1硬件連接

定時(shí)器是單片機(jī)內(nèi)部的特殊功能模塊。

在控制系統(tǒng)中，常常要求有一些實(shí)時(shí)時(shí)鐘以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者延時(shí)控制，如定時(shí)中斷、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等等，也往往要求有計(jì)數(shù)器，對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。

要實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者延時(shí)功能，一般有三種方法：軟件定時(shí)，不可編程硬件定時(shí)，可編程硬件定時(shí)。

軟件定時(shí)——讓軟件循環(huán)執(zhí)行一段程序，程序本身并無(wú)執(zhí)行目的，而是通過(guò)執(zhí)行程序延時(shí)固定的時(shí)間，也就是以前的程序中經(jīng)常使用的延時(shí)程序。這種方法降低了cpu的利用率。

不可編程硬件定時(shí)——如外部芯片555 時(shí)基電路，通過(guò)外部阻容，達(dá)到一定的延時(shí)功能，改變阻容大小可以改變延時(shí)長(zhǎng)度。這種定時(shí)器取決于硬件，設(shè)定好以后不能通過(guò)軟件更改。

可編程定時(shí)器——這種定時(shí)器的定時(shí)值可以通過(guò)軟件確定和修改，使用靈活便捷。

本節(jié)所講的定時(shí)器為第三種，可編程定時(shí)器，51單片機(jī)中T0/T1為2個(gè)相同的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)：

圖 1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)

TCON控制寄存器：

TCON用于控制外部中斷和定時(shí)/計(jì)數(shù)器啟動(dòng)和中斷，低4位用于控制外部中斷，高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1。

TCON.0～TCON.3（IT0、IE0、IT1、IE1）均為外部中斷相關(guān)位，詳見(jiàn)外部中斷。

TR0(TCON.4):定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0運(yùn)行控制位。TR0=1時(shí)，T0開(kāi)始工作；TR0=0時(shí)，T0停止工作。TR0由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。

TF0(TCON.5):定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。TF0=1時(shí)，申請(qǐng)進(jìn)去定時(shí)器中斷。T0計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF0為1。CPU響應(yīng)中斷后TF0由硬件自動(dòng)清0。T0工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢(xún)TF0的狀態(tài)。所以，TF0可用作查詢(xún)測(cè)試的標(biāo)志。TF0也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。

TR1(TCON.6):定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1運(yùn)行控制位，其功能與TR0類(lèi)同。

TF1(TCON.7):定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF0類(lèi)同。

TMOD模式控制寄存器：

圖 3 TMOD模式控制寄存器格式

TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1

GATE: 門(mén)控位。GATE＝0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)

定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATA＝1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)多了一條件。

M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進(jìn)行設(shè)置。

表1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式表

2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計(jì)數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。

圖 4 方式0工作原理圖

計(jì)數(shù)初值計(jì)算初值的公式為：

二、方式1

方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計(jì)數(shù)器。

圖 5 方式1工作原理圖

計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

三、方式2

方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。當(dāng)TL0裝滿(mǎn)溢出時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將TH0中的數(shù)值裝給TL0，TLO重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。

圖 6 方式2工作原理圖

計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

四、方式3

方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，定時(shí)器T1處于方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0，停止計(jì)數(shù)。工作方式3將T0拆分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器TL0和TH0，兩個(gè)計(jì)數(shù)器獨(dú)立工作。

圖 7 方式3工作原理圖

計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

3定時(shí)器0

#include< reg52.h > //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
sbit LED=P1^2;    //定義LED端口

/*------------------------------------------------
                    定時(shí)器初始化子程序
------------------------------------------------*/
void Init_Timer0(void)
{
 TMOD |= 0x01;	  //使用模式1，16位定時(shí)器，使用"|"符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響		     
 TH0=0x00;	      //給定初值，這里使用定時(shí)器最大值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)一直到65535溢出
 TL0=0x00;
 EA=1;            //總中斷打開(kāi)
 ET0=1;           //定時(shí)器中斷打開(kāi)
 TR0=1;           //定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)
}
/*------------------------------------------------
                    主程序
------------------------------------------------*/
main()
{
 Init_Timer0();
 while(1);
}

/*------------------------------------------------
                 定時(shí)器中斷子程序
------------------------------------------------*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1 using 1
{
 TH0=0x00;		  //重新賦值
 TL0=0x00;

 LED=~LED;        //指示燈反相，可以看到閃爍

}

定時(shí)器0的程序代碼

定時(shí)/計(jì)數(shù)器0 使用16位定時(shí)模式，計(jì)數(shù)初值為0，計(jì)數(shù)到65536 溢出，中斷程序中LED取反，LED 以65536*2個(gè)時(shí)鐘周期為周期閃爍。

計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)初值的關(guān)系為：

4定時(shí)器1

#include< reg52.h > //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
sbit LED=P1^3;    //定義LED端口

/*------------------------------------------------
                    定時(shí)器初始化子程序
------------------------------------------------*/
void Init_Timer1(void)
{
 TMOD |= 0x10;	  //使用模式1，16位定時(shí)器，使用"|"符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響
 TH1=0x00;	      //給定初值，這里使用定時(shí)器最大值從0開(kāi)始計(jì)數(shù)一直到65535溢出
 TL1=0x00;
 EA=1;            //總中斷打開(kāi)
 ET1=1;           //定時(shí)器中斷打開(kāi)
 TR1=1;           //定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)
}
/*------------------------------------------------
                    主程序
------------------------------------------------*/
main()
{
 Init_Timer1();
 while(1);
}
/*------------------------------------------------
                 定時(shí)器中斷子程序
------------------------------------------------*/
void Timer1_isr(void) interrupt 3 using 1
{
 TH1=0x00;		 //重新賦值
 TL1=0x00;

 LED=~LED;       //LED閃爍

}

定時(shí)1的程序代碼

5 產(chǎn)生1ms方波

#include< reg52.h > //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
sbit OUT=P1^2;    //定義OUT輸出端口

/*------------------------------------------------
                    定時(shí)器初始化子程序
------------------------------------------------*/
void Init_Timer0(void)
{
 TMOD |= 0x01;	              //使用模式1，16位定時(shí)器，使用"|"符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響		     
 TH0=(65536-500)/256;	      //給定初值，這里使用定時(shí)器最大值從500開(kāi)始計(jì)數(shù)一直到65535溢出
 TL0=(65536-500)%256;		  //12M晶振計(jì)算指令周期1us,1ms方波半個(gè)周期500us，即定時(shí)500次
 EA=1;                        //總中斷打開(kāi)
 ET0=1;                       //定時(shí)器中斷打開(kāi)
 TR0=1;                       //定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)
}
/*------------------------------------------------
                    主程序
------------------------------------------------*/
main()
{
 Init_Timer0();
 while(1);
}
/*------------------------------------------------
                 定時(shí)器中斷子程序
------------------------------------------------*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1 using 1
{
 TH0=(65536-500)/256;		  //重新賦值
 TL0=(65536-500)*256;        
                             							 
 OUT=~OUT;         			  //溢出然后輸出端取反
                              //用示波器可看到方波輸出
}

圖 10 1ms方波的程序代碼

示波器顯示周期為1ms的方波信號(hào)。

6 產(chǎn)生多路不同頻率的方波

#include< reg52.h > //包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義
/*------------------------------------------------
                    定時(shí)器初始化子程序
------------------------------------------------*/
void Init_Timer0(void)
{
 TMOD |= 0x01;	              //使用模式1，16位定時(shí)器，使用"|"符號(hào)可以在使用多個(gè)定時(shí)器時(shí)不受影響		     
 TH0=(65536-500)/256;	      //給定初值，這里使用定時(shí)器最大值從500開(kāi)始計(jì)數(shù)一直到65535溢出
 TL0=(65536-500)%256;		  //12M晶振計(jì)算指令周期1us,1ms方波半個(gè)周期500us，即定時(shí)500次
 EA=1;                        //總中斷打開(kāi)
 ET0=1;                       //定時(shí)器中斷打開(kāi)
 TR0=1;                       //定時(shí)器開(kāi)關(guān)打開(kāi)
}
/*------------------------------------------------
                    主程序
------------------------------------------------*/
main()
{
 Init_Timer0();
 while(1);
}

/*------------------------------------------------
                 定時(shí)器中斷子程序
------------------------------------------------*/
void Timer0_isr(void) interrupt 1 using 1
{
 static unsigned char i;

 TH0=(65536-500)/256;		  	 //重新賦值
 TL0=(65536-500)*256;        

 i++;
 P1=i; //P1口8路輸出不同頻率，相當(dāng)于一個(gè)分頻器，高頻用示波
       //器測(cè)量，低頻可以直接用led觀測(cè)
       //P1.0輸出1ms方波，P1.1輸出2ms，p1.2輸出4ms，以此類(lèi)推

}

圖 11 多路不同頻率方波的程序代碼

中斷部分，相當(dāng)于一個(gè)分頻器，在P1 口可以測(cè)量出8 路不同頻率的方波。

P1 口測(cè)量不同頻率方波，周期依次增大一倍。