值0xEC78=60 536，它們等價于TL0=(65 536-5 000) & 0x00FF與TH0=(65 536-5 000)>>8，或者是TL0=-5 000 & 0x00FF與TH0=-5 000>>8。

之所以可直接使用“負(fù)數(shù)”，是因為65 536即17位二進(jìn)制數(shù)1 0000 0000 0000 0000的最高位為1，其余16位為0。對于16位的寄存器，65 536與0是相等的。為檢驗這一結(jié)果，可打開Win10附件中的計算器，切換到“程序員”模式，如圖3-18所示，選擇DEC（十進(jìn)制），計算“65 536-5 000”，得到的結(jié)果為60 536；對應(yīng)HEX（十六進(jìn)制）的結(jié)果為EC78，即TL0=0x78，TH0 T 0xEC；如果輸入“0-5 000”，可得結(jié)果為-5 000，即十六進(jìn)制數(shù)FFFF FFFF FFFF EC78。其末尾數(shù)位同樣為EC78，所得結(jié)果中僅有EC78（共4個十六進(jìn)制位，也就是共16位二進(jìn)制位）被分別保存到兩個8位的寄存器TH0與TL0。

在程序中，可直接寫入看似煩瑣的常量表達(dá)式，這樣可提高程序可讀性。

由圖3-16可知，啟動T0開始工作時，可直接置TR0 T 1，在12MHz/12=1MHz計數(shù)時鐘驅(qū)動下，對所設(shè)置的定時/計數(shù)寄存器初值0xEC78（即60 536），該值將會每微秒遞增1，5 0000s后該值為65 536(60 53605 000)。由于模式0為16位，最大值為65 535，定時/計數(shù)寄存器的值遞增至65 536時產(chǎn)生溢出，觸發(fā)T0中斷，硬件置位TF0。

在中斷子程序中，T0和T1的中斷號分別為1、3，不要將其誤設(shè)為0、1。本案例編寫的是T0中斷子程序，該子程序后面添加了interrupt 1。

對于中斷函數(shù)內(nèi)的代碼還有以下兩點說明。

① 由于本案例T0工作于模式0，所設(shè)置TL0與TH0初值將被同時保存至與TL0、TH0共用地址的，被隱藏的RL_TL0、RL_TH0寄存器中，其中RL表示重裝載（ReLoad）。當(dāng)TL0、TH0溢出時將觸發(fā)T0中斷，參照圖3-16可知，RL_TL0、RL_TH0的初值將被重裝回TL0、TH0。8051單片機(jī)的T0模式0為13位模式，且TL0、TH0初值的重裝要通過軟件代碼完成。

② 在當(dāng)前12MHz時鐘、12分頻模式下，T0最大可獨立實現(xiàn)65ms定時，此時定時/計數(shù)初值將為65 536-65 000=536=0x0218，也就是TL0=0x18、TH0=0x02，其中的65 000對應(yīng)65ms（65 0006s），如果要實現(xiàn)更大延時，則要引入靜態(tài)變量或全局變量，如T_Count，通過變量累加來實現(xiàn)更長定時。

2. 實訓(xùn)要求

① 用TIMER0控制LED每隔0.5s被點亮，并在2s后熄滅，如此不斷重復(fù)。

② 用TIMER0控制數(shù)碼管以0.5s的間隔循環(huán)顯示數(shù)字0～9。

3. 源程序代碼