C51定時器和計數(shù)器

開發(fā)板：普中51-單核-A2；
仿真軟件：proteus；
開發(fā)環(huán)境：Keil4；
參考資料：開發(fā)板所附視頻；
如有錯誤，感謝指正。如有侵權請聯(lián)系博主。

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定時器原理

與CPU時序有關的知識

• 振蕩周期：為單片機提供定時信號的振蕩源的周期(晶振周期或外加振蕩周期)；
• 狀態(tài)周期：2個振蕩周期為1個狀態(tài)周期，用S表示。振蕩周期又稱為S周期或時鐘周期；
• 機器周期：1個機器周期含有6個狀態(tài)周期等于12個震蕩周期；
• 指令周期：完成1條指令所占用的全部時間，它以機器周期為單位；

$T_{機器周期}=6?T_{狀態(tài)周期}=12?T_{振蕩周期}$

若振蕩周期為12MHz，那么$T_{振蕩周期}=1/12us$，$T_{機器周期}=12?T_{振蕩周期}=1us$。指令周期通常是$14us$.

• 51單片機有兩組定時器/計數(shù)器。既可以定時，又可以計數(shù)。
• 定時器/計數(shù)器和單片機的CPU是相互獨立的，定時器/計數(shù)器工作的過程是自動完成的，不需要CPU參與。
• 51單片機中的定時器/計數(shù)器是根據(jù)機器內(nèi)部的始終或者外部的脈沖信號對寄存器中的數(shù)據(jù)加1.
• 有了定時器/計數(shù)器之后，可以增加單片機的效率，一些簡單重復加1的工作可以交給定時器/計數(shù)器處理。CPU去處理一些復雜的事情，同時可以實現(xiàn)精確的定時作用。

定時器/計數(shù)器的工作原理

定時器/計數(shù)器實質(zhì)是一個加1計數(shù)器。隨著計數(shù)器的輸入脈沖進行自加1，即每來一個脈沖，計數(shù)器就自動加1，當計數(shù)器全部為1時，再輸入一個脈沖就是計數(shù)器回零。且計數(shù)器的溢出使響應的中斷標志位置1，向CPU發(fā)出中斷請求(定時器/計數(shù)器中斷允許時)。

如果定時器/計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。

由溢出時計數(shù)器的值減去計數(shù)初值是加1計數(shù)器的計數(shù)值。

51單片機定時器結(jié)構(gòu)

定時器/計數(shù)器的實質(zhì)是加1計數(shù)器(16位)，由高8位和低8位兩個寄存器THx和TLx組成。

• TMOD是定時器/計數(shù)器的工作方式寄存器，用以確定工作方式和功能；
• TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。

TMOD工作方式寄存器

TMOD低四位用于T0，高四位用于T1。

位76543210

字節(jié)地址：$89H$	$GATE$	$C/\overline{T}$	$M1$	$M0$	$GATE$	$C/\overline{T}$	$M1$	$M0$	$TMOD$

• $GATE$：門控位，用于控制定時器的啟動是否受外部中斷源信號的影響
  • $GATE=0$時，只要軟件使TCON種的TR0或TR1為1，就可以啟動定時器/計數(shù)器；
  • $GATE=1$時，要用軟件TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳INT0/1也為高電平時，才能啟動定時器/計數(shù)器工作，即此時定時器的啟動工作加上了INT0/INT1引腳為高電平這一條件。
• $C/\overline{T}$：定時/計數(shù)器模式選擇位
• $C/\overline{T}=0$，為定時模式；
• $C/\overline{T}=1$，為計數(shù)模式；
• $M1M0$，工作方式設置位，有4種工作方式，經(jīng)常使用方式1和方式2

$M1M0$工作方式說明

00	方式0	13位定時/計數(shù)器
01	方式1	16位定時/計數(shù)器
10	方式2	8位自動重裝定時/計數(shù)器
11	方式3	T0分成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器，T1此方式停止計數(shù)

TCON控制寄存器

TCON低四位控制外部中斷，TCON高4位控制定時/計數(shù)器的啟動和中斷的申請。

位76543210

字節(jié)地址：$88H$	TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	IE0	IT0	TCON

• TF1(TCON.7)：T1溢出中斷請求標志位，T1計數(shù)溢出時由硬件自動置為1，CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0.T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態(tài)，可以用TF1作為查詢測試的標志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0效果一樣。
• TR1(TCON.6)：T1運行控制位，軟件置1或清0，軟件可控制定時/計數(shù)器的啟動于停止
  • TR1=1，T1開始工作；
  • TR1=0，T1停止工作；
• TF0：與TF1類似
• TR0：與TR1類似

定時/計數(shù)器的工作方式

方式0

方式0為13位計數(shù)，由TL的低5位和TH的8位組成。

定時器模式時：$N=t/T_{cy}$；定時器的初值可以采用計數(shù)個數(shù)直接取補法獲得；

計數(shù)初值計算公式：$X=2^{13}?N$，計數(shù)模式時，技術脈沖是T0引腳上的外部脈沖。

GATE決定是否由外部中斷源信號觸發(fā)。

方式1

方式1為16位計數(shù)，由TL的8位和TH的8位組成。

計數(shù)初值計算公式：$X=2^{16}?N$。

方式2

方式2為自動重裝初值的8位計數(shù)方式。計數(shù)初值計算公式：$X=2^8?N$。

適合用于精確的脈沖信號發(fā)生器。

方式3

方式3只適用于定時/計數(shù)器T0，定時器T1處于方式3相當于TR=0，停止計數(shù)。

方式3將T0分為兩個獨立的8位計數(shù)器TL0和TH0。

使用定時器

初始化程序應該完成如下

• 對TMOD賦值，確定T0和T1的工作方式；
• 計算初值，并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1。
• 中斷方式時，需要對總中斷EA置1，開放定時器中斷；
• 使TR0或TR1置位，啟動定時/計數(shù)器定時或計數(shù)。

計數(shù)器初值計算

定時1ms的初值計算：$1ms/1us=1000$，即累計1000個數(shù)，初值 = 65535-1000+1(實際上計數(shù)器計數(shù)到65536時才溢出，所以加1)。

$1us$是假設晶振頻率是12MHz，那么機器周期就為$1us$。

示例

/* 使用定時器0實現(xiàn)LED間隔一秒亮-滅 精確時間 */ #include "reg52.h"typedef unsigned char u8; typedef unsigned int u16;sbit LED=P2^0; // D1// 定時器0初始化 void Timer0Init() {// 1. TMOD賦值，確定T0和T1的工作方式// M1M0=01表示使用方式1，// C/T=0表示使用定時模式，// GATE=0表示僅使用TCON控制TMOD |= 0x01; // 置M0=1// 2. 計算初值，定時1ms， 65535-1000+1TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18; // 3. 開啟中斷ET0=1; // 中斷允許位置1EA=1; // 打開總中斷//4. 打開定時功能TR0=1; }void Timer1Init() {// 1. TMOD賦值，確定T0和T1的工作方式// M1M0=01表示使用方式1，// C/T=0表示使用定時模式，// GATE=0表示僅使用TCON控制TMOD |= 0x10; // 置M0=1// 2. 計算初值，定時1ms， 65535-1000+1TH1 = 0xFC;TL1 = 0x18; // 3. 開啟中斷ET1=1; // 中斷允許位置1EA=1; // 打開總中斷//4. 打開定時功能TR1=1; }void main() {Timer1Init();while(1); }// 定時器0中斷函數(shù) void Timer0() interrupt 1 {static u16 i=0;// 重新裝載初值TH0 TL0TH0 = 0xFC;TL0 = 0x18;i++;if(i==1000) // 表示1s了{i=0; // 清零iLED = ~LED;} }// 定時器1中斷函數(shù) void Timer1() interrupt 3 {static u16 i=0;// 重新裝載初值TH1 TL1TH1 = 0xFC;TL1 = 0x18;i++;if(i==1000) // 表示已經(jīng)1s{i=0; // 清零iLED = ~LED;} }

結(jié)果顯示:

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【单片机】C51中的定时/计数器介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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