51单片机—智能垃圾桶（定时器）

越加越强2024-08-05 13:02

一. 定时器

1. 简介

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。

确切的说，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

1.1 概念解读
  • 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

在51单片机中，定时器和计数器的主要区别在于它们的工作方式和用途：

  • 定时器（Timer）：
    • 工作方式：定时器使用内部时钟源（例如晶振）进行计数。
    • 用途：用于计时，例如生成精确的时间延迟、实现周期性中断等。
    • 例子：设定一个定时器来每隔一秒触发一次中断，用于更新系统时钟。
  • 计数器（Counter）：
    • 工作方式：计数器通过外部信号（例如外部引脚上的脉冲信号）进行计数。
    • 用途：用于计数外部事件或脉冲，例如计数输入脉冲的次数。
    • 例子：连接一个传感器到单片机的计数器引脚，计数传感器发出的脉冲信号。
1.2 定时器怎么定时

定时器的本质原理： 每经过一个机器周期，就加1 :寄存器

思考：

  • 什么是晶振

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

  • 什么是时钟周期

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

  • 什么是机器周期

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

  • 加1经过了多少时间

当晶振频率是11.0592MHz的时候，等于11059.2KHz = 11059200Hz

跳一次等于一个机器周期

一个机器周期等于12个时钟周期

一个时钟周期等于晶振的倒数：1/11059200秒

那么跳一次就是：12/11059200秒 = 12000000/11059200 微秒= 1.085微妙

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

1.3 定时器编程

相关寄存器：

  • 在哪里加1，最大计数时间，也就是爆表了能计算多长

在T8H0/1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 ，71毫秒

  • 如何算出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

  • 关于TCON
  • 怎么知道爆表

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。

  • 怎么开始计时

TCON寄存器的bit4，TRO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

  • 定时器使用是有很多种模式的

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 位的定时器功能

  • 四个二进制数表示一位的16进制数

8421法进制的转换，二进制转16进制（方便人类来看，对计算机底层来说，不关心二进制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

AUXR，降低单片机时钟对外界的辐射。

  • 定时器控制led灯每隔一秒灭一次

    #include "reg52.h"

    sbit led1 = P3^6; // 定义 led1 变量，指向 P3.6 引脚
    sbit led2 = P3^7; // 定义 led2 变量，指向 P3.7 引脚

    void main()
    {
    // 1.配置定时器0工作模式为16位计数器模式

      int cnt = 0;  // 定义一个整数变量 'cnt' 用于计数

  led1 = 1; // 初始化 led1 为高电平（假设高电平点亮）
  led2 = 0; // 初始化 led2 为低电平（假设低电平熄灭）
  TMOD = 0x01; // 配置定时器0为模式1（16位定时器模式）

  // 2.设置定时器初值，使其每10ms产生一次溢出

  TL0 = 0x00; // 设置定时器0低8位初值为 0x00
  TH0 = 0xDC; // 设置定时器0高8位初值为 0xDC

  // 3.启动计时

  TR0 = 1;  // 启动定时器0
  TF0 = 0;  // 清除定时器0溢出标志位

  while(1) {   // 无限循环
      if(TF0 == 1) { // 如果定时器0溢出  爆表
          TF0 = 0; // 清除定时器0溢出标志位

          cnt++; // 增加计数器 'cnt' 的值

          // 重新设置定时器初值
          TL0 = 0x00;   
          TH0 = 0xDC;
          if(cnt == 100) { // 如果计数器 'cnt' 达到 100（即经过1秒）
              cnt = 0; // 重置计数器 'cnt'
              led1 = !led1; // 翻转 led1 的状态
              led2 = !led2; // 翻转 led2 的状态
          }
      }
  }

    }

1.4 定时器中断方式控制 （相当于多线程）

中断寄存器

  • 定时器中断方式控制led

    #include "reg52.h" // 包含51系列单片机寄存器定义文件

    sbit led = P3^6; // 定义一个位变量led，连接到P3端口的第6位（LED1）
    sbit led1 = P3^7; // 定义一个位变量led1，连接到P3端口的第7位（LED2）
    int cnt = 0; // 定义一个整数变量cnt，用来统计定时器溢出的次数

    // 定义定时器0初始化函数
    void Time0Init()
    {
    // 1. 配置定时器0工作模式为16位计时模式
    TMOD = 0x01; // 设置TMOD寄存器为0x01，定时器0为16位定时器模式

      // 2. 设置定时器初值，以生成大约10ms的定时
  TL0 = 0x00;    // 设置定时器0低8位初值为0x00
  TH0 = 0xDC;    // 设置定时器0高8位初值为0xDC（即0xDC00）

  // 3. 启动定时器0
  TR0 = 1;       // 启动定时器0，使其开始计时
  TF0 = 0;       // 清除定时器0的溢出标志位（初始为0）

  // 4. 启用定时器0中断
  ET0 = 1;       // 使能定时器0中断，使单片机能够响应定时器0的中断请求

  // 5. 启用总中断
  EA = 1;        // 启用全局中断，使单片机能够响应所有中断请求

    }

    void main()
    {
    led = 1; // 将LED1点亮（即将P3^6置为高电平）
    led1 = 0; // 将LED2熄灭（即将P3^7置为低电平）
    Time0Init(); // 调用定时器初始化函数，设置定时器0并启动定时器
    while(1) {
    // 无限循环，程序在这里等待中断事件发生
    // 这部分代码可以执行其他任务，但本例中为空
    }
    }

    // 定时器0中断处理函数 interrupt 1 定时器0的优先级
    void Time0Handler() interrupt 1
    {
    cnt++; // 每次定时器0溢出时，计数器cnt增加1

      // 重新设置定时器0的初值，保持定时周期不变
  TL0 = 0x00;  // 重新加载定时器0低8位初值为0x00
  TH0 = 0xDC;  // 重新加载定时器0高8位初值为0xDC（即0xDC00）

  if (cnt == 30) { // 如果定时器0溢出30次（约300ms）
  	cnt = 0;     // 重置计数器cnt为0

  	// 翻转LED的状态
  	led = !led;   // 每300ms翻转LED1的状态
  	led1 = !led1; // 每300ms翻转LED2的状态
  }

    }

这段代码是用来在51系列单片机中配置定时器0，使其每隔1秒钟翻转一个LED的状态。下面是对每一部分的详细解释：

1. 头文件和变量定义
#include "reg52.h"

sbit led = P3^6;  // 定义一个位变量led，连接到P3端口的第6位（LED1）
sbit led1 = P3^7; // 定义一个位变量led1，连接到P3端口的第7位（LED2）
int cnt = 0;      // 定义一个整数变量cnt，用来统计定时器溢出次数
  • #include "reg52.h"：包含51系列单片机的寄存器定义文件。
  • sbit led = P3^6;：将单片机的P3端口的第6位定义为 led，用于控制LED的开关。
  • sbit led1 = P3^7;：将P3端口的第7位定义为 led1，虽然在代码中没有使用。
  • int cnt = 0;：定义一个计数器 cnt，用于跟踪定时器0的溢出次数。
2. Time0Init 函数
void Time0Init()
{
    //1. 配置定时器0工作模式位16位计时
    TMOD = 0x01;
    //2. 给初值，定一个10ms出来
    TL0=0x00;
    TH0=0xDC;
    //3. 开始计时
    TR0 = 1;
    TF0 = 0;
    //4. 打开定时器0中断
    ET0 = 1;
    //5. 打开总中断EA
    EA = 1;
}
  • TMOD = 0x01;：将 TMOD 寄存器的值设置为 0x01，将定时器0配置为模式1（16位定时器模式）。低4位 0001 表示定时器0的工作模式。
  • TL0 = 0x00; 和 TH0 = 0xDC;：设置定时器0的初始值。TH0 和 TL0 设置为 0xDC00，这样定时器从 0xDC00 开始计数。
  • TR0 = 1;：启动定时器0。
  • TF0 = 0;：清除定时器0的溢出标志位。
  • ET0 = 1;：允许定时器0的中断。
  • EA = 1;：允许总中断，使单片机能够响应所有中断请求。
3. main 函数
void main()
{
    led = 1;     // 初始时点亮LED
    Time0Init(); // 初始化定时器0
    while(1){
        // 无限循环，等待中断发生
    }
}
  • led = 1;：在程序开始时，将 led 设为1，点亮LED。
  • Time0Init();：调用初始化定时器0的函数。
  • while(1){}：无限循环，程序在这里等待中断事件发生。实际的操作由中断处理函数完成。
4. 定时器0中断处理函数
void Time0Handler() interrupt 1
{
    cnt++;  // 统计溢出次数
    // 重新设置定时器初值
    TL0=0x00;
    TH0=0xDC;
    if(cnt == 100) {  // 每100次溢出表示1秒
        cnt = 0;     // 重置计数器
        led = !led;  // 翻转LED状态
    }
}
  • void Time0Handler() interrupt 1：定义了一个中断服务函数，用于处理定时器0的中断。interrupt 1 表示这是定时器0的中断处理函数。
  • cnt++;：每次定时器0溢出时，计数器 cnt 增加1。
  • TL0 = 0x00; 和 TH0 = 0xDC;：重新加载定时器初值，保持定时器周期不变。
  • if(cnt == 100)：检查 cnt 是否达到100。每100次溢出表示1秒（因为10毫秒 × 100 = 1000毫秒，即1秒）。
    • cnt = 0;：重置 cnt 以开始新的计时周期。
    • led = !led;：每秒钟翻转LED的状态。
总结

  • 初始化 ：Time0Init 函数设置定时器0的工作模式和初值，并开启定时器中断。

  • 主程序 ：main 函数设置LED初始状态，并无限循环等待中断。

  • 中断处理 ：Time0Handler 函数在每次定时器0溢出时执行，统计溢出次数，并每1秒翻转一次LED的状态。

  • 定时器中断方式控制led，led灯多线程 控制

    #include "reg52.h"

    // 定义LED控制的位变量
    sbit led = P3^6; // LED1 连接到P3端口的第6位
    sbit led1 = P3^7; // LED2 连接到P3端口的第7位

    int cnt = 0; // 用于计数定时器溢出次数的变量

    // 定时器0初始化函数
    void Time0Init()
    {
    // 1. 配置定时器0工作模式为16位计时模式
    TMOD = 0x01; // 设置定时器0为16位计时器模式（模式1）

      // 2. 给定初值，设置一个10ms的定时周期
  TL0 = 0x00;    // 设置定时器0的低8位初值
  TH0 = 0xDC;    // 设置定时器0的高8位初值
  // (0xDC00 是 16位定时器初值，用来生成10ms的定时周期)
  
  // 3. 开始计时
  TR0 = 1;       // 启动定时器0
  TF0 = 1;       // 设置定时器0的溢出标志位（启动时应清零，但此处设为1可能是为确保中断服务函数能被触发）
  
  // 4. 打开定时器0中断
  ET0 = 1;       // 使能定时器0中断
  
  // 5. 打开总中断EA
  EA = 1;        // 使能总中断，允许所有中断请求

    }

    // 延时函数
    void Delay300ms() //@11.0592MHz
    {
    unsigned char i, j, k;

      i = 3;  // 外循环计数
  j = 26; // 中循环计数
  k = 223; // 内循环计数
  do
  {
  	do
  	{
  		while (--k);  // 内循环延时
  	} while (--j);  // 中循环延时
  } while (--i);  // 外循环延时

    }

    // 主函数
    void main()
    {
    led = 1; // 初始化时将LED1点亮
    led1 = 0; // 初始化时将LED2熄灭
    Time0Init(); // 调用定时器0初始化函数
    while(1) {
    // 无限循环
    led1 = 0; // LED2熄灭
    Delay300ms(); // 延时300ms
    led1 = 1; // LED2点亮
    Delay300ms(); // 延时300ms
    }
    }

    // 定时器0中断服务函数
    void Time0Handler() interrupt 1
    {
    cnt++; // 每次定时器0溢出时，计数器cnt增加1

      // 重新给定时器0初值，以保持定时周期
  TL0 = 0x00; // 重新加载定时器0的低8位初值
  TH0 = 0xDC; // 重新加载定时器0的高8位初值
  
  if(cnt == 30) { // 每30次溢出表示约1秒（10ms * 30 = 300ms）
  	cnt = 0;     // 重置计数器cnt，以开始新的计时周期
  	led = !led;  // 翻转LED1的状态
  }

    }

当然，下面是对你提供的代码的详细解释，逐步解释每一部分的功能和目的：

1. 头文件和变量定义
#include "reg52.h"

// 定义LED控制的位变量
sbit led = P3^6;   // LED1 连接到P3端口的第6位
sbit led1 = P3^7;  // LED2 连接到P3端口的第7位

int cnt = 0;       // 用于计数定时器溢出次数的变量
  • #include "reg52.h"：包括一个头文件，这个文件通常包含对51系列单片机寄存器的定义。
  • sbit led = P3^6; 和 sbit led1 = P3^7;：将 led 和 led1 分别定义为 P3 端口的第6位和第7位，控制对应的LED灯。sbit 是位变量的定义方式，用于操作单片机的特定位。
  • int cnt = 0;：定义一个全局变量 cnt，用来计数定时器溢出次数。
2. 定时器0初始化函数
void Time0Init()
{
    // 1. 配置定时器0工作模式为16位计时模式
    TMOD = 0x01;   // 设置定时器0为16位定时器模式（模式1）
    
    // 2. 给定初值，设置一个10ms的定时周期
    TL0 = 0x00;    // 设置定时器0的低8位初值
    TH0 = 0xDC;    // 设置定时器0的高8位初值
    // (0xDC00 是 16位定时器初值，用来生成10ms的定时周期)
    
    // 3. 开始计时
    TR0 = 1;       // 启动定时器0
    TF0 = 1;       // 设置定时器0的溢出标志位（启动时应清零，但此处设为1可能是为确保中断服务函数能被触发）
    
    // 4. 打开定时器0中断
    ET0 = 1;       // 使能定时器0中断
    
    // 5. 打开总中断EA
    EA = 1;        // 使能总中断，允许所有中断请求
}
  • 配置定时器模式：
    • TMOD = 0x01;：设置定时器0为模式1（16位定时器模式）。TMOD 寄存器的低4位设置定时器0的模式，0x01 表示模式1，即16位计时器。
  • 设置定时初值：
    • TL0 = 0x00; 和 TH0 = 0xDC;：设置定时器0的低8位（TL0）和高8位（TH0）的初值。这里的初值 0xDC00（16位）用来生成一个10ms的定时周期。具体的10ms周期计算基于单片机的时钟频率（11.0592 MHz）。
  • 启动定时器和中断：
    • TR0 = 1;：启动定时器0，开始计时。
    • TF0 = 1;：设置溢出标志位。这通常在定时器启动时应清除，但此处设为1可能是为了确保中断服务函数能被触发。
    • ET0 = 1;：使能定时器0的中断，允许定时器溢出时触发中断。
    • EA = 1;：使能所有中断，允许中断请求的处理。
3. 延时函数
void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
    unsigned char i, j, k;

    i = 3;  // 外循环计数
    j = 26; // 中循环计数
    k = 223; // 内循环计数
    do
    {
        do
        {
            while (--k);  // 内循环延时
        } while (--j);  // 中循环延时
    } while (--i);  // 外循环延时
}
  • 延时函数：
    • Delay300ms() 用来实现一个大约300ms的延时。
    • 使用嵌套的 do-while 循环来耗费时间。外层循环 i 控制循环次数，中层循环 j 和内层循环 k 控制每次循环的延时。具体的延时时间取决于单片机的时钟频率（11.0592 MHz）。
4. 主函数
void main()
{
    led = 1;    // 初始化时将LED1点亮
    led1 = 0;   // 初始化时将LED2熄灭
    Time0Init(); // 调用定时器0初始化函数
    while(1) {
        // 无限循环
        led1 = 0;       // LED2熄灭
        Delay300ms();   // 延时300ms
        led1 = 1;       // LED2点亮
        Delay300ms();   // 延时300ms
    }
}
  • 主函数：
    • 初始化时将LED1点亮 (led = 1;)，LED2熄灭 (led1 = 0;)。
    • 调用 Time0Init() 初始化定时器0。
    • 进入无限循环，在其中交替点亮和熄灭LED2，每次切换后调用 Delay300ms() 实现300ms的延时。
5. 定时器0中断服务函数
void Time0Handler() interrupt 1
{
    cnt++;      // 每次定时器0溢出时，计数器cnt增加1
    
    // 重新给定时器0初值，以保持定时周期
    TL0 = 0x00; // 重新加载定时器0的低8位初值
    TH0 = 0xDC; // 重新加载定时器0的高8位初值
    
    if(cnt == 30) { // 每30次溢出表示约1秒（10ms * 30 = 300ms）
        cnt = 0;     // 重置计数器cnt，以开始新的计时周期
        led = !led;  // 翻转LED1的状态
    }
}
  • 定时器0中断服务函数：
    • void Time0Handler() interrupt 1：这是定时器0的中断服务函数。interrupt 1 表示它处理定时器0的中断请求。
    • cnt++：每次定时器0溢出时，计数器 cnt 增加1。
    • 重新设置定时器0的初值 (TL0 和 TH0)，以保持定时器的计时周期。
    • 当 cnt 达到30时（每30次10ms溢出约300ms），重置 cnt 并翻转LED1的状态。

二、PWM开发SG90

2.1 简介

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

4毫秒为一个（波形）周期，其中3ms为低电平，1ms为高电平

什么是占空比 ：一个周期内，高电平占据时长的百分比，为25%。

2.2 如何实现PWM信号输出
  1. 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

  1. 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 ，怎么模拟；

搞个50HZ频率的pwm；

2.3 控制舵机
1. 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°

2. 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 \

  • 编程实现
#include "reg52.h"

sbit sg90_con = P1^1;  // 定义一个名为 sg90_con 的引脚，与 P1 端口的第 1 位连接

int jiaodu ;  // 定义一个整数变量 jiaodu，用于表示角度
int cnt = 0;  // 定义一个计数器变量 cnt，用于统计定时器溢出次数

// 延时 2000 毫秒函数
void Delay2000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;
	i = 15;
	j = 2;
	k = 235;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);  // 内层循环，k 减到 0
		} while (--j);  // 中层循环，j 减到 0
	} while (--i);  // 外层循环，i 减到 0
}

// 定时器0初始化函数
void Time0Init()
{
	//1. 配置定时器0工作模式为16位计时
	TMOD = 0x01;
	//2. 设置初值，定时10ms
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打开定时器0中断
	ET0 = 1;
	//5. 打开总中断EA
	EA = 1;
}

// 延时 300 毫秒函数
void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;
	i = 3;
	j = 26;
	k = 223;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);  // 内层循环，k 减到 0
		} while (--j);  // 中层循环，j 减到 0
	} while (--i);  // 外层循环，i 减到 0
}

void main()
{
	Delay300ms();  // 让硬件稳定一下
	Time0Init();  // 初始化定时器
	jiaodu = 1;   // 初始角度是 0 度，高电平时间为 0.5ms
	cnt = 0;
	sg90_con = 1;  // 一开始从高电平开始
	
	// 每隔两秒切换一次角度
	while(1){
	
		jiaodu = 3;  // 90度，高电平时间为 1.5ms
		cnt = 0;
		Delay2000ms();
		jiaodu = 1;  // 0度，高电平时间为 0.5ms
		cnt = 0;
		Delay2000ms();
	}
}

// 定时器0中断处理函数
void Time0Handler() interrupt 1
{
	cnt++;  // 统计溢出次数
	// 重新设置定时器初值
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	// 控制PWM波
	if(cnt < jiaodu){	
		sg90_con = 1;  // 设置高电平
	}else{
		sg90_con = 0;  // 设置低电平
	} 
	if(cnt == 40){  // 溢出40次，经过20ms
		cnt = 0;  // 重新开始计数
		sg90_con = 1;  // 开始新的PWM周期，从高电平开始
	}
}
详细解释
  1. 头文件和变量定义：
    • #include "reg52.h"：包含51单片机的头文件。
    • sbit sg90_con = P1^1;：定义舵机控制引脚，连接到P1.1。
    • int jiaodu; 和 int cnt = 0;：用于控制舵机角度和计数器的变量。
  1. 延时函数：
    • Delay2000ms() 和 Delay300ms()：这两个函数通过嵌套的空循环实现延时，用于产生约2000毫秒和300毫秒的延时。
  1. 定时器初始化函数：
    • Time0Init()：配置定时器0为16位计时模式，设置初始值，启动定时器，并开启定时器中断和全局中断。
  1. 主函数：
    • main()：主函数初始化定时器，并在一个无限循环中每隔2秒切换舵机的角度。jiaodu 设置为1表示0度，设置为3表示90度。
  1. 定时器中断处理函数：
    • Time0Handler()：定时器0溢出时调用此函数。每次溢出时计数器 cnt 增加，设置新的初始值，并根据 cnt 和 jiaodu 控制舵机信号引脚 sg90_con 的高低电平，从而产生PWM波。
工作原理
  • PWM信号生成：
    • 中断处理函数通过计数器 cnt 控制 sg90_con 的高低电平时间，从而生成PWM信号。每个PWM周期为20ms，其中高电平时间由 jiaodu 控制。
  • 舵机控制：
    • 主函数通过设置 jiaodu 控制舵机角度，每隔2秒改变一次角度。通过 Delay2000ms() 函数实现延时。
  • 中断处理：
    • 每次定时器0溢出时，进入中断处理函数。计数器 cnt 增加，并根据 cnt 的值控制PWM波的高低电平。当 cnt 达到40次溢出时（相当于20ms），重置 cnt 并开始新的PWM周期。

主函数和中断一起执行 ，如果cnt 大于角度的时候，是低电压，中断函数cnt继续加加，直到加到等于40的时候，这个周期结束，进入下一个周期，

三、 超声波测距

3.1 简介

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

3.2 超声波的时序图
3.3 超声波测距代码实现
#include "reg52.h"

//距离小于10cm ，D5 亮，6灭，反之想反

sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit D6 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口

sbit Trig = P1^5;   // 发送声波
sbit Echo = P1^6;   // 接收声波

void Delay10us()		//@11.0592MHz  //声波的持续时间   10微妙  
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}
/*
十进制2左移1位，变成20。相当于乘以10
二禁止1左移1位，变成10（2）。相当于乘以2，左移8位，乘以2的8次方=256；*/
void startHC()   //Trig  输出10ms的高电平 启动发波
{
	Trig = 0;    //发声波 低电压 
	Trig = 1;    //发声波 高电压 维持10秒
	Delay10us();
	
	Trig = 0;  //发声波 低电压 
	
	}//设置定时器0工作模式1，初始值设定0开始数数，不着急启动定时器

void Time0Init()   //不用关心初值  定时器
{
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式
	
	 TH0 = 0;    //16进制计时
	 TL0 = 0;
	
	// 设置定时器-0工作模块1.初值为0，不着急启动定时器、
	
}
double get_distance()
{
    double time;
		//定时器数据清零，以便下一次测距
		TH1 = 0;
		TL1 = 0;
     startHC(); //调用超声波函数，启动发波；
    
    while(Echo == 0);   // 当接收端由低电压转换至高电压时，循环结束 表示声波发出
			//	启动定时器
			TR0 = 1;   // 开始计时
		//		3、Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了 
		//	 停止计时
			while(Echo == 1);  // 当接收端由高电压转换至低电压时，循环结束，表示声波返回
				TR0 = 0;  // 停止计时
	
		//4. 计算出中间经过多少时间 （公式）
		time = (TH0 * 256 + TL0)*1.085;//us为单位
		//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
		dis = time * 0.017;
    double dis;  //返回一个数值
}
void openStatusLight()   // 开启状态灯
{
	D5 = 0;
	D6 = 1;
}
void closeStatusLight()  // 关闭状态灯
{
	D5 = 1;
	D6 = 0;
}
void main()
{

		double dis;   // 距离

    	Time0Init();   //初始化定时器
	
    	while(1){
    		
    		dis = get_distance();  // 计算距离

             // 判断距离是否小于10cm
    		if(dis < 10){   // 如果小于10cm  
    				openStatusLight();  // 调用开启函数
    		}else{     // 否则。其他情况
    				closeStatusLight();     // 调用关闭函数
    		}
		
	}
}

四、本节项目感应开关盖垃圾桶

4.1 项目概述
  • 功能描述
      • 检测靠近时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
      • 发生震动时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
      • 按下按键时，垃圾桶自动开盖并伴随滴一声，2秒后关盖
  • 硬件说明
      • SG90舵机，超声波模块，震动传感器，蜂鸣器
  • 接线说明

舵机控制口 P1.1；超声波Trig接 P1.5 ,Echo接 P1.6 ；蜂鸣器接 P2.0 口; 震动传感器接 P3.2`口(外部 中断0)

4.2 编程实现
  • 开发步骤：
  1. 舵机和超声波代码整合
    • 舵机用定时器0
    • 超声波用定时器1
    • 实现物体靠近后，自动开盖，2秒后关盖

  1. 查询的方式添加按键控制

  2. 查询的方式添加震动控制

  3. 使用外部中断0配合震动控制

代码：

#include "reg52.h"

sbit sg90_con = P1^1;
sbit D5 = P3^7;//根据原理图（电路图），设备变量led1指向P3组IO口的第7口
sbit D6 = P3^6;//根据原理图（电路图），设备变量led2指向P3组IO口的第6口


sbit Trig = P1^5;
sbit Echo = P1^6;

int jiaodu ;  // 舵机的角度
int cnt = 0;  //爆表的累计次数

void Delay2000ms()		//@11.0592MHz  // 延迟2秒
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 15;
	j = 2;
	k = 235;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay10us()		//@11.0592MHz 
{
	unsigned char i;

	i = 2;
	while (--i);
}

void startHC()   //Trig  输出10ms的高电平 启动发波
{
	Trig = 0;
	Trig = 1;
	Delay10us();
	
	Trig = 0;
	
	}
void Time0Init1()  // 初始化定时器0，用于舵机控制
{
	//1. 配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;
	//2. 给初值，定一个10ms出来
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	//3. 开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	//4. 打开定时器0中断
	ET0 = 1;
	//5. 打开总中断EA
	EA = 1;
}

void Time0Init2()   // 初始化定时器1，用于超声波控制
{
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TMOD |= 0x10;		//设置定时器模式
	
	 TH1 = 0;
	 TL1 = 0;
	
	// 设置定时器-0工作模块1.初值为0，不着急启动定时器、
	
}
void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;
	i = 3;
	j = 26;
	k = 223;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void initSG90_0()
{
	jiaodu = 1;      //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高电平
	cnt = 0;
	sg90_con = 1;		//一开始从高电平开始
}
double  get_distance()
{
		double time;
		double dis;
		//定时器数据清零，以便下一次测距
		TH1 = 0;
		TL1 = 0;
	//1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
			startHC();
	
	// 2、Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
			//		波发出去的那一下，开始启动定时器
			while(Echo == 0);
			
			//	启动定时器
			TR1 = 1;
		
		//		3、Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了 
		//	 停止计时
			while(Echo == 1);
			
				TR1 = 0;
	
		//4. 计算出中间经过多少时间
		time = (TH1 * 256 + TL1)*1.085;//us为单位
		//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
		dis = time * 0.017;
		return dis;
}
void openStatusLight() {
    D5 = 0;  // 点亮D5
    D6 = 1;  // 熄灭D6
}

void closeStatusLight() {
    D5 = 1;  // 熄灭D5
    D6 = 0;  // 点亮D6
}

void openlajitong() {
    jiaodu = 3;  // 90度，1.5ms高电平
    cnt = 0;
    Delay2000ms();
}

void closelajitong() {
    jiaodu = 1;  // 0度，0.5ms高电平
    cnt = 0;
    Delay2000ms();
}
void main()
{
	double dis;
	Delay300ms(); 	//  让硬件稳定一下
	Time0Init1();  	//  初始化定时器1
	Time0Init2();	//  初始化定时器2
    initSG90_0();   //  初始化舵机的角度
	
	
	// 每隔两秒切换一次角度
	while(1){
		dis = get_distance();   // 计算距离
			
			if(dis < 10){        // 判断距离  
                                        //  如果距离小于10 调用开启函数
				openStatusLight();    //
				openlajitong();
			}else{                 //  如果距离大于10 调用关闭函数
				closeStatusLight();
				closelajitong();
			}
	}
}
void Time0Handler() interrupt 1  // 定时器中断
{
	cnt++;  //统计爆表的次数，cnt = 1的时候，报表了1
	//重新给初值
	TL0=0x33;
	TH0=0xFE;
	
	// 控制PWM波
	if(cnt < jiaodu){	
			sg90_con = 1 ;
		}else{
			sg90_con = 0 ;
		} 
	if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
		cnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
		sg90_con = 1 ;
		
	}
		
}
  • 测距开关盖添加按键开盖功能
    • 51单片机KY1 按键
    • 遥控发送接收433M

    • #include "reg52.h"

      // 定义各个IO口
      sbit D5 = P3^7; // LED D5连接到P3.7口
      sbit D6 = P3^6; // LED D6连接到P3.6口
      sbit SW1 = P2^1; // 开关 SW1连接到P2.1口
      sbit Trig = P1^5; // 超声波传感器Trig引脚连接到P1.5口
      sbit Echo = P1^6; // 超声波传感器Echo引脚连接到P1.6口
      sbit sg90_con = P1^1; // SG90舵机控制引脚连接到P1.1口
      sbit D0_ON = P1^2; // LED D0_ON连接到P1.2口
      sbit D1_OFF = P1^3; // LED D1_OFF连接到P1.3口

      int jiaodu ; // 舵机的角度
      int cnt = 0; //爆表的累计次数

      void Delay2000ms() //@11.0592MHz // 延迟2秒
      {
      unsigned char i, j, k;

      i = 15;
j = 2;
k = 235;
do
{
	do
	{
		while (--k);
	} while (--j);
} while (--i);

      }
      void Delay10us() //@11.0592MHz
      {
      unsigned char i;

      i = 2;
while (--i);

      }
      void startHC() //Trig 输出10ms的高电平 启动发波
      {
      Trig = 0;
      Trig = 1;
      Delay10us();

      Trig = 0;

}

      void Time0Init1() // 初始化定时器0，用于舵机控制
      {
      //1. 配置定时器0工作模式位16位计时
      TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
      TMOD |= 0x01;
      //2. 给初值，定一个10ms出来
      TL0=0x33;
      TH0=0xFE;
      //3. 开始计时
      TR0 = 1;
      TF0 = 0;
      //4. 打开定时器0中断
      ET0 = 1;
      //5. 打开总中断EA
      EA = 1;
      }
      void Time0Init2() // 初始化定时器1，用于超声波控制
      {
      TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
      TMOD |= 0x10; //设置定时器模式

       TH1 = 0;
 TL1 = 0;

// 设置定时器-0工作模块1.初值为0，不着急启动定时器、

      }
      void Delay300ms() //@11.0592MHz
      {
      unsigned char i, j, k;
      i = 3;
      j = 26;
      k = 223;
      do
      {
      do
      {
      while (--k);
      } while (--j);
      } while (--i);
      }
      void initSG90_0()
      {
      jiaodu = 1; //初始角度是0度，0.5ms,溢出1就是0.5，高电平
      cnt = 0;
      sg90_con = 1; //一开始从高电平开始
      }
      double get_distance()
      {
      double time;
      double dis;
      //定时器数据清零，以便下一次测距
      TH1 = 0;
      TL1 = 0;
      //1. Trig ，给Trig端口至少10us的高电平
      startHC();

      // 2、Echo信号，由低电平跳转到高电平，表示开始发送波
		//		波发出去的那一下，开始启动定时器
		while(Echo == 0);
		
		//	启动定时器
		TR1 = 1;
	
	//		3、Echo，由高电平跳转回低电平，表示波回来了 
	//	 停止计时
		while(Echo == 1);
		
			TR1 = 0;

	//4. 计算出中间经过多少时间
	time = (TH1 * 256 + TL1)*1.085;//us为单位
	//5. 距离 = 速度 （340m/s）* 时间/2
	dis = time * 0.017;
	return dis;

      }
      void openStatusLight() {
      D5 = 0; // 点亮D5
      D6 = 1; // 熄灭D6
      }
      void closeStatusLight() {
      D5 = 1; // 熄灭D5
      D6 = 0; // 点亮D6
      }
      void openlajitong() {
      jiaodu = 3; // 90度，1.5ms高电平
      cnt = 0;
      Delay2000ms();
      }
      void closelajitong() {
      jiaodu = 1; // 0度，0.5ms高电平
      cnt = 0;
      Delay2000ms();
      }
      void main()
      {
      double dis;
      Delay300ms(); // 让硬件稳定一下
      Time0Init1(); // 初始化定时器1
      Time0Init2(); // 初始化定时器2
      initSG90_0(); // 初始化舵机的角度

      	// 每隔两秒切换一次角度
while(1){
	dis = get_distance();   // 计算距离
		if(dis < 10 || SW1 == 0 || D0_ON == 1){
			openStatusLight();
			openDusbin();
		}else if (D1_OFF == 1){
			//关盖，灯状态，D5灭
			closeStatusLight();
			closeDusbin();
		}else{
			closeStatusLight();
			closeDusbin();
	}
}

      }
      void Time0Handler() interrupt 1 // 定时器中断
      {
      cnt++; //统计爆表的次数，cnt = 1的时候，报表了1
      //重新给初值
      TL0=0x33;
      TH0=0xFE;

      // 控制PWM波
if(cnt < jiaodu){	
		sg90_con = 1 ;
	}else{
		sg90_con = 0 ;
	} 
if(cnt == 40){//爆表40次，经过了20ms
	cnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
	sg90_con = 1 ;
}

      }

  • 测距开关盖添加振动传感器开盖功能

    #include "reg52.h"

    // 定义各个IO口
    sbit D5 = P3^7; // LED D5连接到P3.7口
    sbit D6 = P3^6; // LED D6连接到P3.6口
    sbit SW1 = P2^1; // 开关 SW1连接到P2.1口
    sbit Trig = P1^5; // 超声波传感器Trig引脚连接到P1.5口
    sbit Echo = P1^6; // 超声波传感器Echo引脚连接到P1.6口
    sbit sg90_con = P1^1; // SG90舵机控制引脚连接到P1.1口
    sbit D0_ON = P1^2; // LED D0_ON连接到P1.2口
    sbit D1_OFF = P1^3; // LED D1_OFF连接到P1.3口
    sbit vibrate = P3^2; // 振动传感器连接到P3.2口
    sbit beep = P2^0;

    char jiaodu; // 舵机的角度变量
    char jd_bak;
    char cnt = 0;// 定时器溢出次数累计变量
    char mark_vibrate = 0;

    // 延迟2秒
    void Delay2000ms() //@11.0592MHz
    {
    unsigned char i, j, k;
    i = 15;
    j = 2;
    k = 235;
    do {
    do {
    while (--k);
    } while (--j);
    } while (--i);
    }

    // 延迟10微秒
    void Delay10us() //@11.0592MHz
    {
    unsigned char i;
    i = 2;
    while (--i);
    }

    // Trig输出10微秒的高电平以启动超声波传感器
    void startHC()
    {
    Trig = 0;
    Trig = 1;
    Delay10us();
    Trig = 0;
    }

    // 初始化定时器0，用于舵机控制
    void Time0Init1()
    {
    TMOD &= 0xF0; // 设置定时器模式
    TMOD |= 0x01; // 配置定时器0工作模式为16位计数
    TL0 = 0x33; // 定时器初值
    TH0 = 0xFE; // 定时器初值
    TR0 = 1; // 开始计时
    TF0 = 0; // 清除定时器溢出标志
    ET0 = 1; // 打开定时器0中断
    EA = 1; // 打开总中断
    }

    // 初始化定时器1，用于超声波控制
    void Time0Init2()
    {
    TMOD &= 0x0F; // 设置定时器模式
    TMOD |= 0x10; // 配置定时器1工作模式为16位计数
    TH1 = 0; // 定时器1初值
    TL1 = 0; // 定时器1初值
    }

    // 延迟300毫秒
    void Delay300ms() //@11.0592MHz
    {
    unsigned char i, j, k;
    i = 3;
    j = 26;
    k = 223;
    do {
    do {
    while (--k);
    } while (--j);
    } while (--i);
    }

    // 初始化舵机角度为0度（0.5ms高电平）
    void initSG90_0()
    {
    jiaodu = 1; // 初始角度是0度
    cnt = 0;
    sg90_con = 1; // 一开始从高电平开始
    }

    // 获取距离
    double get_distance()
    {
    double time;
    double dis;
    TH1 = 0; // 定时器1数据清零
    TL1 = 0;
    startHC(); // 启动超声波传感器
    while(Echo == 0); // 等待Echo信号变高
    TR1 = 1; // 启动定时器1
    while(Echo == 1); // 等待Echo信号变低
    TR1 = 0; // 停止定时器1
    time = (TH1 * 256 + TL1) * 1.085; // 计算时间，单位为微秒
    dis = time * 0.017; // 计算距离，单位为厘米
    return dis;
    }

    // 打开状态灯
    void openStatusLight() {
    D5 = 0; // 点亮D5
    D6 = 1; // 熄灭D6
    }

    // 关闭状态灯
    void closeStatusLight() {
    D5 = 1; // 熄灭D5
    D6 = 0; // 点亮D6
    }

    // 打开垃圾桶
    void openlajitong() {
    char n;
    jiaodu = 3; //90度 1.5ms高电平
    //舵机开盖
    if(jd_bak != jiaodu){
    cnt = 0;
    beep = 0;
    for(n=0;n<2;n++)
    Delay150ms();
    beep = 1;
    Delay2000ms();
    }

      jd_bak = jiaodu;

    }

    // 关闭垃圾桶
    void closelajitong() {
    char n;
    //关盖
    for(n=0;n<2;n++)
    Delay150ms();
    jd = 1; //0度
    jd_bak = jd;
    cnt = 0;
    Delay150ms();
    }
    void EX0_Init()
    {
    //打开外部中断
    EX0 = 1;
    //低电平触发
    IT0 = 0;
    }
    // 主函数
    void main()
    {
    double dis;
    Delay300ms(); // 让硬件稳定一下
    Time0Init1(); // 初始化定时器0
    Time0Init2(); // 初始化定时器1
    EX0_Init();
    initSG90_0(); // 初始化舵机角度

      while(1) {
  	dis = get_distance();  // 获取距离
  	if(dis < 10 || SW1 == 0 || D0_ON == 1 ||  mark_vibrate == 1 ) {  // 距离小于10cm或SW1按下或D0_ON为高电平
  		openStatusLight();
  		openlajitong();
  	} else if (D1_OFF == 1) {  // D1_OFF为高电平
  		closeStatusLight();
  		closelajitong();
  	} else {  // 其他情况
  		closeStatusLight();
  		closelajitong();
  	}
  }

    }

    // 定时器中断处理函数
    void Time0Handler() interrupt 1
    {
    cnt++; // 累计定时器溢出次数
    TL0 = 0x33; // 重新设置定时器初值
    TH0 = 0xFE;
    if(cnt < jiaodu) {
    sg90_con = 1; // 输出高电平
    } else {
    sg90_con = 0; // 输出低电平
    }
    if(cnt == 40) { // 溢出40次，经过20ms
    cnt = 0; // 重置计数
    sg90_con = 1;
    }

    }

    void Ex0_Handler() interrupt 0 // 振动传感器输出低电平 中断
    {
    mark_vibrate = 1;
    }

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