51单片机使用定时器实现LCD1602的时间显示（STC89C52RC）

本文前半部分直接给出实现（注意进位问题是秒->分->小时，用 if 嵌套即可实现），后半部分讲解定时器和中断系统。

效果展示：

LCD1602电路图：

项目结构：

代码实现：

main.c

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>    //包含51单片机寄存器定义头文件
#include "LCD1602.h"   // 包含LCD1602液晶驱动头文件
#include "Timer0.h"    // 包含定时器T0驱动头文件

// 定义时间变量并初始化（23:59:57）
unsigned int Hour = 23;  
unsigned int Min = 59;   
unsigned int Sec = 57;  

void main() {
    LCD_Init();      // 初始化LCD1602液晶显示屏
    Timer0Init();    // 初始化定时器T0
    
    // 在LCD上显示静态文本
    LCD_ShowString(1, 1, "Clock:");  // 第1行第1列显示"Clock:"
    LCD_ShowString(2, 3, ":");       // 第2行第3列显示冒号（分隔小时和分钟）
    LCD_ShowString(2, 6, ":");       // 第2行第6列显示冒号（分隔分钟和秒钟）

    while(1) {
        // 持续更新时间显示（动态刷新）
        LCD_ShowNum(2, 1, Hour, 2);  // 第2行第1列显示2位小时数
        LCD_ShowNum(2, 4, Min, 2);   // 第2行第4列显示2位分钟数
        LCD_ShowNum(2, 7, Sec, 2);   // 第2行第7列显示2位秒钟数
    }
}

// 定时器T0中断服务函数（中断号1）
void Timer0_Routine() interrupt 1 {
    static unsigned int T0Count;  // 静态变量，用于计数中断次数
    
    // 重新装载定时器初值（配置为1ms中断一次，实际需根据晶振频率计算）
    TL0 = 0x66;  // 定时器低位初值
    TH0 = 0xFC;  // 定时器高位初值
    
    T0Count++;  // 中断次数计数器自增
    
    // 当计数达到1000次（约1秒）时更新时间
    if(T0Count >= 1000) {
        T0Count = 0;  // 重置计数器
        Sec++;         // 秒钟加1
        
        // 时间进位处理
        if(Sec >= 60) {     // 超过59秒
            Sec = 0;        // 秒钟归零
            Min++;          // 分钟加1
            if(Min >= 60) { // 超过59分钟
                Min = 0;    // 分钟归零
                Hour++;     // 小时加1
                if(Hour >= 24) { // 超过23小时
                    Hour = 0;    // 小时归零
                }
            }
        }
    }
}

LCD1602.h

cpp 复制代码

#ifndef __LCD1602_H__
#define __LCD1602_H__

//用户调用函数：
void LCD_Init();
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char);
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String);
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length);

#endif

LCD1602.c

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>

//引脚配置：
sbit LCD_RS=P2^6;
sbit LCD_RW=P2^5;
sbit LCD_EN=P2^7;
#define LCD_DataPort P0

//函数定义：
/**
  * @brief  LCD1602延时函数，12MHz调用可延时1ms
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Delay()
{
	unsigned char i, j;

	i = 2;
	j = 239;
	do
	{
		while (--j);
	} while (--i);
}

/**
  * @brief  LCD1602写命令
  * @param  Command 要写入的命令
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteCommand(unsigned char Command)
{
	LCD_RS=0;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Command;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602写数据
  * @param  Data 要写入的数据
  * @retval 无
  */
void LCD_WriteData(unsigned char Data)
{
	LCD_RS=1;
	LCD_RW=0;
	LCD_DataPort=Data;
	LCD_EN=1;
	LCD_Delay();
	LCD_EN=0;
	LCD_Delay();
}

/**
  * @brief  LCD1602设置光标位置
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_SetCursor(unsigned char Line,unsigned char Column)
{
	if(Line==1)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1));
	}
	else if(Line==2)
	{
		LCD_WriteCommand(0x80|(Column-1+0x40));
	}
}

/**
  * @brief  LCD1602初始化函数
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void LCD_Init()
{
	LCD_WriteCommand(0x38);//八位数据接口，两行显示，5*7点阵
	LCD_WriteCommand(0x0c);//显示开，光标关，闪烁关
	LCD_WriteCommand(0x06);//数据读写操作后，光标自动加一，画面不动
	LCD_WriteCommand(0x01);//光标复位，清屏
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置上显示一个字符
  * @param  Line 行位置，范围：1~2
  * @param  Column 列位置，范围：1~16
  * @param  Char 要显示的字符
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowChar(unsigned char Line,unsigned char Column,char Char)
{
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	LCD_WriteData(Char);
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给字符串
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  String 要显示的字符串
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowString(unsigned char Line,unsigned char Column,char *String)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=0;String[i]!='\0';i++)
	{
		LCD_WriteData(String[i]);
	}
}

/**
  * @brief  返回值=X的Y次方
  */
int LCD_Pow(int X,int Y)
{
	unsigned char i;
	int Result=1;
	for(i=0;i<Y;i++)
	{
		Result*=X;
	}
	return Result;
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~65535
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以有符号十进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：-32768~32767
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~5
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowSignedNum(unsigned char Line,unsigned char Column,int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	unsigned int Number1;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	if(Number>=0)
	{
		LCD_WriteData('+');
		Number1=Number;
	}
	else
	{
		LCD_WriteData('-');
		Number1=-Number;
	}
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number1/LCD_Pow(10,i-1)%10+'0');
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以十六进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~0xFFFF
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~4
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowHexNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i,SingleNumber;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		SingleNumber=Number/LCD_Pow(16,i-1)%16;
		if(SingleNumber<10)
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber+'0');
		}
		else
		{
			LCD_WriteData(SingleNumber-10+'A');
		}
	}
}

/**
  * @brief  在LCD1602指定位置开始以二进制显示所给数字
  * @param  Line 起始行位置，范围：1~2
  * @param  Column 起始列位置，范围：1~16
  * @param  Number 要显示的数字，范围：0~1111 1111 1111 1111
  * @param  Length 要显示数字的长度，范围：1~16
  * @retval 无
  */
void LCD_ShowBinNum(unsigned char Line,unsigned char Column,unsigned int Number,unsigned char Length)
{
	unsigned char i;
	LCD_SetCursor(Line,Column);
	for(i=Length;i>0;i--)
	{
		LCD_WriteData(Number/LCD_Pow(2,i-1)%2+'0');
	}
}

Timer0.h

cpp 复制代码

#ifndef __TIMER0_H__
#ifndef __TIMER0_H__

void Timer0Init(void);
#endif

Timer0.c

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化，1毫秒@11.0592MHZ
  * @param 	无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{
	TMOD &= 0xF0;		//清零低4位（对应定时器0的配置），保留高4位（定时器1的配置）不变
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器0为模式1（二进制0000 0001中的低4位），即16位定时器模式
	TL0 = 0x66;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除定时器0溢出标志位，防止初始化后立即触发中断
	TR0 = 1;		//启动定时器0，开始计数
	ET0=1;			//开启定时器0中断（ET0）和全局中断（EA），允许中断触发			
	EA=1;
	PT0=0;			//设置定时器0中断优先级为低优先级
}

//定时器通用模板
//void Timer0_Routine() interrupt 1{
//	static unsigned int T0Count;
//	TL0 = 0x66;		//设置定时初值
//	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
//	T0Count++;
//	if(T0Count>=1000)
//	{
//		T0Count=0;
//	}
//}

定时器和中断系统：

1.定时器

**定时器介绍：**51单片机定时器属于单片机的内部资源，其电连接和运转均在单片机内部完成。

定时器的作用：

基于时钟信号计数，提供精准的时间基准（如微秒/毫秒级延时）
替代长时间的Delay，提高CPU的运行效率和处理速度
当计数值达到预设阈值时，触发中断，执行特定任务（如周期任务调度）
通过调节占空比和频率，输出脉宽调制信号（PWM）

STC89C52定时器资源：

定时器个数：3个（T0、T1、T2），T0和T1与传统的51单片机兼容，T2是此型号单片机增加的资源
注意：定时器的资源和单片机的型号是关联在一起的，不同的型号可能会有不同的定时器个数和操作方式，但一般来说，T0和T1的操作方式是所有51单片机所共有的

定时器工作原理框图：

定时器在单片机的内部就像一个小闹钟一样，根据时钟的输出信号，每隔"一秒"，计数单元的数值就增加一，当计数单元数值增加到"设定的闹钟提醒时间"时，计数单元就会向中断系统发出中断申请，产生"闹钟提醒"，使程序跳到中断服务函数中执行。

定时器工作模式：

STC89C52的T0和T1均有四种工作模式：

模式0：13位定时器/计数器

模式1：16位定时器/计数器（常用）

模式2：8位自动重装模式

模式3：两个8位计数器

定时器/计数器除模式3外，其他工作模式与定时器/计数器0相同，T1在模式3时无效，停止计数。

下面以模式1（16位定时器/计数器）为例：

一、时钟

SYSclk：系统时钟（System Clock），即晶振周期，单片机核心工作频率，决定指令执行速度。本开发板上晶振为11.0592MHz。
÷12/÷6：分频器

12T模式：每12个时钟周期构成1个机器周期（速度较慢，兼容传统设计）。

6T模式：每6个时钟周期构成1个机器周期（速度更快，适合高性能场景）。

C/：模式选择位（Counter/Timer Select Bit）

C/=0：定时器模式，对分频后的系统时钟脉冲计数（用于计时）。

C/=1：计数器模式，对T0 Pin（外部引脚）的脉冲信号计数（用于统计外部事件）。

二、计数单元

TR0：定时器0运行控制位（Timer 0 Run Control）。

TR0=1：启动定时器/计数器；TR0=0：停止。

GATE：门控位。

GATE=1：定时器启动需要满足TR0=1 且=1（外部中断0引脚高电平）。

GATE=0：仅需TR0=1即可启动。

：外部中断0引脚，用于门控模式下协同控制。
16位寄存器：

TL0(8 Bits)：低8位计数器，存储计数值低字节。

TH0(8 Bits)：高8位计数器，存储计数值高字节。

三、中断

TF0：定时器0溢出标志（Timer 0 Overflow Flag）

当计数器从65535加1变为0时，TF0自动置1，触发中断请求。

Interrupt：中断信号，通知CPU处理定时器溢出事件（例如更新显示、执行任务）。

2.中断系统

当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前

的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工

作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统，请示CPU中断的请求源称为中
断源。

举个煮面例子说明：

关键对应关系：

|----------|------------|---------------------|
| 厨房场景 | 中断系统 | 电路图对应（TF0中断） |
| 煮面流程 | 主程序执行 | 定时器正常计数 (TL0/TH0累加) |
| 电话响铃 | 中断源触发 | 定时器溢出导致TF0=1，触发中断 |
| 关火并记住进度 | 保存CPU现场 | 硬件自动保存程序计数器（PC） |
| 接电话 | 执行中断服务程序 | 跳转到中断向量表执行定时器中断代码 |
| 重新开火继续煮面 | 恢复现场并继续主程序 | RETI指令返回，恢复PC继续主流程 |

下图以STC89C51RC/RD+系列讲解中断系统结构示意图：

一、中断源与触发机制

图中左侧标注了 8个中断源，按触发类型分为三类：

外部中断（4个）

INT0（外部中断0）：

触发方式：由 TCON.0/IT0 位设置（0=低电平触发，1=下降沿触发）。

标志位：IE0（TCON.1），触发后自动置1。

INT1/INT2/INT3（外部中断1/2/3）：类似INT0，分别由 TCON.2/IT1、XICON.0/IT2、XICON.2/IT3 控制触发方式，标志位为 IE1/IE2/IE3。

定时器中断（3个）

Timer0/TF0：定时器0溢出时 TF0（TCON.5）置1，允许位 ET0（IE.1）。

Timer1/TF1：定时器1溢出时 TF1（TCON.7）置1，允许位 ET1（IE.3）。

Timer2/TF2/EXF2：溢出触发 TF2（T2CON.7），外部触发 EXF2（T2CON.6），允许位 ET2（IE.5）。

串口中断（UART）

接收中断：RI（SCON.0）置1时触发。

发送中断：TI（SCON.1）置1时触发。

统一允许位 ES（IE.4）。

二、中断允许控制寄存器

IE寄存器（Interrupt Enable）

全局控制：EA=1（IE.7）时总中断允许生效。

分项控制：

EX0=1（IE.0）：允许外部中断0

ET0=1（IE.1）：允许定时器0中断

EX1=1（IE.2）：允许外部中断1

ET1=1（IE.3）：允许定时器1中断

ES=1（IE.4）：允许串口中断

ET2=1（IE.5）：允许定时器2中断

XICON寄存器（扩展中断控制）

扩展允许位：EX2=1（XICON.4）、EX3=1（XICON.5）分别允许外部中断2/3。

触发方式：IT2（XICON.0）、IT3（XICON.2）设置边沿/电平触发。

三、中断优先级控制

IP/IPH寄存器（Interrupt Priority）

标准优先级（IP）：每个中断源对应1位（0=低优先级，1=高优先级）。

例如：PX0=1（IP.0）设置外部中断0为高优先级。

扩展优先级（IPH）：与IP组合实现 4级优先级（STC特有功能）：

PX0H:PX0（IPH.0:IP.0）= 00（0级）→11（3级），数值越大优先级越高。

中断查询次序，图中右侧竖列标注了中断响应顺序（优先级相同时的默认查询次序）：

INT0->Timer0->INT1->Timer1->UART->Timer2（优先级高->低）

3.配置定时器和中断示例

cpp 复制代码

#include <REGX52.H>

/**
  * @brief  定时器0初始化，1毫秒@11.0592MHZ
  * @param 	无
  * @retval 无
  */
void Timer0Init(void)		//1毫秒@11.0592MHz
{
	TMOD &= 0xF0;		//清零低4位（对应定时器0的配置），保留高4位（定时器1的配置）不变
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器0为模式1（二进制0000 0001中的低4位），即16位定时器模式
	TL0 = 0x66;		//设置定时初值
	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除定时器0溢出标志位，防止初始化后立即触发中断
	TR0 = 1;		//启动定时器0，开始计数
	ET0=1;			//开启定时器0中断（ET0）和全局中断（EA），允许中断触发			
	EA=1;
	PT0=0;			//设置定时器0中断优先级为低优先级
}

//定时器通用模板
//void Timer0_Routine() interrupt 1{
//	static unsigned int T0Count;
//	TL0 = 0x66;		//设置定时初值
//	TH0 = 0xFC;		//设置定时初值
//	T0Count++;
//	if(T0Count>=1000)
//	{
//		T0Count=0;
//	}
//}