單片機(jī)定時(shí)器詳解

1、精品一、MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概念單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器其實(shí)是同一個(gè)物理的電子元件，只不過(guò)計(jì)數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事情（接受的是外部脈沖），而定時(shí)器則是由單片機(jī)自身提供的一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)器，這個(gè)穩(wěn)定的計(jì)數(shù)器就是單片機(jī)上連接的晶振部件；MCS-51單片機(jī)的晶振經(jīng)過(guò)12分頻之后提供給單片機(jī)的只有1MHZ的穩(wěn)定脈沖海振的頻率是非常準(zhǔn)確的，所以單片機(jī)的計(jì)數(shù)脈沖之間的時(shí)間間隔也是非常準(zhǔn)確的，這個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間間隔是1微秒；MCS-51單片機(jī)外接的是12MHz的晶振（實(shí)際上是11.0592MHZ）,所以,MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的工作頻率（時(shí)鐘脈沖頻率）是12MHZ/12=1MHZ=100

2、0000次/秒=1000000條指令/秒=1000000次/1000000微秒=1次/微秒=1條指令/微秒也就是說(shuō)，晶振振蕩一次，就會(huì)給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖，花費(fèi)的時(shí)間是1微秒,此時(shí),CPU會(huì)執(zhí)行一條指令，經(jīng)歷一個(gè)機(jī)器周期；即:1個(gè)時(shí)鐘脈沖=1個(gè)機(jī)器周期=1微秒=1條指令；注:個(gè)人PC機(jī)上的CPU主頻是晶振經(jīng)過(guò)倍頻之后的頻率，這一點(diǎn)恰好與MCS-51單片機(jī)的相反,MCS-51單片機(jī)的主頻是晶振經(jīng)過(guò)分頻之后的頻率；總之:MCS-51單片機(jī)中的時(shí)間概念就是通過(guò)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)測(cè)量出來(lái)的；1個(gè)脈沖=1微秒=1條指令=1個(gè)機(jī)器周期；MCS-51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)圖：報(bào)落器A12分第：定時(shí)

3、博I$I1開(kāi)I_ITLOITWO7F0計(jì)牧器關(guān)腳：1I祀耐器舟數(shù)避8051系列單片機(jī)有兩個(gè)定時(shí)器：T0和T1,分別稱為定時(shí)器和定時(shí)器T1,這兩個(gè)定時(shí)器都是16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;8052系列單片機(jī)增加了第三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2;它們都有定時(shí)或事件計(jì)數(shù)功能，常用于時(shí)間控制、延時(shí)、對(duì)外部時(shí)間計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合；二、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí)器T0和T1分別都由兩個(gè)特殊功能寄存器組成；T0由特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成，而T1則是由TH1和TL1構(gòu)成；作為定時(shí)器使用時(shí)，定時(shí)器計(jì)數(shù)8051單片機(jī)片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)過(guò)12分頻后的脈沖個(gè)數(shù)，即:每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器T0/T1的寄存器值自動(dòng)

4、累加1,直到溢出，溢出后繼續(xù)從0開(kāi)始循環(huán)計(jì)數(shù)；所以，定時(shí)器的分辨率是時(shí)鐘振蕩頻率的1/12;作為計(jì)數(shù)器使用時(shí)，通過(guò)引腳T0(P3.4)或T1(P3.5)對(duì)外部脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)輸入的外部脈沖信號(hào)發(fā)生從1到0的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器的值就自動(dòng)加1；計(jì)數(shù)器的最高頻率一般是時(shí)鐘振蕩頻率的1/24;由此可知,不論是定時(shí)器還是計(jì)數(shù)器工作方式，定時(shí)器T0和T1均不占用CPU的時(shí)間，除非定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1溢出，才可能引起CPU中斷，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷處理程序；所以說(shuō)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)中效率高而工作靈活的部件；三、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式除了可選擇定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的這兩種工作方式外，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都有4

5、種工作模式；在模式0、1和2時(shí),T0和T1的工作模式相同；在模式3時(shí)，兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式不同；工作模式0：由TL0的低5位和TH0的全部8位共同構(gòu)成一個(gè)13位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)后，定時(shí)或計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)加到TL0上，從預(yù)先設(shè)置的初值(時(shí)間常數(shù))開(kāi)始累加，不斷遞增1;當(dāng)TL0計(jì)滿后，向TH0進(jìn)位，直到13位寄存器計(jì)滿溢出；溢出時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器硬件會(huì)自動(dòng)地把13位的寄存器值清0,中斷標(biāo)記TF0置1；如果需要進(jìn)一步定時(shí)/計(jì)數(shù)，需要使用相關(guān)指令重置時(shí)間常數(shù)并把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的中斷標(biāo)記TF0置0；工作模式0的結(jié)構(gòu)如下圖：斗心牌川”湍1工作模式1：模式1與模式0幾乎完全相同，唯一

6、的區(qū)別就是，模式1中的寄存器TH0和TL0共同構(gòu)成的是一個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器來(lái)參與操作，因此比模式0中的定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍更大；工作模式1的結(jié)構(gòu)如下圖：工作模式2:這種模式又稱為自動(dòng)再裝入預(yù)置數(shù)模式；當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的寄存器TH0/TL0的值溢出時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器硬件設(shè)備會(huì)自動(dòng)把寄存器TH0/TL0的值清0,以重新開(kāi)始操作；但是有時(shí)候，我們的定時(shí)/計(jì)數(shù)操作是需要多次重復(fù)定時(shí)/計(jì)數(shù)的，如果溢出時(shí)不做任何處理，那么，在第二輪定時(shí)/計(jì)數(shù)時(shí)就是從0開(kāi)始定時(shí)/計(jì)數(shù)了，而這并不是我們想要的；所以,要保證每次溢出之后，在重新開(kāi)始定時(shí)/計(jì)數(shù)的操作是我們想要的，那就要把預(yù)置數(shù)（時(shí)間常數(shù)）重新裝入某個(gè)地方；而重新裝

7、入預(yù)置數(shù)的操作是硬件設(shè)備自動(dòng)完成的，不需要人工干預(yù)所以，這種工作模式就叫自動(dòng)再裝入預(yù)置數(shù)方式既然需要重新裝入預(yù)置數(shù)，那么預(yù)置數(shù)就必須要存放在某個(gè)地方，才能保證重裝操作成功；在工作模式2中，把自動(dòng)重裝入的預(yù)置數(shù)存放在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的寄存器的高8位中,也就是存放在TH0中，而只留下TL0參與定時(shí)/計(jì)數(shù)操作;顯然,定時(shí)/計(jì)數(shù)的方位小了很多；注:這個(gè)工作模式常用于波特率發(fā)生器（用通訊）,T1工作在串口模式2;用于這種方式時(shí)，定時(shí)器就是為了提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)；計(jì)數(shù)溢出之后，不需要做太多的事情，只做一件事就可以，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開(kāi)始重新計(jì)數(shù)，而且中間不需要任何延時(shí)；工作模式2的結(jié)構(gòu)如下圖：瑞股出兒孤時(shí)

8、i?/i|黃巴fl坨式2工作模式3:由于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1沒(méi)有工作模式3,如果把定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0設(shè)置為工作模式3,那么TL0和TH0將被分割成兩個(gè)相互獨(dú)立的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;工作模式3的結(jié)構(gòu)如下圖：感謝下載載曲方第1 U而電產(chǎn)仃nA1!TROa-TR1<L'GATETOJI ->i H'J 萬(wàn)川-i .> i fH' '3四、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍工作方式013位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)2的13次方次，即:8192次,0,8191;工作方式116位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式，最多可計(jì)數(shù)2的16次方次，即:65536次,0,65

9、535;工作方式2-8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式，計(jì)算次數(shù)最多為2A8,即256,0,255;工作方式3-8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式,計(jì)算次數(shù)最多為2A8,即256,0,255;預(yù)置數(shù)的計(jì)算公式：預(yù)置數(shù)二最大值-需要計(jì)數(shù)的次數(shù)；五、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器8051單片機(jī)設(shè)計(jì)了兩個(gè)8位的特殊功能寄存器來(lái)控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)；這兩個(gè)特殊功能寄存器分別是TMOD和TCON;它倆都在特殊功能寄存器區(qū)1、工作模式控制寄存器TMOD(89h):控制T1_生祠"1X3GATE|CfxMlMOGATE|罰亍Ml臥口TO和同二0定M器模式:11沖散器模式|0INTO兄英1L11與INTO有關(guān)阻時(shí)器，計(jì)數(shù)器的工柞模式控制雷存器TMCD2、工作狀態(tài)控制寄存器TCON(88H):六、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化注:由于8051單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器使用的時(shí)鐘脈沖是外部晶振（12MHZ）經(jīng)過(guò)12分頻（12MHZ/12=1MHZ）之后的頻率，所以，一個(gè)時(shí)鐘脈沖就是1微秒;所以,8192個(gè)脈沖=8192微秒=8.192毫秒；65536個(gè)脈沖=65536微秒=65.536毫秒；256個(gè)脈沖=256微秒=0.256毫秒；1、設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式TMOD（常用的是