【Proteus仿真】定时器控制系列仿真——秒表计数/数码管显示时间

逼子格2025-09-07 23:19

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0案例视频效果展示

0.1例子1：基于AT89C51单片机的定时器计数器

0.2例子1：基于AT89C51单片机的定时器控制数码管显示时间

1基础知识补充

[1.1 AT89C52的3个定时器](#1.1 AT89C52的3个定时器)

[1.2定时器在单片机里的 4 大作用](#1.2定时器在单片机里的 4 大作用)

[1.3 四种工作方式（T0/T1）](#1.3 四种工作方式（T0/T1）)

[1.4使用步骤（以T0方式12 MHz 晶振产生 1 ms 中断为例）](#1.4使用步骤（以T0方式12 MHz 晶振产生 1 ms 中断为例）)

[1.4.1 算初值计算](#1.4.1 算初值计算)

[1.4.2 寄存器配置](#1.4.2 寄存器配置)

2例子1：基于AT89C51单片机的定时器计数器

2.1电路原理图

2.1.1电路组成及接线

2.2控制程序

2.2.1控制程序步骤

2.2.3源代码

3例子2：基于AT89C51单片机的定时器控制数码管显示时间

3.1电路原理图

3.1.1电路组成及接线

3.2控制程序

3.2.1控制程序步骤

3.2.3源代码

[4 硬件工程师笔试面试相关文章链接(部分链接)](#4 硬件工程师笔试面试相关文章链接(部分链接))

摘要：本文介绍了基于AT89C51单片机的定时器应用实例和基础知识。主要内容包括：1）AT89C52的3个定时器及其4大作用；2）定时器的4种工作方式及使用步骤；3）两个具体案例：案例1实现0-99999.9秒数码管计时显示，案例2实现8位数码管分时显示年月日和时分秒；4）详细电路原理图和控制程序设计。文章还补充了频率单位、机器周期等基础知识，并提供了硬件工程师笔试面试相关资源链接。这些内容为单片机定时器应用开发提供了实用参考。

0 案例视频效果展示

0.1 例子 1 ：基于 AT89C51 单片机的定时器计数器

例子34：基于AT89C51单片机的定时器计数器

0.2例子1：基于AT89C51单片机的定时器控制数码管显示时间

例子35：基于AT89C51单片机的定时器控制数码管显示

1 基础知识补充

频率单位：赫兹 (Hz)

1 赫兹 (Hz) ：每秒 1 次 周期： 1s

1 千赫兹 (Hz) ：每秒 1000 次 周期： 1ms

1 兆赫兹 (Hz) ：每秒 1000000 次 周期： 1us

1 吉兹 (Hz) ：每秒 1000000000 次 周期： 1ns

机器周期（Machine Cycle）是 8051 单片机 执行一条指令的基本时间单位。理解它对于计算延时、定时器初值、波特率等都非常关键。

总结：

8051 的机器周期 = 12 × 时钟周期
12MHz 晶振下， 1 机器周期 = 1μs

1.1 AT89C52的3个定时器

3个16位可编程定时/计数器：T0、T1、T2

T0、T1：标准 8051 兼容（方式 0~3）

T2：8052 专有，功能更强（可 16 位自动重装、捕获、波特率发生等）

1.2定时器在单片机里的 4 大作用

产生精确定时（1 ms、10 ms、1 s......）

对外部脉冲计数（T0/T1 脚当计数输入）

生成波特率（UART 方式 1、3 时）

做PWM/脉冲测量/电机测速（配合 T2 捕获功能）

1.3 四种工作方式（T0/T1）

|--------|-------------|---------|---------------|
| 方式 | 位数 | 特点 | 典型用途 |
| 0 | 13 位 | 早期兼容，少用 | 特殊场合 |
| 1 | 16 位 | 一次溢出重装 | 1 ms、50 ms 基时 |
| 2 | 8 位自动重装 | 低字节自动回装 | 波特率、高频中断 |
| 3 | T0 分成两个 8 位 | T1 失去中断 | 特殊应用 |

1.4使用步骤（以T0方式12 MHz 晶振产生 1 ms 中断为例）

1.4.1 算初值计算

机器周期 = 1 µs（12 MHz/12）

1 ms 需计数 1000 次 → 初值 = 65536 − 1000 = 64536 = 0xFC18

定时器 T0 设置

objectivec 复制代码 
TMOD &= 0xF0;      // 清零 T0 位

TMOD |= 0x01;      // T0 方式 1

定时周期 (1ms)

objectivec 复制代码 
TH0   = 0xFC;      // 高 8 位

TL0   = 0x18;      // 低 8 位

1.4.2 寄存器配置

定时器 T0

objectivec 复制代码 
TMOD &= 0xF0;      // 清零 T0 位

TMOD |= 0x01;      // T0 方式 1

TH0   = 0xFC;      // 高 8 位

TL0   = 0x18;      // 低 8 位

TR0   = 1;         // 启动 T0

ET0   = 1;         // 允许中断

EA    = 1;         // 总中断

定时器 T0 中断服务函数

objectivec 复制代码 
void Timer0_ISR(void) interrupt 1

{

    TH0 = 0xFC;     // 重装初值

    TL0 = 0x18;

    /* 用户代码：计数、刷新显示、产生 PWM 等 */

}

2 例子 1 ： 基于 AT89C51 单片机的定时器计数器

实现功能：使用定时器在6只数码管上完成0~99 999.9s计数。

本质：使用定时器精确计时，将计数值（0~99 999.9秒）动态扫描显示在6只数码管上。

2.1 电路原理图

2.1.1 电路组成及接线

|------------|----------------------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |
| 排阻 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |
| 6位数码管 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |
| 总线收发器 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->总线收发器/排阻 P3.0-P3.5--->6位数码管 |

2.2 控制程序

2.2.1 控制程序步骤

库文件与引脚定义

16进制段码

延时函数

主程序(秒表计数)

T0中断函数

2.2.3 源代码

objectivec 复制代码 
//功能：使用定时器在6只数码管上完成0~99 999.9s计数。

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

//段码

uchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

//6只数码管上显示的数字

uchar Digits_of_6DSY[]={0,0,0,0,0,0};

uchar Count;

sbit Dot=P0^7;

//延时

void DelayMS(uint ms)

{

        uchar t;

        while(ms--) for(t=0;t<120;t++);

}

//主程序

void main()

{

        uchar i,j;

        P0=0x00;                       

        P3=0xff;

        Count=0;

        TMOD=0x01;                            //计数器T0方式1

        TH0=(65536-50000)/256;       //50ms定时

        TL0=(65536-50000)%256;

        IE=0x82;

        TR0=1;                                       //启动T0

        while(1)

        {

                 j=0x7f;

                 //显示Digits_of_6DSY[5]~Digits_of_6DSY[0]的内容

                 //前面高位，后面低位，循环中i!=-1亦可写成i!=0xff

                 for(i=5;i!=-1;i--)

                 {

                         j=_crol_(j,1);

                         P3=j;

                         P0=DSY_CODE[Digits_of_6DSY[i]];

                         if(i==1) Dot=1;         //加小数点

                         DelayMS(2);

                 }

        }

}

//T0中断函数

void Timer0() interrupt 1

{

        uchar i;

        TH0=(65536-50000)/256;       //恢复初值

        TL0=(65536-50000)%256;

        if(++Count!=2) return;

        Count=0;

        Digits_of_6DSY[0]++;      //0.1s位累加

        for(i=0;i<=5;i++)               //进位处理

        {

                 if(Digits_of_6DSY[i]==10)

                 {

                         Digits_of_6DSY[i]=0;

                         if(i!=5) Digits_of_6DSY[i+1]++;          //如果0~4位则分别向高一位进位

                 }

                 else break;               //若某低位没有进位，怎循环提前结束

        }

}

3 例子 2 ：基于 AT89C51 单片机的定时器控制数码管显示时间

实现功能：8个数码管上分两组动态显示年月日与时分秒，显示延时用定时器实现。

本质：用定时器中断精确时序，驱动8位数码管高速交替扫描年月日与时分秒两组数据，利用人眼暂留实现无缝双显。

3.1 电路原理图

3.1.1 电路组成及接线

|------------|---------------------------------------------------------------------------------|
| 名称 | 接线 |
| AT89C51单片机 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->8位数码管 P2.0-P3.7--->三极管驱动电路 |
| 复位电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->8位数码管 P2.0-P3.7--->三极管驱动电路 |
| 晶振电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->8位数码管 P2.0-P3.7--->三极管驱动电路 |
| 8位数码管 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->8位数码管 P2.0-P3.7--->三极管驱动电路 |
| 三极管驱动电路 | XTAL1/XTAL2--->连接晶振电路 RST--->连接复位电路 P0.0-P0.7--->8位数码管 P2.0-P3.7--->三极管驱动电路 |

3.2 控制程序

3.2.1 控制程序步骤

库文件

16进制段码

主程序(秒表计数)

T0中断函数

3.2.3 源代码

objectivec 复制代码 
//功能：8个数码管上分两组动态显示年月日与时分秒，显示延时用定时器实现。

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

//段码,最后一位是"-"的段码

uchar code DSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf};

//待显示的数据：09-12-25与23-59-58（分两组显示）

uchar code Table_of_Digits[][8]={{0,9,10,1,2,10,2,5},{2,3,10,5,9,10,5,8}};

uchar i,j=0;

uint t=0;

//主程序

void main()

{

        P2=0x80;                          //位码初值

        TMOD=0x00;                            //计数器T0方式0

        TH0=(8192-4000)/32;     //4ms定时

        TL0=(8192-4000)%32;

        IE=0x82;

        TR0=1;                                       //启动T0

        while(1);

}

//T0中断函数控制数码管刷新显示

void DSY_Show() interrupt 1

{

        TH0=(8192-4000)/32;             //恢复初值

        TL0=(8192-4000)%32;

        P0=0xff;                            //输出位码和段码

        P0=DSY_CODE[Table_of_Digits[i][j]];

        P2=_crol_(P2,1);             

        j=(j+1)%8;                                 //数组第i行的下一字节索引

        if(++t!=350) return; //保持刷新一段时间

        t=0;

        i=(i+1)%2;                                //数组行i=0时显示年月日，i=1时显示时分秒

}

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