51单片机——定时器/计数器

简介

之前单片机学习中，实现延时的方式是软件延时，就是通过循环代码，让cpu数数一段时间，这段时间cpu只能处于数数状态，接收不到其他的指令

而C51单片机中，有专门的硬件电路来支持数数，这个硬件电路会对应有相应的寄存器，定时器和计数器都是依赖于这个硬件电路，但是二者计数的信号来源不同。

如果把该寄存器配置为定时器时，每经过一个机器周期，寄存器的值就加1，相当于通过内部震荡电路来计数，通过寄存器的值*机器周期的时间就可以得出定时器定时长度

如果把该寄存器配置为计数器时，每次来一个负跳变信号(从T0，P3^4或T1，P3^5引脚读入)，寄存器的值就加1，相当于通过读取外部针脚信号来计数

标准C51有两个定时器/计数器:T0和T1，C52多一个T2

定时器如何定时

定时器的本质原理：每经过一个机器周期，计数+1。那么只要知道了机器周期的时间，那么定时的时间就等于计数*机器周期

晶振

晶体振荡器，又称为数字电路的"心脏"，是各种电子产品里面必不可少的频率元器件，数字电路的所有工作是离不开时钟的，晶振的好坏还会影响系统的稳定性

比如这块C52开发板的时钟频率就是11.0592MHZ  

时钟周期

也称为振荡周期，是时钟频率的倒数，时钟周期是计算机中最基本，最小的时间单位，在一个时钟周期，CPU仅能完成一项最基本的工作，更小的时钟周期意味着更高的工作频率

机器周期

也称CPU周期，在计算机中，常把一个指令的执行过程划分为若干阶段(取地，译码，执行等等)，每一个阶段完成一个基本操作，完成一个基本操作所需的时间称为机器周期，一般情况下，一个指令周期由若干个机器周期组成，一个机器周期由若干个时钟周期组成，51单片机中一个机器周期等于12或者6个时钟周期，传统模式是12个时钟周期，所以定时器+1一般经过1/11059200*12=1.085微秒

知道了这个时间，我们就可以通过设定寄存器存值的多少，来设计定时器定时的时长

定时器/计数器的相关寄存器

定时器控制寄存器TCON

地址88H，类似IO口寄存器，可按位寻址，进行定时器的控制

从高位到低位为TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IT1,IE0,IT0

TF位检测计数溢出，置1时表示溢出，置0时非溢出，溢出时，如果需要产生中断，此位作为中断请求位，cpu进入中断服务后，由硬件置0，不用中断时也可以软件手动置0；TR位控制计数运行置1时启动计数，置0时停止计数 

IE位为外部中断请求位，cpu进入中断服务时，由硬件置0；IT位为外部中断的触发方式，置0为电平触发，置1为负跳变触发

定时器模式寄存器TMOD

地址89H，不可按位寻址，用于选择定时器的工作模式和工作方式，即T0和T1的工作方式

高低4位都是GATE,C/T,M1,M0，高4位管控定时器1，低4位管控定时器0

M1和M0取值00,01,10,11分别对应4种模式

00：13位定时器，TL只用低5位，TH8位全用

01：16位定时器，TL，TH全用，优点是量程大，但是每次爆表需要手动给THTL赋初值

10：8位自动重载定时器，TL位来计时，溢出时，硬件自动将TH存放的值存入TL中，优点是效率高，爆表时硬件自动将TH的值存入到TL中继续计数

11：对于定时器1，停止计数，定时器无效

       对于定时器0，作为双8位定时器，TL0作为一个8位定时器通过TCON0控制，TH0也作为一个8位定时器通过TCON1控制

计数寄存器TL0，TH0，TL1，TH1

用于计数，并且有4种工作方式，由TMOD寄存器控制

如果只用高位或者低位只能数256下，高低为同时用能数65536下，即71ms，溢出时TCON对应TF位置1，可以供cpu查询，注意查询后及时清零

如何设定定时时间

16位模式定时10ms

因为寄存器数数只能从0开始数到65536，那么如果我们改变开始数的数就可以设定自定义定时时间，比如定时10ms，算出起始数为65536-10000/1.085=56320，转化为16进制为DC00，所以设定TL=0x00，TH=0xDC就可以设定定时10ms

​
void Delay10()		//10毫秒@11.0592MHz
{
	AUXR &= 0x7F;	//定时器时钟12T模式
    TMOD &= 0xF0;	//设置定时器模式
	TMOD |= 0x01;	//设置定时器模式
	TL0 = 0x00;		//设置定时初值
	TH0 = 0xDC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
}

​

按位操作

清0用&，置1用|

对于8位寄存器，如果想在指定位置上置1，其他位置不变，就可以将寄存器的相应位置或(|)上1，其他位置或(1)上0；如果想在指定位置上置0，其他位置不变，就可以将寄存器的相应位置与(&)上0，其他位置与(&)上1；

TMOD &= 0xF0;    //高4位&1111，不修改定时器1的配置，低4位&0000，将定时器0的控制位所有置0

TMOD |= 0x01;    //高4位|0000，不修改定时器1的配置，低4位|0001，将定时器0的控制位最低位置1，这样就将TMOD的低4位配置为0001，将定时器0配置为16位定时器，而高4位不改变

AUXR寄存器的作用

AUXR寄存器8位，只有最低两位有效，最低位用于决定是否ALE输出，置1禁止输出，置0运行输出，禁止ALE信号输出后，会降低系统的EMI输出(单片机时钟对外界的电磁辐射干扰)，

案例

1、定时器控制闪灯

#include "reg52.h"

sbit ledblue =P3^7;
sbit ledyellow =P3^6;

void delay500(){
	int cnt=0;
	TMOD=0x01;
    TL0=0x00;
	TH0=0xDC;
	TR0=1;
	while(1){
	  if(TF0==1){
		 cnt++;
		 TF0=0;
	   TL0=0x00;
	   TH0=0xDC;
	 }
	 if(cnt==100)break;
	}
	TR0=0;
	
}

void main(){
	 ledblue=0;
	 delay500();
     while(1){
        ledblue=!ledblue;
		delay500();
	 }
}