標題: C51單片機定時器介紹 [打印本頁]
作者: gsz2019 時間: 2019-4-4 17:43
標題: C51單片機定時器介紹
簡介
C51中的定時器和計數器是同一個硬件電路支持的，通過寄存器配置不同，就可以將他當做定時器或者計數器使用。
確切的說，定時器和計數器區別是致使他們背后的計數存儲器加1的信號不同。當配置為定時器使用時，每經過1個機器周期，計數存儲器的值就加1。而當配置為計數器時，每來一個負跳變信號(信號從P3.4 或者P3.5引腳輸入)，就加1，以此達到計數的目的。
標準C51有2個定時器/計數器：T0和T1。他們的使用方法一致。C52相比C51多了一個T2。
時鐘周期與機器周期
定時器的本質原理就是：每經過1個機器周期，計數存儲器的值就加1。因此當使用定時器時，就必須掌握時鐘周期和機器周期的關系。
時鐘周期 ：晶振頻率的倒數。如果使用的是11.0592M的晶振，那么就是 1 / (11.0592x10^6) 秒
注：1MHz = 10^6Hz
機器周期 ：標準51下，機器周期 =12倍的時鐘周期。即：12 / (11.0592x10^6) 秒 。有的增強51單片機，1個機器周期等于4倍的時鐘周期，還有的更短。
計數存儲寄存器THx&TLx
定時器和計數器工作，都依賴于 計數。計數則是由計數存儲器THx和TLx這2個8位寄存器完成的。
對于計數器，每來一個負跳變信號(信號從P3.4 或者P3.5引腳輸入)，就加1，以此達到計數的目的。
對于定時器，每隔1個機器周期 加 1，假如（只是假如）一個機器周期為 1ms ， 當加到1000次時，我們就認為經過了1s，這就是定時器定時依據。
T0和T1都擁有一對8bit計數存儲寄存器。他們的復位值都是0。
T0 對應：TH0 ,TL0
T1 對應 : TH1 , TL1
sfr TL0 = 0x8A; // TL中的L是LOW的意思，代表低位，同理H代表HIGH高位。2個8位組合起來就形成了一個16位的計數器。當然也可以配置為僅僅當做8bit計數存儲器用。
sfr TL1 = 0x8B;
sfr TH0 = 0x8C;
sfr TH1 = 0x8D;
當計數器加滿后，再加1，就溢出了，溢出后自動歸0。且溢出時，溢出標識位TFx 就會自動變為1（T0的溢出標志位TF0，T1的溢出標志位TF1）。如果啟用了對應的中斷，單片機會調用中斷處理函數。
若TH0 和 TL0 以 16位 模式工作，那它的計數范圍為 [0 , 65535 ] , 也就是累加 65536次發生溢出。 每累加一次是 12 / (11.0592x10^6) 秒。
那么從 0 累加到溢出 歷時 ≈ 0.071s = 71ms 。
可以延時 10的整數倍ms，這樣就避免了誤差，以便用倍數控制更長的延時時間。所以，我么要給 TH0 和 TL0賦一個初始值，使他們的溢出周期（TH0，TL0從初始值到溢出所用的時間）減少到 10ms。
就像一個瓶子，開始裝了2/3，再來就只能裝1/3就溢出了。通過比例式計算：
12 / (11.0592x10^6) s ----- 1 次
10x 10-3 s ------ x 次 （求出 x = 9216次 ，計數9216次后溢出）
65536 - 9216 = 56320 = 二進制（ 11011100 00000000）
也就是 TH0 = 11011100 ， TL0 = 00000000
工作模式寄存器TMOD
通過TMOD來配置T0和T1的工作模式。
注意，TMOD寄存器不可位尋址（例如sbit led = P0^0 就是P0寄存器位尋址的例子），因此對它的配置需要對這個8bit寄存器整體賦值。
注：51中有些特殊功能寄存器不支持位尋址。只有寄存器的地址值能夠被8整除的（即以數字0或者8結尾的地址，如0xA8, 0xD0），才能支持位尋址。不支持位尋址的，只能整體賦值。
小技巧：在對寄存器整體賦值時，要注意只修改我們想修改的位而不影響其它無關位的值，避免影響了之前對這個寄存器的配置。
TMOD |= 0x01; //僅僅修改TMOD的最低位，其他位保持不變。
C/T：計數器，定時器功能選擇位。 1為計數器模式， 0 為定時器模式。
M0和M1：
M1
| | |
0
| | |
1
| | 8位重裝模式。THx的值不變，負責在每次溢出后初始化TLx，僅僅由TLx計數 |
1
| | 禁用定時器 1，定時器 0 變成 2 個 8 位定時器。很少使用。 |
0
| | 兼容 8048 單片機的 13 位定時器，THn的 8 位和 TLn 的 5 位組 成一個 13 位定時器。很少使用。 |
GATE：門控位。
解釋說明：
②處 C/T = 0 表示為定時器模式，觸發信號為①處的單片機內部時鐘信號。（若②處CT = 1，則觸發信號為Tn腳）
③處表明，信號能觸發使加法計數器加1，還得受④處控制。不然時鐘信號是不能讓加法計數器累加的。 ④處這個是與門，所以TRx（TR0和TR1）必須為1，表明我們要開啟定時器。同時當，GATE為0，通過非門后為1，再通過或門，也是1，那么就讓③處控制起來了。若GATE為1，那么，定時器的啟動停止受 TRx和 INTx 共同控制。 INTx腳為1且TRx為1才能啟動定時器/計數器。
于是在一般情況下使用定時器，我們需要如下配置：
TRx 為 1
GATE 為 0
INTx 任意
控制寄存器TCON
控制寄存器就是用來控制定時器/計數器 啟動和停止的，以及溢出標志位的查詢和修改。TFx是計數存儲器溢出標志位，只要一溢出，就馬上置為1。
TF1：定時器/計數器1的溢出標志位。1表示計數存儲器溢出，0表示計數存儲器正常計數。
清0方式：①通過代碼修改TF1為0
②當通過中斷機制來使用定時器/計數器1時，進入中斷處理函數后自動歸0
TR1：定時器/計數器1的啟動和停止位。1表示啟動，0表示停止。
TF0：定時器/計數器0的溢出標志位。1表示計數存儲器溢出，0表示計數存儲器正常計數。
清0方式：①通過代碼修改TF0為0
②當通過中斷機制來使用定時器/計數器0時，進入中斷處理函數后自動歸0
TR0：定時器/計數器0的啟動和停止位。1表示啟動，0表示停止。
低4位與外部中斷INT0和INT1有關，與定時器/計數器無關。這里不做介紹。
查詢法使用T0作為定時器
程序1：P0_0連接驅動的LED小燈，用T0作為16位定時器，完成間隔為1s 的 blink程序。
#include<REGX51.H>
#include"binary.h"
#include"int51.h"
/******************************/
void timer0_init(void);
void timer0_delay(uint16_t dly);
// P0_0驅動LED小燈
#define LEDpin P0_0
void main(void)
{
LEDpin = 0;
timer0_init();
TR0 = 1;
for(;;)
{
LEDpin = 1;
timer0_delay(1000); //延時1000ms
LEDpin = 0;
timer0_delay(1000); //延時1000ms
}
}
/*************************
T0作為定時器的初始化
**************************/
void timer0_init(void)
{
TMOD |= B0000_0001; //定時器0,16位存儲計數器模式
TH0 = B1101_1100; //TH0 TL0 形成數是 56320 。這樣,一次溢出代表經過10ms
TL0 = B0000_0000;
}
/**********************
參數:
dly,延時的毫秒數，只能是10的整數倍
***********************/
void timer0_delay(uint16_t dly)
{
while(dly)
{
if(TF0){
TF0 = 0;
TH0 = B1101_1100;
TL0 = B0000_0000;
dly -= 10; //溢出一次代表10ms
}
}
}
程序2：通過T0定時器的8位重裝模式，使得P0_0輸出PWM信號，LED為呼吸燈效果。
#include<REGX51.H>
#include"binary.h"
#include"int51.h"
/******************************/
void timer0_init(void);
void timer0_delay(uint16_t dly);
void pwm_duty(uint16_t d);
// P0_0驅動LED小燈
#define LEDpin P0_0
void main(void)
{
uint16_t i;
LEDpin = 0;
timer0_init();
TR0 = 1;
for(;;)
{
for(i=0;i<=500;++i)
pwm_duty(i);
for(i=500;i>0;--i)
pwm_duty(i);
}
}
/*************************
T0作為定時器的初始化
**************************/
void timer0_init(void)
{
TMOD |= B0000_0010; //定時器0,8位重裝模式
TH0 = 250; //一次溢出代表經過6.51us
TL0 = 250;
}
/**********************
一次溢出代表經過6.51us
參數 c乘以6.51us 就是這個函數延時的時間
***********************/
void timer0_delay(uint16_t c)
{
while(c)
{
if(TF0){
TF0 = 0; //因為是自動重裝，因此不用給計數存儲器賦值。
--c;
}
}
}
/*************
參數d 的范圍是[0,500]。d / 500 即為 pwm輸出的占空比，控制LED燈的暗亮程度
**************/
void pwm_duty(uint16_t d)
{
LEDpin = 1;
timer0_delay(d);
LEDpin = 0;
timer0_delay(500-d);
}
注：如果需要精確的延時，使用8位自動重裝模式最好，因為硬件裝值（賦值給TH0）比軟件裝值快。但8位自動重裝模式不宜做單次長時間延遲。畢竟溢出周期短。長時間延遲需要多個溢出周期，也挺消耗資源的。
盡量讓溢出周期 越長越好。溢出周期為10ms 的優于 1ms 的。因為，在同樣的延時時間下，如100ms，溢出周期為10ms 的 只需要溢出10次，為TH0 和 TL0重新賦值10次，而溢出周期為1ms的要溢出100次，為TH0 和 TL0重新賦值100次。減少溢出次數和賦值次數，可以減輕單片機的負擔，提高定時的準確性。
作者: cadplus 時間: 2020-9-10 16:04
初用單片機，感覺定時跟書上說的差遠了，12M晶振t0預置1000一次等于1ms，實際上是450差不多
作者: luogu 時間: 2020-9-11 16:09
哪里弄錯了吧，定時器很準的
作者: luogu 時間: 2020-9-11 16:13
不是很贊成用定時器軟件生成PWM，基礎51外設資源少沒辦法，STC增強51常用外設都有。
作者: cadplus 時間: 2020-9-11 16:59
秒表實測啊
作者: 54445 時間: 2020-11-27 09:18
如果要計時器里沒到溢出，想要把計時器里頭的值和溢出的值相加算出來怎么做
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