51单片机定时器/计数器

1.基本概念：

89C51有两个计数器T0和T1，每个计数器都是由两个8位的RAM 单元组成的，即每个计数器都是16 位的计数器，最大的计数容量是2的6次方=65536，记住是从0-65535。

定时器的本质也是计数器，只不过定时器的脉冲来自内部的晶振，而计数器的脉冲来自外部，当检测的脉冲的下降沿时，计数寄存器加一，直到溢出，然后单片机产生一个中断。所以需要定时时，先给计数寄存器设定一个初值，每有一个内部的脉冲时钟信号（相当与一段时间），计数器加一，直到溢出，一次定时完成。之后继续循环上述步骤。

2.内部结构：

这里写图片描述

3.相关寄存器：

定时/计数器方式寄存器TMOD（只能段寻址）

GATE—门控制位。
GATE=0，定时器/计数器启动与停止仅受TCON寄存器中TRX(X=0,1)来控制。
GATE=1，定时器计数器启动与停止由TCON寄存器中TRX(X=0,1)和外部中断引脚（INT0或INT1）上的电平状态来共同控制。
C/T—定时器和计数器模式选择位。
C/T=1，为计数器模式；C/T=0，为定时器模式。
M1M0—工作模式选择位。
定时器/控制器控制寄存器TCON（可以位寻址）

IT0：外部中断0触发方式控制位
当IT0=0时，为电平触发方式（低电平有效）
当IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）
IE0：外部中断0中断请求标志位（硬件自动完成）
IT1：外部中断1触发方式控制位（同IT0）
IE1：外部中断1中断请求标志位（同IE0）
TF0：定时/计数器T0溢出中断请求标志位
TF1：定时/计数器T1溢出中断请求标志位
TR1：定时器1运行控制位。
由软件清0关闭定时器1。当GATE=1，且INIT为高电平时，TR1置1启动 定时器1；当GATE=0时，TR1置1启动定时器1。
TR0—定时器0运行控制位，其功能及操作方法同TR1。
计数寄存器TH0/TL0(8位) , TH1/TL1（8位）
关于如何设初值，首先要明白几个周期的概念：
```
 ***时钟周期：***
```

时钟周期也叫振荡周期或晶振周期，即晶振的单位时间发出的脉冲数，一般有外部的振晶产生，比如12MHZ=12×10的6次方，即每秒发出12000000个脉冲信号，那么发出一个脉冲的时间就是时钟周期，也就是1/12微秒。通常也叫做系统时钟周期。是计算机中最基本的、最小的时间单位。

        ***机器周期：***

在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。8051单片机的机器周期由12个状态周期组成。

在标准的51单片机中，一般情况下，一个机器周期等于12个时钟周期，也就是机器周期=12*时钟周期，(上面讲到的原因)如果是12MHZ，那么机器周期=1微秒。单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。

机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHZ晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。

接下来就是如何设初值了：

一般我们取12M晶振时，一个周期刚好是1us，计数1000个就是1ms，这是因为标准的51单片机是12时钟周期的(STC有6时钟和1时钟方式)。那么，如果我们晶振是12M，就比较好算，如果是其它的，就用12去除好了。比如是6M的，那么就是12/6=2，每个计数是2us，那么你要定时1ms就只要计数500个即可以。

定时器的初值跟定时器的工作方式，跟晶振频率都有关系。一个机器周期Tcy=晶振频率X12，计数次数N=定时时间t/机器周期Tcy，那么初值就X=65536-N，得出的数化成十六进制就行了。这里是用定时器O工作方式1做例子，如果是其它工作方式，就不能是65535了。工作方式0是8192，方式2，3是256。这里有一个公式：

TH=(65536-time/(12/ft))/256

其中，time就是要延时的100ms(要取100000us)，ft是晶振频率。这个式子又可以简化成

TH=(65536-time*ft/12)/256

TL=(65536-time*ft/12)%256

4.实例分析：

通常定时器初始化过程如下：
（1）对TMOD赋值，以确定T0和 T1的工作方式。
（2）计算初值，并将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1。
（3）中断方式时，则对IE赋值，开放中断。
（4）使TR0和TR1置位，启动定时器/计数器定时或计数。

这里写图片描述

    产生一个1khz的方波

主程序：

采用定时器0的模式1

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

#define uint unsigned int 

sbit led = P1^0 ;

void Time0_Init(void)
{
    TMOD = 0x1 ;  //定时器0模式1，C/T = 0 ， GATE0 = 0 ；
    TH0 = (65536 - 500)/256 ;  //设初值
    TL0 = (65536 - 500)%256 ;
    ET0 = 1 ;        //开定时器0中断
    EA = 1 ;        //开总中断
    TR0 = 1 ;      // 开定时器0
}

void Time0() interrupt 1
{
    TH0 = (65536 - 500)/256 ; //重新设初值
    TL0 = (65536 - 500)%256 ;
    led = ~led ;
}
void main(void)
{
    Time0_Init() ; // 定时器0初始化
    led = 0 ;

    while(1)
    {

    }
}

采用定时器0的模式2：

#include <reg51.h>
#include <intrins.h>

#define uint unsigned int 

sbit led = P1^0 ;

uint T0_count = 0 ;

void Time0_Init(void)
{
    TMOD = 0x2 ;  //定时器0模式2 ，C/T = 0 ，GATE0 = 0 ；
    TH0 = 256 - 100;  //设初值
    ET0 = 1 ;
    EA = 1 ;
    TR0 = 1 ;      // 开定时器0
}

void Time0() interrupt 1
{
    T0_count ++ ;//每次0.1ms加一
    if(T0_count == 5)
    {
        led = ~led ;
        T0_count = 0 ;
    }
}
void main(void)
{
    Time0_Init() ; // 定时器0初始化
    led = 0 ;
    while(1)
    {
    }
}

感觉自己水水的，请多指教。

51单片机定时器/计数器

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