单片机实现定时单片机怎么做定时器矩阵，彻底解决各种定时问题？|产品选型|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

单片机怎么做定时器矩阵，彻底解决各种定时问题？

大家好，我是无际。

定时功能非常常用，可以说是刚需，也可以说是很多人的痛点。

做LED闪烁效果要用定时、按键扫描要定时、数码管扫描要定时、滤波要定时等等。

曾经，我在产品开发的时候也被各种定时需求搞得焦头烂额。

还好，后面我自己写了一个定时器的程序架构，今天一步到位，，彻底解决各种定时的问题 。

最近无际单片机编程有几个学员在学习的时候搞不懂这个。

我借此写了这篇文章，然后基于这个文章内容来给学员们直播讲解。

一、为什么我要搞定时器矩阵

定时器矩阵这个概念是我自创的，简单来说就是很多不同定时时间的软件定时器组合。

因为产品开发这么多年，总有乱七八糟的精准定时需求，有50us的，有1ms的，有10ms的，有50ms的，有100ms的等等。

如果没有一个很好的程序架构的话，不同的精准定时需求一多，代码就会很混乱，而且也不好管理，移植性和可扩展性那些就更不用提了。

二、解决需求的思路

然后我就在想，我能不能设计一个定时器的程序架构，让它能够适应所有的精准定时需求。

我的思维雏形大概是这样的。

图左边是定时器时间源， 类似于我们的时钟源，一般我是用单片机定时器中断做个50us的定时，因为用定时器做时间比较精准。

为什么要用50us？因为我产品的RFD波形定时采集频率是50us采一次。

如果你产品没定时这么频繁的功能需求，你完全可以把定时时间源配置成10ms,甚至100ms，这个是根据不同的产品去调整的。

图右边的就是定时器矩阵， 就是各种乱七八糟的不同定时需求组合，比如LED特效定时功能的定时需求、RFD波形定时采集、RFD重复码滤波延时等等。

最终这些定时器矩阵都有一个时间单位/基准，这个时间单位/基准是由定时器时间源提供，如果我配置定时器中断是50us，那定时器矩阵的时间单位就是50us。

有了这种想法以后，剩下的就是考验你的经验和代码水平了。

三、代码设计思路

一个工程师工作越久，做过的项目越多，就要慢慢形成一个面向对象的思维 。

虽然上面雏形出来了，但是我相信很多人依然不知道怎么动手去写代码。

这个是正常的，最好的方法就是先抄后超 。

我是用面向对象的思维去做的 ，对于c语言来说，结构体是实现面向对象最好的方式 。

这里的对象不是你的男女朋友，而是世间万物皆可以当做一个对象。

比如说人是一个对象，这个对象有很多属性，比如说性别、年龄、身高、体重等等。

Ok，那在程序里，如何把这个对象的特征用结构体展现出来呢？

可以通过下面这个代码：

那回到我们定时器矩阵这里，我们把定时器矩阵当做一个对象 。

那这个定时器矩阵都需要具备哪些共同的特征？

我总结了下面几个：

需要有个变量当做开关标志控制该定时器启动/停止 需要有个变量当做当前的定时值 需要有个变量当做该定时器的定时周期。 定时时间到了以后，需要去执行相应动作，为了灵活使用，需要一个函数指针。

那用结构体来表示代码如下：

这里很多人可能有点懵逼，我怎么想不到要这些东西呢？

这个是正常的，不用去纠结，我也不是一开始就把这几个成员都想到的，而是后面做功能的时候慢慢完善的，你刚开始抄我的思维就行了。

后面很多应用都是用这种套路去做的，比如说我们的任务管理、比如菜单这些，用多了自然就熟了，以后你自己也能设计别的对象了。

Ok，这样我们就把定时器矩阵这个对象的特征设计好了。

四、定时器代码实战

1.前面我们用结构体自定义了一个定时器的对象来，下面就要用这个定时器对象”生”出定时器矩阵。

我们直接用定义结构体数组的方式，T_SUM就是我们定时器矩阵的个数，也就是我产品有多少个定时器需求。

后面我们所有的操作都是围绕这个结构体来进行的。

2.配置定时器矩阵时间源，初始化定时器矩阵参数

A). 我们首先要给这个定时器矩阵一个时间源，也就是配置我们要去配置单片机定时器中断。

我们的定时频率配置的是50us，是因为我们产品有的功能最短需要50us的定时。

然后，我们需要写一个初始化函数，去调用这个定时器配置，以及初始化定时器矩阵参数。

B). 然后在这个50us定时器中断函数里，去实现给定时器矩阵定时代码。

这里，我单独写了一个函数。

然后我们在定时器中断函数里调用这个函数，实现给定时器矩阵定时。

3.附加功能

定时器矩阵时间源配置好了，但是我们还需要一些函数来操作定时器矩阵对吧？

A). 编写创建定时器

我希望定时器能像任务一样，想要的时候创建，所以就有了创建定时器函数。

我们创建定时器的时候这样调用就可以了。

B). 复位定时器

如果说我们需要循环定时的话，在定时时间到了以后就需要复位定时器，让定时器重新启动。

除了以上以外，其他功能可以自己去完善，比如说控制定时器状态、删除定时器、获取定时器时间，这里就不一一举例了。

完整的代码和视频教程，大家可以找无际单片机编程来拿。

有了这个定时器程序架构，以后开发产品再也不怕有各种定时需求啦，使用方便，移植性也强，如果加个动态分配，就更完美了。

51单片机定时器用法之1秒定时程序设计

动画演示

在我们的DIY电子时钟里，需要用到单片机定时器来做秒的显示，说是显示，其实就是实现数码管上“：”点的闪烁。这里初步定义为每秒亮1次，亮0.5秒，灭0.5秒。实现显示秒的功能。这里也可以用DS1302的秒数据来做，但是实现起来麻烦，达到一样的效果，我们追求的是程序越简单越好，所以在此我们用单片机定时器来实现。

我们DIY时钟板子上的单片机为STC15W408AS，单片机自带IRC可调时钟和搞可靠复位，为了降低功耗（工作频率越低，功耗越小），本时钟采用12M的工作频率（烧写程序是在软件上选择），那当定时器工作在12T模式下时，一个机械周期就是1us。

接下来我们就该看看单片机的数据手册了。以下是今天我们需要关注的寄存器：

TCON位定义

TMOD寄存器位定义

T0工作方式设置

TCON为定时器T0和T1的控制寄存器，可以位寻址（直接操作位）；TMOD是T0、T1工作方式控制寄存器，不可以位寻址（只能操作寄存器），高四位控制T1，低四位控制T0；定时器的工作方式由TOMD寄存器中的M1和M0选择，具体如上图。

本例中我们要用T0实现1秒的定时时间，这里我们用T0工作在方式0，也就是16位的自动重载方式（传统的51单片机只有8位的自动重载，需要做高精度的定时时最好用自动重载方式）。我们不需要外部中断来开启定时器，所以GATE位=0，T0工作在定时模式，CT=0，所以我们TMOD寄存器的值为0x00；在TCON寄存器里和T0相关的位有TF0和TR0；TF0=0：T0中断标志位，当定时器中断产生是，TF0自动置位，CPU相应中断后硬件自动清零；TR0=1：开启定时器，相当于定时器的开关。

除了这些寄存器外，定时器溢出后，也会产生中断，所以还需要去设置中断部分：

EA=1:，开启总中断，相当于中断总开关；ET0=1；开启定时器T0中断，相当于中断的子开关，只有中断的总开关和相应的子开关都开启后，CPU才能相应中断信号，具体请看中断部分数据手册。我们用的STC15W系列单片机属于增强型单片机，为了和传统51单片机兼容，还专门设有一个寄存器AUXR，此寄存器可设置T 0工作在1T还是12T模式，此处我们让T0工作在12T模式下，AUXR=0x00。最后就是定时器的初值寄存器了，我们需要定时的时间是500ms，16位的定时器再12M频率下最大定时时间为65535us，而我们需要的是500ms,明显达不到，那我们就需要做组合定时的方式，这里我们设定定时器的中断频率为10ms，那我们中断1次后在中断函数里将某个变量加1，当变量加到50的时候就是500ms,当变量加到100的时候就是1s了。这就是我们实现1s定时的思路。

具体实现程序如下：（因头条原因，代码图片无法加入，需要请移步关注微信公众号）

如上图中程序所示，定时器初始化时设置T0位16位自动重载模式，工作在12T模式，初值10ms，开启定时器，开启中断。这样定时器就工作了；在定时器中断函数里，每次进入中断后我们就给变量T_a自加1，当变量小于50的时候（小于500ms），让D=1（D即为我们电路中控制秒显示的那两个点，高电平有效），大于50小于100的时候D=0，关闭秒显示。这样一来就实现了秒显示在1秒内亮500ms,灭50ms了。上图中中断函数名后面的interrupt 1这是中断函数的入口地址，C语言中叫中断号（为小白说明，老司机略过），具体的个中断对应的入口地址对照表如下图(部分)：