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物联网技术区||STC15单片机应用开发之LED灯闪烁效果实现
在STC15W4K56S4单片机GPIO口配置的基础上学会单片机的可编程定时/计数器的使用，实现LED灯的闪烁控制，LED灯闪烁间隔为0.2秒。
知识引入
1.单片机定时方法
（1）软件定时
让CPU循环执行一段程序，通过选择指令和安排循环次数以实现软件定时。软件定时完全占用CPU，增加了CPU开销，降低了CPU工作效率，因此软件的定时时间不宜过长。仅适用于CPU较空闲的程序中使用。
（2）硬件定时
硬件定时的特点是定时功能全部由硬件电路（例如，采用555时基电路）完成，不占用CPU时间，但需要改变电路的参数调节定时时间，在使用上不够方便，同时会增加硬件成本。
（3）可编程定时器定时
可编程定时器的定时值及定时范围很容易通过软件来确定和修改。下文任务实现中所应用到的STC15W4k56S4单片机内部有5个16位的定时/计数器（T0、T1、T2、T3、T4）,通过对系统时钟或外部输入信号进行计数控制，可以方便地用于定时控制，或用于分频器和用于事件记录。
2.相关寄存器设置
对定时器/计时器T0和T1，用他们在特殊功能寄存器TMOD中对应的控制位 C/T 来选择T0或者T1为定时器还是计数器，对于定时器/计时器T2，用特殊功能寄存器AUXR中的控制位T2_C/T来选择T2为定时器还是计数器，对于定时器/计时器T3，用特殊功能寄存器T4T3M中控制位T3_C/T来选择T3为定时器还是计数器，对于定时器/计时器T4，用特殊功能寄存器T4T3M中控制位T4_C/T来选择T3为定时器还是计数器。
定时器/计数器的核心部件是一个加法计数器,其本质是对脉冲进行计数，只是计数脉冲来源不同。如果计数脉冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到一个计数脉冲,计数值加1定时器/计数器的核心部件是一个加法计数器,其本质是对脉冲进行计数。只是计数脉冲来源不同：如果计数脉冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1；如果计数脉冲来自单片机外部引脚(T0为P3.4，T1为P3.5，T2为P3.1，T3为P0.7，T4为P0.5),则为计数方式，每来一个脉冲加1。
表3-3 定时器/计数器相关寄存器
| 符号 | 描述 | 地址 | 位地址及其符号 MSB LSB |
复位值 |
| TCON | 定时器控制寄存器 | 88H | EA | ELVD | EADC | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 | 0000 0000B |
| TMOD | 工作方式寄存器 | 89H | GATE | C/T| M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 | 0000 0000B |
| TL0 | 定时器0低位 | 8AH | 0000 0000B | |
| TL1 | 定时器1低位 | 8BH | 0000 0000B | |
| TH0 | 定时器0高位 | 8CH | 0000 0000B | |
| TH1 | 定时器1高位 | 8DH | 0000 0000B | |
| IE | 中断允许控制 | A8H | EA | ELVD | EADC | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 | 0000 0000B |
| IP | 中断优先级控制 | B8H | PPCA | PLVD | PADC | PS | PT1 | PX1 | PT0 | PX0 | 0000 0000B |
| T2H | 定时器2高8位寄存器 | D6H | 0000 0000B | |
| T2L | 定时器2低8位寄存器 | D7H | 0000 0000B | |
| AUXR | 辅助寄存器 | 8EH | T0x12|T1x12|UART_M0x6|T2R|T2_C/T|T2x12 |EXTRAM|S1ST2 |
0000 0001B |
| INT_CLKO AUXR2 |
外部中断允许和时钟输出寄存器 | 8FH | -|EX4|EX3|EX2|MCKO_S2|T2CLKO|T1CLKO|T0CLKO | x000 0000B |
| T4T3M | T3和T4的控制寄存器 | D1H | T4R|T4_C/T|T4x12|T4CKLO|T3R|T3_C/T|T3x12|T3CLKO | 0000 0000B |
| T4H | 定时器4高8位寄存器 | D2H | 0000 0000B | |
| T4L | 定时器4低8位寄存器 | D3H | 0000 0000B | |
| T3H | 定时器3高8位寄存器 | D4H | 0000 0000B | |
| T3L | 定时器3低8位寄存器 | D5H | 0000 0000B | |
| IE2 | 中断只能寄存器 | AFH | - | ET4 | ET3 | ES4 | ES3 | ET2 | ESPI | ES2 | x000 0000B |
表3-4 定时器T0寄存器的配置
| 符号 | 描述 | 地址 | 位地址及其符号 MSB LSB |
复位值 |
| TMOD | 工作方式寄存器 | 89H | GATE | C/T| M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 | 0000 0000B |
| TCON | 定时器控制寄存器 | 88H | EA | ELVD | EADC | ES | ET1 | EX1 | ET0 | EX0 | 0000 0000B |
| AUXR | 辅助寄存器 | 8EH | T0x12|T1x12|UART_M0x6|T2R|T2_C/T|T2x12 |EXTRAM|S1ST2 |
0000 0001B |
表3-5 定时器T0和T1工作方式
| M1 M0 | 工作方式 | 功能说明 |
| 0 0 | 方式0 | 自动重装初始值的16位定时器/计数器（推荐） |
| 0 1 | 方式1 | 16位定时器/计数器 |
| 1 0 | 方式2 | 自动重装初始值的8位定时/计数器 |
| 1 1 | 方式3 | 定时器0:分成两个8位定时器/计数器；定时器1：停止计数 |
AUXR寄存器中T0x12用于设置定时/计数器0定时计数脉冲的分频系数，当T0x12为0时，与传统8051单片机计数脉冲一样，计数脉冲为系统时钟周期的12倍，即12分频，T0x12为1时，计数脉冲等于时钟周期，即无分频。
本任务中定时/计数器0工作于工作方式0，即自动重装初始值的16位定时器/计数器。定时/计数器0有两个隐含的寄存器RL_TH0、RL_TL0,用于保存16位定时/计数的重装初始值，当TH0和TL0构成的16位计数器溢出时，RL_TH0、RL_TL0的值自动装入TH0、TL0中，RL_TH0和TH0公用同一个地址，RL_TL0和TL0公用同一个地址。
当定时/计数器T0工作于定时方式0时，定时时间的计算公式如下
定时时间=（216-T0定时器的初值）*系统的时钟周期*12（1-T0x12）
- 关键代码分析
| //功能：实现LED灯时间间隔0.2秒闪烁,每1ms进一次中断 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define FOSC 11059200 //时钟11.0592MHz #define T1MS (65536-FOSC/12/1000) //12T模式，1ms进一次中断 //进一次中断的初值 sbit LED= P2^2; //定义LED的引脚位置 uint count=0; //定义全局变量，不用赋值，默认为0 void Delay500ms() //晶振11.0592MHz 延迟0.5S { unsigned char i, j, k; _nop_(); _nop_(); i = 22; j = 3; k = 227; do { do { while (--k); } while (--j); } while (--i); } void init() { AUXR &= 0x7F; //定时器时钟12T模式 TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式 TL0 = T1MS; //设置定时初值 TH0 = T1MS>>8; //设置定时初值 TF0 = 0; //清除TF0标志 TR0 = 1; //使定时器0工作 ET0 = 1; //开启定时器0中断开关 EA = 1; //开启中断总开关 } void main () { init(); P2M1 &= ~(3<<2); P2M0 |= (3<<2); while (1); } Void LED0( ) interrupt 1 //定时器0中断服务程序 { count++; if(count==200) { LED=!LED; //每进入一次中断程序，count加1 count=0; } } |
任务实现
- 将无线模块插到节点底板上，注意天线朝左。
- 为节点底板通电
- 使用Keil软件打开随书资源中”源代码\项目三\任务2\WZ01_CZ_A_V1.0.uvproj”，工程目录如图所示。
- 在主程序main.c中编辑前面关键代码分析中的源码，完成后保存。
- 根据项目二任务二中的操作，进行编译选项的设置。
- 点击编译按钮，成功编译后，在工程目录下output文件夹中生成了”LED灯闪烁效果.hex”可执行文件。
- 打开STC-ISP软件，将USB-TTL下载器插上电脑（需要安装驱动），依据本教材项目二中任务三中的操作，选择下载器端口号和刚刚生成的HEX文件。
- 查看运行结果
注意主要是利用可编程定时器来控制节点板上LED灯的闪烁，主要讲述了单片机定时器的基本知识及其相关寄存器的功能描述，在学习过程中重点掌握定时器寄存器的设置及程序中的书写方式，理解关键代码分析中void init()中断初始化中的代码功能。注意程序示例代码中的晶振频率要根据产品说明参数来设置，本任务中采用的是11.0592MHz。
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一、产品名称：物联网工程应用实训装置
二、产品型号和技术规格
1. 产品型号：WZ-IOT-ATP
2. 外型尺寸：
桌面式操作台1个操作台底座1个
3. 电压/功率：220V
4. 配套设备
实训台：
温湿度传感器1个
人体红外监测器1个
高频RFID阅读器1个
光照强度检测器1个
可燃气体监测器1个
RGB三色灯执行器1个
LED显示屏2个
智能语音播放设备1个
继电器1个
二、产品型号和技术规格
1. 产品型号：WZ-IOT-ATP
2. 外型尺寸：
桌面式操作台1个操作台底座1个
3. 电压/功率：220V
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实训台：
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物联网教学实训主要用于对物联网核心课程的知识点学习，能够服务于相关课程的实验和实训需求。
核心课程主要针对学科基础技术的培养，掌握物联网概论，传感器和RFID 等感知设备认知和开发，ZigBee/Wi-Fi/蓝牙等无线网络的配置、维护和开发，物联网互联接入及存储，物联网应用层软件开发，物联网产品整合等基本知识。
核心课程采用全模块化的实验箱教学产品进行实验，具备优良的教学实验特性：全模块化的设计、开放式的硬件接口、开源的实验代码、完整的教学资源、贴心的售后服务。
基于ARM Cortex-M4核心的通信网关，支持无线节点模块的双向连接及组网，与配套“可视化编辑器”和“可视化控制器”进行配置和控制。物联网关可以管理不同协议的无线节点模块，并能将多个无线节点模块视作不同设备，将无线节点模块的数据转换为TCP网络通信进行传输，网关同无线节点模块可以互通互联，轻松构建物联网络，共同构成物联应用开发平台。通过本物联网平台，可以迅速降低物联网应用的开发成本和开发时间，开发者即便不会编程，也可以在一两天之内，就迅速使用本平台开发搭建出自己的物联网应用。
通过电脑PC端可直接以“可见即可得”的方式在此工具上生成不同的设备操作界面，支持指示灯、按键、图片集合、变量视窗、图文链接等五种可视化控件。所有控件的动作都可以直接反应到实际的物联设备（即无线节点模块）上。界面生成后，可以直接导入App使用，而不需要重新编译或安装App。
通过物联网关、可视化控制器、可视化界面生成器编辑器、万纳模组、物联网传感器/执行器以及配套物联网连件连接件，师生不仅可以完成出基于物联网、远程访问、设备联动等功能的物联网实训项目，还可以迅速开发物联网商业产品\项目，如空气监测仪、电气设备在线监测器等等，并随时实现不同设备间的联动，而这些开发过程，基于本系统的可视化开发工具，可以做到零编程实现物联网应用系统。
支持家庭常用的各种无线协议（红外、射频），兼容市面绝大多数品牌的空调、电视机、灯光、安防、窗帘等等家电设备，因此可以直接当做一套完备的智能家居系统进行使用，并集成了摄像头功能，可以直接在App中使用摄像头。
平台所有设备采用模块化、集散化、工业化的设计模式，每个模块都为独立工作单元；模块均接近实际应用系统，能够容纳2-3个学生同时实训，可完成工程项目应用开发系统中硬件设备的安装、布线与调试，完成设备间的无线组网，既具有展示型又具有实操性。能够组建具有行业特色的物联网智能家居实训项目，确保学生可利用设备搭建真实工程项目。
