單片機(jī)STC89C52學(xué)習(xí)——17 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器
匯總：00 單片機(jī)STC89C52學(xué)習(xí)
參考教程：普中科技
1 定時(shí)器的原理
1.1 時(shí)序
| 單片機(jī)工作的基本時(shí)序： | |
|---|---|
| 振蕩周期 | 亦為時(shí)鐘周期，單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號的振蕩源的周期更振，該開發(fā)板為12MHz |
| 狀態(tài)周期 | 1個(gè)狀態(tài)周期 = 1個(gè)時(shí)鐘周期 * 2皆刺，是振蕩源周期經(jīng)過二分頻得到的 |
| 機(jī)器周期 | 1個(gè)機(jī)器周期 = 6個(gè)狀態(tài)周期S1~S6 = 12個(gè)時(shí)鐘周期虫埂。在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，CPU可以完成一個(gè)獨(dú)立操作 |
| 指令周期 | 指CPU完成一條操作所需要的全部時(shí)間，1個(gè)指令周期 = 1個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期 |
外接晶振為12MHz時(shí)喳资，51單片機(jī)相關(guān)周期的具體值為：
- 振蕩周期 = 1/12 μs
- 狀態(tài)周期 = 1/6 μs
- 機(jī)器周期 = 1μs
- 指令周期 = 1~4μs
1.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本情況
- 51單片機(jī)有兩組定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，因?yàn)?strong>既可以定時(shí)又可以計(jì)數(shù)腾供，故稱之為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器仆邓，一般直接稱為定時(shí)器。
- 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與單片機(jī)的CPU相互獨(dú)立伴鳖。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作的過程是自動完成的节值，不需要CPU的參與。
- 51單片機(jī)中的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器根據(jù)機(jī)器內(nèi)部的時(shí)鐘或者外部的脈沖信號對寄存器中的數(shù)據(jù)加1榜聂。
- 作用：增加單片機(jī)的效率搞疗，一些簡單的重復(fù)加1的工作可以交給定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處理，CPU轉(zhuǎn)而處理一些復(fù)雜的事情须肆；實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)
1.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理
? ? ? ?定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器匿乃。它隨著計(jì)數(shù)器的輸入脈沖進(jìn)行自加1，也就是每來一個(gè)脈沖豌汇，計(jì)數(shù)器就自動加1扳埂，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零瘤礁，且計(jì)數(shù)器的溢出使相應(yīng)的中斷標(biāo)志位置1阳懂，向CPU發(fā)出中斷請求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式柜思，則表示定時(shí)時(shí)間已到岩调；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿赡盘。
? ? ? ?可見号枕，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。
1.4 51單片機(jī)定時(shí)器結(jié)構(gòu)
? ? ? ?定時(shí)/計(jì)數(shù)器的實(shí)質(zhì)是加1計(jì)數(shù)器（16位陨享，2Byte）葱淳，由高8位和低8位兩個(gè)寄存器THx和TLx組成。TMOD是定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器抛姑，確定工作方式和功能赞厕；TCON是控制寄存器，控制T0定硝、T1的啟動和停止及設(shè)置溢出標(biāo)志皿桑。
1.5 定時(shí)器的控制
? ? ? ?51單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置其工作方式；控制寄存器TCON用于控制其啟動和中斷申請诲侮。
-
工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式镀虐，低四位用于T0，高四位用于T1
工作方式寄存器TMOD
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GATE：門控位
用于控制定時(shí)器的啟動是否受外部中斷源信號的影響沟绪。GATE＝0時(shí)刮便，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作绽慈；GATE＝1時(shí)诺核，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳INT0/1也為高電平時(shí)久信，才能啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作窖杀，即此時(shí)定時(shí)器的啟動條件增加了INT0/1引腳為高電平這一條件。故通常使GATE = 0裙士。 -
C/T：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位
C/T = 0為定時(shí)模式入客；C/T = 1為計(jì)數(shù)模式 -
M1M0：工作方式設(shè)置位
定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式：
（通常使用方式1；方式2為計(jì)算頻率或串口通信使用腿椎；通常不使用方式0和3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的4種工作方式
-
控制寄存器TCON
TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動和中斷申請：控制寄存器TCON
-
TF1 (TCON.7) ：T1溢出中斷請求標(biāo)志位
T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動置TF1為1桌硫；CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時(shí)啃炸，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)铆隘，故TF1可用作查詢測試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0南用，與硬件置1或清0的效果一樣膀钠。 -
TR1 (TCON.6) ：T1運(yùn)行控制位
TR1置1時(shí)，T1開始工作裹虫；TR1置0時(shí)肿嘲，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0筑公，故用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動與停止雳窟。 -
TF0 (TCON.5) ：T0溢出中斷請求標(biāo)志位
同上 -
TR0 (TCON.4) ：T0運(yùn)行控制位
同上
1.6 定時(shí)器工作方式詳解（T0為例）
計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)X與計(jì)數(shù)初值N的關(guān)系：X = 2^位數(shù) - N
-
方式0：13位計(jì)數(shù)
由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位匣屡，TH0溢出時(shí)封救，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求捣作。
（門控位GATE具有特殊的作用誉结。當(dāng)GATE=0時(shí)，經(jīng)反相后使或門輸出為1虾宇，此時(shí)僅由TR0控制與門的開啟搓彻，與門輸出1時(shí)如绸，控制開關(guān)接通嘱朽，計(jì)數(shù)開始旭贬；當(dāng)GATE=1時(shí)，由外中斷引腳信號控制或門的輸出搪泳，此時(shí)控制與門的開啟由外中斷引腳信號和TR0共同控制稀轨，當(dāng)TR0=1時(shí)，外中斷引腳信號引腳的高電平啟動計(jì)數(shù)岸军，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計(jì)數(shù)奋刽，這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。）方式0 -
方式1：16位計(jì)數(shù)
由TL0作為低8位艰赞，TH0作為高8位佣谐，組成了16位加1計(jì)數(shù)器 。方式1 -
方式2：8位計(jì)數(shù)
自動重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式
（TL0滿后方妖，不向TH0進(jìn)位狭魂，而是自動裝載初值繼續(xù)累加，特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器）方式2 -
方式3：獨(dú)立8位計(jì)數(shù)
只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0党觅，定時(shí)器T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0雌澄，停止計(jì)數(shù)方式3
1.7 使用定時(shí)器時(shí)需要做的工作
- 初始化
- （TMOD）確定T0 / T1的工作方式，并對TMOD賦值
- （賦初值）計(jì)算初值杯瞻，并將其寫入TH0镐牺、TL0 / TH1、TL1
- （IE）使用中斷方式時(shí)魁莉，開放總中斷允許睬涧，開放定時(shí)器中斷允許
- （TCON）置位TR0 / TR1以啟動
- 計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算
- 機(jī)器周期也就是CPU完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間。
- 機(jī)器周期 = 1/單片機(jī)的時(shí)鐘頻率旗唁。
- 51單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘頻率是外部時(shí)鐘的12分頻宙地。也就是說當(dāng)外部晶振的頻率輸入到單片機(jī)里面的時(shí)候要進(jìn)行12分頻。比如用12MHZ的晶振逆皮，那么單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘頻率就是12/12MHZ宅粥，當(dāng)使用12MHZ的外部晶振時(shí)，機(jī)器周期 = 1/1M=1us电谣。
- 若定時(shí)1ms秽梅，因1ms/1us=1000，即計(jì)數(shù)1000個(gè)剿牺，初值 = 65535-1000+1（因?yàn)閷?shí)際上計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到66636才溢出）= 64536 = FC18H
接下篇：18 定時(shí)器中斷
