51单片机定时器

r囧r小猫 2022-09-09 06:39 304阅读 0赞

### 1.原理： ###

一.CPU 时序的有关知识:
      1.振荡周期：为单片机提供定时信号的振荡源的周期（晶振周期或外加振荡 周期）。 
      2.状态周期：2 个振荡周期为 1 个状态周期，用 S 表示。振荡周期又称 S 周 期或时钟周期。 
      3.机器周期：1 个机器周期含 6 个状态周期，12 个振荡周期。 
      4.指令周期：完成 1 条指令所占用的全部时间，它以机器周期为单位
    
    二.学习定时器前需要明白的几点:
      1.51 单片机有两组定时器/计数器，因为既可以定时，又可以计数，故称之 为定时器/计数器。 
      2.定时器/计数器和单片机的 CPU 是相互独立的。定时器/计数器工作的过程 是自动完成的，
        不需要 CPU 的参与。 
      3.51 单片机中的定时器/计数器是根据机器内部的时钟或者是外部的脉冲信 号对寄存器中的数据加 1。  
       有了定时器/计数器之后，可以增加单片机的效率，一些简单的重复加 1 的 工作可以交给定时器/计数
       器处理。CPU 转而处理一些复杂的事情。同时可以实 现精确定时作用。
    
    三.原理:
      定时/计数器的实质是加 1 计数器（16 位），由高8位和低 8 位两 个寄存器 THx 和 TLx 组成。
      它随着计数器的输入脉冲进行自加 1，也就是每来一个脉冲，计数器就自动加 1，当加到计数器为全1时，
      再输入一个脉冲就使计数 器回零，且计数器的溢出使相应的中断标志位置 1，向 CPU 发出中断请求
     （定时 /计数器中断允许时）
    
    四.相关寄存器:
        51 单片机定时/ 计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。
      1.TMOD 是定时/计数器的工作方式寄存器,确定工作方式和功能。
      2.TCON 是控制寄存器，控制 T0、 T1 的启动和停止及 设置溢出标志。

** TMOD寄存器:**

> ![20210830151621906.png][]
> 
> 工作方式寄存器 TMOD 用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0,高四位用于T1。
> 
> GATE 是门控位:
> 
>           GATE＝0 时，用于控制定时器的启动是否受外部中断源信号 的影响。 只要用软件使                                       TCON 中的 TR0 或 TR1 为 1 ，就可以启动定时/计数器工作。
> 
>           GATA＝1 时， 要用软件使 TR0 或 TR1 为 1 ， 同时外部中断引脚 INT0/1 也为高电平 
> 
>                                   时 ，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器的启动条件，加上了                                         INT0/1 引脚为高电平这一条件。 
> 
> C/T :定时/计数模式选择位。
> 
>          C/T ＝0 为定时模式。
> 
>          C/T =1 为计数模式。 
> 
> M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式， 见下表：
> 
> ![20210830152222895.png][]

**TCON寄存器：**

> ![20210830152517589.png][]
> 
> TCON 的 低 4 位用于控制外部中断 ,已在前面介绍。 TCON 的高 4 位用于控制定 
> 
> 时/计数器的启动和中断申请 。
> 
> TF1（TCON.7）： T1 溢出中断请求标志位 。T1 计数溢出时由硬件自动置 TF1 为 1。CPU                                  响应中断后 TF1 由硬件自动清 0。T1 工作时，CPU 可随时查询 TF1 的 
> 
>                               状态。所以，TF1 可用作查询测试的标志。TF1 也可以用软件置 1 或清                                  0，同硬 件置 1 或清 0 的效果一样。 
> 
> TR1（TCON.6）： T1 运行控制位 。TR1 置 1 时，T1 开始工作；TR1 置 0 时， T1 停止工                                  作。TR1 由软件置 1 或清 0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动 
> 
>                               与停止。 
> 
> TF0（TCON.5）： T0 溢出中断请求标志位 ，其功能与 TF1 类同。 
> 
> TR0（TCON.4）： T0 运行控制位 ，其功能与 TR1 类同

**定时/计数器的工作方式：**

> **1.方式 0:**
> 
>     方式 0 为  13 位计数 ，由  TL0 的低 5 位 （高 3 位未用）和  TH0 的 8 位组成 。TL0 的低 5 位溢出时向 TH0 进位，TH0 溢出时，置位 TCON 中的 TF0 标志，向 CPU 发出中断请求。其结构图如下所示：
> 
> ![20210830172420376.png][]
> 
> 计数初值与计数个数的关 系为：X=2（13）-N。
> 
> **2.方式 1:**
> 
>     方式 1 的 计数位数是 16 位 ，由  TL0 作为低 8 位 ， TH0 作为高 8 位 ，组成了 16 位加 1 计数  器。其结构图如下所示： 
> 
> ![20210830172707729.png][]
> 
>  计数初值与计数个数的关 系为：X=2（16）-N。
> 
> **3.方式 2:**
> 
>  方式 2 为 自动重装初值的 8 位计数方式 。工作方式 2 特别适合于用作较  精确的脉冲信号发生器。其结构图如下所示：
> 
> ![2021083017290991.png][]
> 
> 计数初值与计数个数的关系为：X=2（8）-N。
> 
> **4.方式 3:**
> 
> 方式 3  只适用于定时/计数器 T0 ， 定时器 T1 处于方式 3 时相当于 TR1=0， 停止计数。工作方式 3 将  T0 分成为两个独立的 8 位计数器 TL0 和 TH0 。其 结构如下所示：
> 
> ![2021083017315766.png][]
> 
> 这几种工作方式中应用较多的是方式 1 和方式 2。定时器中通常使用定时器 
> 
> 方式 1，串口通信中通常使用方式 2

> ** 定时器初值计算：**
> 
> 1.机器周期的概念，它是 CPU 完成一个基本操作所需要的时间。 其计算公式是：机器周期         =1/单片机的时钟频率。
> 
> 2.51 单片机内部时钟频率是外部 时钟的 12 分频，也就是说当外部晶振的频率输入到单片机      里面的时候要进行 12 分频。比如说你用的是 12MHZ 晶振，那么单片机内部的时钟频率        就12/12MHZ， 
> 
> 3.当你使用 12MHZ 的外部晶振的时候，机器周期=1/1M=1us。如果我们想定时 1ms 的初值是多少呢？1ms/1us=1000。也就是要计数 1000 个，初值=65535-1000+1（因为实际上计数器计数到 66636（2 的 16 次方）才溢出，所以后面要加 1） =64536=FC18H，
> 
> 所以初值即 为 THx=0XFC，TLx=0X18。

** 例：定时器 0 为例介绍配置定时器工作方式 1、设定 1ms 初值，开启定时 器计数功能以及总中断**

void Timer0Init() { 
       TMOD|=0X01;//选择为定时器 0 模式，工作方式 1，仅用 TR0 打开启动。 
       TH0=0XFC; //给定时器赋初值，定时 1ms 
       TL0=0X18; 
       ET0=1;//打开定时器 0 中断允许 
       EA=1;//打开总中断 
       TR0=1;//打开定时器 
    }

### 2.电路图(普中A2)： ###

![20210830174825394.png][]![20210830174839362.png][]

### 3.程序说明： ###

实现的功能是：通过定时器 0 中断控制 D1 指示灯间隔 1 秒闪烁

### 4.源程序： ###

#include <reg51.h>
    
    typedef unsigned char u8;
    typedef unsigned int u16;
    
    sbit LED=P2^0;
    
    /*定时器0初始化*/
    void InitT0()
    {
    	TMOD=0x01;//方式0，定时
    	TH0=0xFC;
    	TL0=0x18;
    	ET0=1;
    	EA=1;
    	TR0=1;
    }
    
    void main()
    {
    	InitT0();
    	while(1);
    }
    
    void IntT0() interrupt 1
    {
    	 static u16 i=1;
    	 TH0=0xFC;
    	 TL0=0x18;
    	 i++;
    	if(i==1000)
    	{
    		i=0;
    		LED=~LED;
    	}
    }

### 5.开发板运行结果： ###

![20210830175353972.jpg][]

实验现象：LED亮一秒，再灭一秒。

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**以上就是51单片机的外部中断实验了 **

**想要了解更多的单片机实验，请查看我的[51单片机专栏][51]。**

[20210830151621906.png]: /images/20220829/329a877b04cb4cc6b88444c103adfc1c.png
[20210830152222895.png]: /images/20220829/44048ff979e540b9aee9005f8e6077c1.png
[20210830152517589.png]: /images/20220829/51a6534ce7204d9092d80e66950e4364.png
[20210830172420376.png]: /images/20220829/fb8c6efabd1f4fdb93687a7b9f952d5c.png
[20210830172707729.png]: /images/20220829/af5e9de6c31f476183ff71b4a1693816.png
[2021083017290991.png]: /images/20220829/e02533b7b2244f7b83533d1e8c61a40a.png
[2021083017315766.png]: /images/20220829/9e1e778ba4d64c0d9f9674f0ae0e5dc6.png
[20210830174825394.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210830174825394.png
[20210830174839362.png]: /images/20220829/cba16e86cee34595beaa2e491305070a.png
[20210830175353972.jpg]: /images/20220829/8f51aabf2dc7414dacf0d733b58b8a11.png
[51]: https://blog.csdn.net/weixin_46364710/category_10891235.html