51單片機的定時器

ID:51090 · 發表于 2014-10-15 22:46

以前學了好幾次單片機，都是半途而廢，這次要把基礎打好點才行。
話說定時器還是很重要的。。。

對51單片機來說，其實定時器和計數器是一樣的東西，下面把它們統稱為定時器了。

51單片機有兩個定時器，它們的核心是兩個16位的加1計數器T0和T1，它們又被分為兩個8位的計數器TH0，TL0，TH1，TL1。

當作為計數器使用時，計數脈沖來自外部引腳P3.4（T0)和P3.5（T1)。當該腳的輸入信號發生由高到低的負跳變時，讀數器TH、TL的值就加1。
定時器其實也是計數，只不過計數的脈沖來源的內部時鐘。

程序是怎樣知道定時器的時間到了呢？用中斷啦。。。
定時器使用的是加法計數，而且只在計數溢出時才申請中斷，因此，要實現自定義定時或計數，需要自己計算計數的起點，并將它們填到TH、TL中。
也就是說，如果我要記1000個時鐘脈沖，我就將TH和TL的值設到距離最大值還差1000的位置。
假設計數的最大值是MAX（工作模式不同，這個值不同），則起點X的計算方法如下：
在計數方式下，X=MAX-計數值
在定時方式下，X=MAX-定時值/T，其中T為單片機的機器周期。如當機器周期=0.5us時，如果定時器工作于模式0，MAX = 2^13 * 0.5us = 4.096ms；如果工作于模式1，則最大定時值為MAX = 2 ^ 16 * 0.5us = 32.768ms。
在注意的是，在溢出后，除了模式2之外，程序都要重新裝入初值！

使用定時器的步驟：
1. 指定工作模式，即TMOD寄存器；
2. 裝入初始值，即對TH和TL賦值；
3. 啟動定時器中斷，通過賦值IE和優先級寄存器IP來實現，如果不使用中斷，則忽略此步驟；
4. 啟動定時器，即置位TR0或TR1。

模式0：
此模式為13位計數器，使用TH及TL中的低5位組成，此模式主要是為了向前兼容而設計的；在此模式下，當TL的低5位溢出時，向TH進位，當TH溢出時，計數器清零，同時TF置1，另外發出中斷請求。
模式1：
此模式為16位計數器，使用TH和TL中的所有位，此模式方便計算初值，而模式0中要由TH和TL中的5位組成一個13位的數，麻煩。
模式2：
此模式是8位自動重新裝入的計數器，其中TH作為計數初值寄存器，初值在程序中設置，程序初始化時，TL=TH，當TL溢出時，自動設置TL=TH，重新計數，TF標志置1，TH中的數不受影響。溢出信號還將送到串行通信系統，產生串口通訊的波特率。
模式3：
此模式是將TL和TH分成兩個獨立的計數器。T1沒有模式3，只有T0有模式3。如果T0工作在方式3下，那么T1就只能工作在0、1、2方式下，因為TR1及TF1已經被T0借用。

可以通過TMOD和TCON兩個寄存器控制它們。

TMOD
---------------------------------------------------------
               用于T1       |       用于T0
---------------------------------------------------------
GATE | C/T  |  M1  |  M0  |  GATE  |  C/T  |  M1  |  M0 |

TCON
------------------------------------------------------------
   用于定時/讀數器       |       用于中斷
------------------------------------------------------------
TF1  | TR1  | TF0  |  TR0  |  IE1  |  IT1  |  IE0  |  IT0  |
------------------------------------------------------------

TF是溢出的標志，TR是運行控制位，當置TR0=1時，定時器1即啟動。
IT是外部中斷觸發方式選擇位，0是低電平觸發，1是負跳變觸發。
IE是外部中斷請求位。

定時/計數器有四種工作方式，TMOD中的M1和M0即為指定工作方式；
C/T決定是工作于定時還是計數方式；
GATE可控制定時器的啟動，當GATE=0時，定時器僅由TR控制，當GATE=1時，除TR置1外，還必須等待外部脈沖輸入端P3.4或P3.5有個高電平，定時器才能啟動。若外部輸入低電平，則定時器關閉，這樣可由外部控制定時器的啟停。

初值計算舉例(以T0為例)：
模式0, 6MHz的晶振，單片機的機器周期為12/6MHz=2us=0.002ms，如果要定時1ms，則有算式：1ms = (2^13-X)*0.002，解出X=7692=0x1E0C，轉化為2進制為1111000001100，這里面低5位要放到TL中，即TL0=01100=0xC，其余放到TH中，即TH0=11110000=0xF0；
模式1, 12MHz的晶振，單片機的機器周期為12/12MHz=1us=0.001ms，如果要定時10ms，則有算式: 10ms=(2^16-X)*0.001，解出X=55536=0xD8F0，則TH0=0xD8，TL0=0xF0；
模式3, 6MHz的晶振，機器周期為2us=0.002ms，如果要定時200us，則有200=(2^8-X)*2，解出X = 156 = 0x9C，則TL0 = 0x9C

程序舉例：
T0工作于方式1，定時時間50ms，輸出周期為1000ms的方波，晶振為11.0592MHz
機器周期為12/11.0592us，最大值為2^16=65536，X=0x4C00
程序如下：

#include "reg51.h"

sbit P0_1 = P0^1;
char i = 0;

void main()
{
TMOD = 0x01; //T0方式1
TL0  = 0x00; //TL0的初值
TH0  = 0x4C; //TH0的初值
ET0  = 1; //打開定時器0的中斷允許開關
EA = 1; //開中斷
TF0  = 0;
TR0  = 1;
while(1);
}

void Int_T0() interrupt 1 using 2
{
TL0 = 0x00; //重新裝入初值
TH0 = 0x4C;
i++;
if (i==10)
{
P0_1 = !P0_1;
i = 0;
}
}

下面這段中斷的程序還須進一步研究，呵呵