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 

#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1if(Min >= 60) { // 超过59分钟Min = 0;    // 分钟归零Hour++;     // 小时加1if(Hour >= 24) { // 超过23小时Hour = 0;    // 小时归零}}}}
}

LCD1602.h 

#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 

#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 

#ifndef __TIMER0_H__
#ifndef __TIMER0_H__void Timer0Init(void);
#endif

Timer0.c 

#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

#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;
//	}
//}