1.7 定时器实验

学习目标：理解 51 单片机定时器工作原理，掌握定时器中断配置，实现 LED 定时闪烁（替代软件延时）。

实验原理

定时器工作方式

51 单片机有定时器 0（T0）和定时器 1（T1），均为 16 位计数器，计数脉冲来自：

• 定时模式：内部时钟（每个机器周期加 1）
• 计数模式：外部引脚脉冲（T0=P3.4，T1=P3.5）

                     ┌─── 溢出 → 触发中断
时钟/脉冲 → 计数寄存器 ─┤
  (THx:TLx 16位)      └─── 查询 TFx 标志

工作方式（TMOD）

方式	说明	位数
方式 0	13 位定时器	THx 高8位 + TLx 低5位
方式 1	16 位定时器	THx 高8位 + TLx 低8位
方式 2	8 位自动重装	重装值存 THx
方式 3	仅 T0，拆为两个 8 位	-

本课程重点掌握方式 1（16 位）和方式 2（8 位自动重装）。

初值计算（方式 1）

定时时间 = (2^16 - 初值) × 机器周期

• 12MHz 晶振：机器周期 = 12/12MHz = 1µs
• 定时 50ms：需要计数 50000 个机器周期
• 初值 = 65536 - 50000 = 15536 = 0x3CB0

TH1 = 0x3C;  TL1 = 0xB0;   // 定时50ms（12MHz）

程序设计

定时器 0 中断定时 50ms，LED 每 500ms 翻转

/****************************************************
 * 实验名称：定时器0中断——LED定时闪烁
 * 功能：T0 每 50ms 中断一次，10 次翻转一次 LED
 ****************************************************/
#include <reg51.h>

sbit LED = P1^0;

unsigned char count = 0;    // 计数变量

// 定时器0中断服务函数（中断号1）
void timer0_isr(void) interrupt 1
{
    TH0 = 0x3C;     // 重装初值（定时50ms）
    TL0 = 0xB0;
    count++;        // 计数值+1
    if (count >= 10) // 累计 500ms
    {
        count = 0;
        LED = ~LED; // 翻转 LED
    }
}

void main(void)
{
    TMOD = 0x01;    // 定时器0，方式1（16位）
    TH0 = 0x3C;     // 初始初值
    TL0 = 0xB0;
    ET0 = 1;        // 使能定时器0中断
    EA = 1;         // 开总中断
    TR0 = 1;        // 启动定时器0

    while (1)
    {
        // 主循环可做其他事
    }
}

定时器初值速查表（12MHz，机器周期 1µs）

定时时间	计数次数	初值	THx	TLx
1ms	1000	64536	0xFC	0x18
10ms	10000	55536	0xD8	0xF0
50ms	50000	15536	0x3C	0xB0

定时器 2（方式 2 自动重装示例）

// 方式2：8位自动重装，TL0计数，TH0自动重装
TMOD = 0x02;        // 定时器0，方式2
TH0 = 0x38;         // 重装值 = 初值
TL0 = 0x38;         // 计数初值（定时 200µs）
TR0 = 1;

关键知识点

知识点	说明
TMOD	工作方式寄存器，低 4 位控制 T0，高 4 位控制 T1
THx / TLx	16 位计数寄存器高/低字节
TRx	运行控制位（TRx=1 启动）
TFx	溢出标志（中断方式自动清）
初值重装	方式 1 需在中断中手动重装；方式 2 自动

定时器 vs 软件延时

方式	优点	缺点
软件延时	简单	占用 CPU，不能同时做其他事
定时器	不占用 CPU 主循环	需配置寄存器、中断

常见问题

Q1：定时不准？

• 检查晶振频率与实际是否一致
• 检查初值计算是否正确
• 方式 1 记得在中断中重装初值

Q2：LED 翻转太频繁/太慢？

• 调整初值（定时时间）或计数次数

Q3：中断不进入？

• 检查 TR0=1（启动）、ET0=1（使能）、EA=1（总开关）是否齐全

实验任务

1. 用定时器 0 实现 LED 每 500ms 翻转（呼吸灯基础）
2. 定时器 1 与定时器 0 同时工作，控制两路 LED 不同频率闪烁
3. 扩展：用定时器实现 0~99 秒计时器（配合数码管）

考核点 / 验收标准

考核项	验收标准	分值
初值计算	能正确计算定时器初值（如定时 50ms）	30
寄存器配置	TMOD/TH/TL/TR/ET/EA 配置正确	25
定时实现	用定时器中断实现 LED 定时闪烁	30
原理理解	能对比定时器与软件延时的区别	15

实操要求：现场计算并实现定时 200ms 翻转（12MHz 晶振）。