【C51】单片机定时器介绍

【C51】单片机定时器介绍

标准51架构的单片机有2个定时器 ：T0  和  T1，他们2个的用法几乎一样。下面主要讲T0定时器的用法。

初步认知

定时器 和 计数器 都是单片机中同一个模块。他们的实质都是： 加法存储计数器。对于计数器很好理解，每来一个信号(信号从P3.4 或者P3.5输入)，就加1，以此达到计数的目的。

对于定时器，每隔1个机器周期 加 1，假如（只是假如）一个机器周期为 1ms ， 当加到1000时，我们就认为经过了1s，这就是定时器的原理。

加法存储寄存器THx & TLx

 

定时器依赖计数，需要把累计增加的那个量存储在某个地方，这就是THx和TLx（x 可以是 0 或者1）2个8位寄存器的的职责。

T0和T1都拥有一对加法存储寄存器。

T0 对应：TH0，TL0

T1 对应 : TH1 , TL1

 

在reg51.h头文件中我们发现这4个寄存器的定义：

 

sfr TL0 = 0x8A; // TL中的L是LOW的意思，代表低位，同理H代表HIGH高位。 sfr TL1 = 0x8B; sfr TH0 = 0x8C; sfr TH1 = 0x8D;

他们可以在程序中直接使用，复位值都是 0 。

当一直累加，使得他们保存不了太大的数据而发生溢出时，就会引发中断（后面讲中断）。并且对应的TFx溢出标志位会置为1,（没有溢出的情况下是0）。

如果不使用中断去处理溢出这个事件，那么我们就必须通过代码指令让TFx重置为 0 ，并让THx和TLx回归初始值，准备然后进入下一轮周期的计数。

 

 

.... if(TF0==1) //如果T0 溢出了 { TF0=0; //重新初始化 TH0 和 TL0 //说明过了一个溢出周期了 }

 

 2个重要的寄存器：TMOD 和 TCON

 

 

复位时所有位全  为 0

TFx：溢出标志位。溢出时置1。正常为0。

 

TRx：计数器/定时器 启动停止控制位 。R是run的意思。  TR0 = 1  开启定时器0，为TR0 = 0 则停止。

 

低4位与外部中断相关，这里用不到，先不用看。

复位时所有位全  为 0

高4位是定时器T1相关的，低4位是T0 相关的。

以T0来说明。

 

GATE：      门控制位

C/T    ：     定时器/计数器切换位。 1为计数器模式， 0 为定时器模式。

②处 C/T = 0 表示为定时器模式，触发信号为①处的单片机内部时钟信号。（若②处CT = 1，则触发信号为Tn脚，信号从P3.4 或者P3.5输入单片机）

 

③处表明，信号能触发使加法计数器加1，还得受④处控制。不然时钟信号是不能让加法计数器累加的。 ④处这个是与门，TRn必须为1，表明我们要开启定时器。同时GATE为0，通过非门后为1，再通过或门，也是1，那么就让③处控制起来了。

 

（若GATE为1，那么，定时器的启动停止受 TRx和 INTx 共同控制。 ）

 

 

于是我们需要：

TRn    为 1

GATE  为 0

INTn   为 X（X表示任意的意思，do not care）

 

 

 

加法存储寄存器的工作模式，是由M0和M1共同来决定的

M1   M0   模式  
0   1   TH和TL2个组成16位计数存储器模式  
1   0   TH负责初始化TL，TL计数。8位重装模式  
0   0   THx的8位和TLx的位5组成13位加法计数器（很少用）  
1   1   基本不用  

时钟周期和机器周期

 

顺便提一下：标准C51的1个机器周期为12个时钟周期（增强型51单片机的机器周期会短一些，cc2530只有的机器周期只等于1个时钟周期）。

如果晶振的频率是11.0592MHz，那么时钟周期就是   1 / (11.0592x10^6) 秒   (1MHz = 10^6Hz)

那么，无论是定时器，还是计数器，每隔1个机器周期 ，加法存储器就1，代表时间经过了  12  x     1 / (11.0592x10^6) 秒。这就是我们衡量的基础依据。

 

 

为THx和TLx赋初始值

若TH0 和 TL0 以 16位 模式工作，那它的计数范围为   [0 , 65535 ]  ,  也就是累加 65536次发生溢出。 每累加一次是  12 / (11.0592x10^6) 秒。

那么从 0 累加到溢出 历时  ≈ 0.071s = 71ms 。

我们一般需要延时 10的整数倍ms，以便用倍数控制更长的延时时间。所以，我么要给 TH0 和  TL0赋一个初始值，使他们的溢出周期（TH0，TL0从初始值到溢出所用的时间）减少到 10ms，或者1ms。

就像一个瓶子，开始装了2/3，再来就只能装1/3就溢出了。

 

12 / (11.0592x10^6) s       -----     1   次

 

 10x 10-3   s                        ------          x  次         （求出 x = 9216次 ，计数9216次后溢出）

 

65536 - 9216 = 56320  =  二进制（ 11011100   00000000）

 

也就是  TH0 = 11011100 ， TL0 = 00000000

代码例子验证

#include typedef unsigned int uint; /**************函数声明******************/ void delay10ms(uint m) ; void delay1ms(uint m) ; /********************************/ /*****************************/ sbit LED = P0^0; /*****************************/ void main() { while(1) { LED = 1; delay10ms(100); // delay1ms(1000) LED = 0; delay10ms(100); // delay1ms(1000) } } void delay10ms(uint m) //溢出周期为10ms { /******************** 使用到的寄存器（位） TH0 TL0 TCON: TR0 TF0 TMOD: ***********************/ uint count =0; TMOD = 1; //GATE = 0 C/T =0 M1 = 0 M0 = 1; 16位计数器 TL0 = 0 ; TH0 =220 ; TR0 = 1; for(;count<m;) { if(TF0 == 1) { TF0 = 0; TL0 = 0; TH0 = 220; ++count; } } TR0 = 0; //关闭定时器 } void delay1ms(uint m) //溢出周期为1ms { uint count=0; TMOD = 1; //计时器0以16为存储计时器工作 TH0 = 252 ; TL0 = 102; TR0 = 1; for(;count<m;) { if(TF0==1) //发生一次溢出,也就是过了1ms { TF0=0; //溢出位清零，取消警报 TH0 = 252 ; //重新配置初始值 TL0 = 102; count++; //溢出次数加1 ，溢出1次是1ms，溢出t次就是t ms } } TR0 = 0; }

8位重装模式

8位重装模式是：只有TL0计数，TH0不变，他只为TL0提供初始值。当TL计数溢出后，TF0就为1，如果继续工作，TH0就把自己的值赋给TL0，再开始计数，如此循环下去。

上面些写了一个毫秒级的delay函数，下面用8位重装模式写一个控制微秒级别的函数。并控制P0.0的LED实现呼吸灯。

计算方法和上面一样，大家可以自己算

#include typedef unsigned int uint; # define TRUE 1 # define FALSE 0 /**************函数声明******************/
void delay1ms(uint t); /********************************/ sbit LED = P0^0; void main() { int step = 0; int again = FALSE; while(1) { LED = again?0:1; delay1ms(step); LED = again?1:0;; delay1ms((500-step)); step+=1; if(step>500) { step =0; again = !again; } } } void delay1ms(uint m) //延时t微秒 { int count=0; TMOD = 2; TH0= 255 ; TL0= 255; TR0=1; for(;count!=m;) { if(TF0==1) { TF0=0; //自动重装 count++; } } TR0=0; }

值得注意的地方

我们应该尽量让溢出周期 越长越好。溢出周期为10ms 的优于 1ms 的。因为，在同样的延时时间下，如100ms，溢出周期为10ms 的 只需要溢出10次，为TH0 和 TL0重新赋值10次，而溢出周期为1ms的要溢出100次，为TH0 和 TL0重新赋值100次。减少溢出次数和赋值次数，可以减轻单片机的负担，提高定时的准确性。

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