在之前,我们所有的关于时间的运算,都是使用CPU的软件延时,缺点是占用CPU的时间。C51中的定时器和计数器是同一个硬件电路支持的,通过寄存器配置不同,就可以将他当做定时器 或者计数器使用。
定时器和计数器区别是致使他们背后的计数存储器加1的信号不同。当配置为定时器使用时,每经过1个机器周期,计数存储器的值就加1。而当配置为计数器时,每来一个负跳变信号 (信号从P3.4 或者P3.5引脚输入),就加1,以此达到计数的目的。
标准C51有2个定时器/计数器:T0和T1。他们的使用方法一致。C52相比C51多了一个T2。
定时器与计数器的区别
- 定时器和计数器,电路一样
- 定时或者计数的本质就是让单片机某个部件数数
- 当定时器用的时候,靠内部震荡电路数数
- 当计数器用的时候,数外面的信号,读取针脚的数据
1.定时器的本质
定时器的本质原理: 每经过一个机器周期,就加1 :寄存器
晶振(晶体震荡器),又称数字电路的“心脏”,是各种电子产品里面必不可少的频率元器件。数字电 路的所有工作都离不开时钟,晶振的好坏、晶振电路设计的好坏,会影响到整个系统的稳定性。
时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单 位。在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。时钟周期是一个时间的量。更小的时钟周 期就意味着更高的工作频率。
机器周期也称为CPU周期。在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶 段(如取指、译码、执行等),每一阶段完成一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为 机器周期。一般情况下,一个机器周期由若干个时钟周期组成。
所以机器周期=n*时钟周期=1/晶振
注意:当晶振频率是11.0592MHz的时候,等于11059.2KHz = 11059200Hz 机器周期 = 12 x 时钟周期 =12 x (1/时钟频率) 秒 = 12 / 时钟频率 秒 = 12 / 11059200 秒 = 12 000 000 / 11059200 微秒 = 1.085 微秒
2.定时器编程
在TH0/1和TL0/1寄存器中加1,默认是从0开始数数,最多能数65536下,累计计时71ms
何算出10ms定时器的初值 就不让他从0开始数数,10ms需要数9216下,你让他从65536-9126=56320(16进制表示为 0xDC00)开始数数 这样TL0=0x00;TH0=0xDC
- TCON寄存器的bit5(TF0)能表示爆表:当爆表的时候,硬件会修改bit5(TF0)位上面的数据,改成 1(置1),如果不用中断,我们代码清零
- TCON寄存器的bit4,通过编程让这个位为1的时候,开始计时,相当于按下了闹钟
- 定时器模式寄存器:TMOD来选择定时器模式,选择工作方式1,TMOD的bit0 bit1配置成0 1 :16 的定时器功能
- 四个二进制数表示一位的16进制数3.
- 8421法进制的转换(方便人类来看,对计算机底层来说,不关心进制010101010)
- 配寄存器推荐用按位操作,清零的时候,对应的需要清零的位与上0,不需要清零的位与上1
- 置1的时候,需要置1的位置或1,不需要置一的位置或0
注意:清零用与,置1用1
3.定时中断方式控制
如果使用C语言编程中断查询次序号就是中断号
CPU能响应定时器0中断的条件:
需要配置IE寄存器的bit1: ET0 bit7:EA
1. ET0中断允许要置一 ET0 = 1
2. EA总中断要置一 EA = 1
#include "reg52.h"
sbit led=P3^6;
sbit led1=P3^7;
int cnt=0;
void Timer0Init()
{
TMOD=0x01;
TL0=0x00;
TH0=0xDC;
TR0=1;
TF0=0;
ET0=1;
EA=1;
void main()
{
led=1;
Timer0Init();
while(1)
{
led1=0;
delay300ms();
led1=1;
delay300ms();
}
}
void Time0Handler()
{
cnt++;
TL0=0x00;
TH0=0xDC;
if(cnt==100)
{
cnt=0;
led=!led;
}
}
}
4.PWM开发SG90
PWM,英文名Pulse Width Modulation,是脉冲宽度调制缩写,它是通过对一系列脉冲的宽度进 行调制,等效出所需要的波形(包含形状以及幅值),对模拟信号电平进行数字编码,也就是说通 过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化,占空比就是指在一个周期内,信号处于高电平的 时间占据整个信号周期的百分比,例如方波的占空比就是50%.
- 脉冲宽度调制
- 通过占空比编码模拟信号
- 占空比 一个周期内,高电平占据时长的百分比
如何实现PWM信号输出
通过芯片内部模块输出,一般观察手册或者芯片IO口都会标明这个是否是PWM口 如下图增强51,STC15w的CPU
如果没有集成PWM功能,可以通过IO口软件模拟,相对硬件PWM来说精准度略差
5.控制舵机
什么是舵机 如下图所示,最便宜的舵机sg90,常用三根或者四根接线,黄色为PWM信号控制 用处:垃圾桶项目开盖用、智能小车的全比例转向、摄像头云台、机械臂等 常见的有0-90°、0-180°、0-360°
****怎么控制舵机
向黄色信号线“灌入”PWM信号。
PWM波的频率不能太高,大约50HZ,即周期=1/频率=1/50=0.02s,20ms左右
数据:
0.5ms-------------0度; 2.5% 对应函数中占空比为250
1.0ms------------45度; 5.0% 对应函数中占空比为500
1.5ms------------90度; 7.5% 对应函数中占空比为750
2.0ms-----------135度; 10.0% 对应函数中占空比为1000
2.5ms-----------180度; 12.5% 对应函数中占空比为1250
*****定时器需要定时20ms, 关心的单位0.5ms, 40个的0.5ms,初值0.5m cnt++
1s = 10ms * 100
20ms = 0.5ms * 40
6.超声波测距
型号:HC-SR04
接线参考:模块除了两个电源引脚外,还有TRIG,ECHO引脚,这两个引脚分别接我们开发板的P1.5和 P1.6端口
超声波测距模块是用来测量距离的一种产品,通过发送和收超声波,利用时间差和声音传播速度, 计算出模块到前方障碍物的距离。
- 怎么让它发送波 -------Trig ,给Trig端口至少10us的高电平
- 怎么知道它开始发了 --------Echo信号,由低电平跳转到高电平,表示开始发送波
- 怎么知道接收了返回波 -------Echo,由高电平跳转回低电平,表示波回来了
- 怎么算时间 -----Echo引脚维持高电平的时间! 波发出去的那一下,开始启动定时器 波回来的拿一下,我们开始停止定时器,计算出中间经过多少时间
- 怎么算距离------ 距离 = 速度 (340m/s)* 时间/2
超声波的时序图