STC15系列单片机内部有5个16位定时器/计数器,分别是T0、T1、T2、T3、T4。
定时器与计数器,东西还是同一个东西,只是用法和功效不一样,就好比黄瓜,既可以内服也可以外敷,黄瓜还是那个黄瓜,作用就不一样了。
就拿T0来说,T0用于定时,那T0就是定时器,如果T0用于计数,那T0就是计数器。那么问题来了,什么是定时,什么是计数?
大家应该都知道,单片机的运行需要时钟,这个时钟可以是外部晶振直接产生的,也可以是单片机内置的,反正就是单片机工作的主时钟。对于单片机来说,定时就是数这个主时钟的脉冲。
大家应该还知道,单片机的IO管脚可以用来判断外部输入的电平,那就是读外部脉冲了,统计IO口的脉冲就是计数了。
所以定时与计数的区别就是统计的脉冲来源不同。
STC官方的文档里面总是说,他的STC15系列单片机比传动的51(也就是89C51)运行速度快。为什么会快,我们知道单片机的时钟,也可以理解为外面加的晶振,频率越高,单片机自然运行的就快了。但是这个频率也不是相加多少就加多少,给一个垂暮的老人加一个小伙子的心脏,那也是有心无力啊。
学过单片机的人还听说过,什么12个时钟周期就是一个机器周期,相当于安装了一个减速齿轮,外面转12圈,里面才转一圈。STC公司应该是用了某种工艺或者技术,可以实现1个时钟周期就是1个机器周期,这样的话,粗看单片机的速度直接就提升12倍了。
STC15系列单片机的定时器有两种计数速率:
12T模式:与传统8051单片机相同,每12个时钟周期,定时器计数加1;
1T模式:就是每个时钟周期定时器计数加1。
16位自动重装载,可以分开两部分来看,首先是16位,然后是自动重装载。
16位就是那个寄存器,统计数据的寄存器的位数,有16位,
那可以统计的最大数据就是1111 1111 1111 1111 = 0xFFFF = 65535;
自动重装载,就是定时器计数到达最大值65535后,就自动重新开始按照设定的初始值计数。
拿T0来举例吧,这个16位的寄存器其实是两个8位的寄存器拼接起来的,它们就是TL0和TH0,
TL0存放16位数据的低8位,TH0存放16位数据的高8位, 比如一个16位数据0x3A4B,0x3A存在TH0寄存器里面,0x4B。
1、辅助寄存器AUXR:用于设置定时器T0的计数速率
定时器T0的计数速率有12T模式和1T模式,通过AUXR的T0x12位来设置:
T0x12 = 0;定时器T0工作在1T模式,计数时钟不需要分频;
T0x12 = 1;定时器T0工作在12T模式,计数时钟需要12分频,与传统51单片机一样;
2、定时器(计数器)工作模式寄存器TMOD:用于设置定时器T0的工作模式
针对定时器T0,只需要用到TMOD寄存器的后4个位:
TMOD.3 (GATE):
置1:只有在INT0脚为高,且TR0控制位置1是才能打开定时器T0;
置0:只需要TR0置1就可以打开定时器T0(还是置0简单方便);
TMOD.2(C/T):
置1:用于计数器;
置0:用于定时器;
TMOD.1(M1)与 TMOD.0(M0):
M1 = 0, M2 = 0时,T0工作在16位自动重装载模式。
3、定时器计数寄存器TH0、TL0:用于数据累加,没什么好说的。
4、定时器计数器中断控制寄存器TCON:用于控制定时器T0的中断
TF0:T0溢出中断标志位。T0被允许计数后,重设置的初始值开始加1计数,杜宇16位计数,计数到65535后就产生溢出,单片机自动将TF0置1,同时向CPU请求中断,CPU响应了该中断后,单片机就自动将TF0清零。当然也可以软件查询该位,软件清零,但是没有必要,定时器一般用在中断比较好。
TR0:定时器T0的运行控制位 。跟GATE位(TMOD.3)配合使用。
当TMOD.3=0时,TR0=1时就允许定时器T0计数,TR0=0是禁止定时器T0计数;
当TMOD.3=1时,TR0=1且INT0输入高电平是,才允许T0计数,TR0=0是禁止定时器T0计数;
5、中断允许寄存器IE:用于使能定时器T0的中断
EA:CPU的总中断允许控制位
EA=1,CPU总中断允许;
EA=0,CPU所有中断禁止;
ET0:定时器T0的溢出中断允许位
ET0 =1,允许定时器T0溢出中断;
ET0 =0,禁止定时器T0溢出中断;
6、中断优先级控制寄存器IP:用于设置定时器T0中断的优先级
PT0:定时器T0中断优先级控制位
PT0=0时,定时器T0的中断为最低优先级,也就是优先级0;
PT0=1时,定时器T0的中断为最高优先级,也就是优先级1;
默认情况下PT0=0;
还是以定时器T0来说,T0有2个隐藏的寄存器RL_TH0、RL_TL0。
寄存器RL_TH0与寄存器TH0共用一个地址;
寄存器RL_TL0与寄存器TL0共用一个地址;
当TR0 = 0、定时器0被禁止工作时:
对TH0进行写操作时,写入TH0的值也会同时写入RL_TH0中;
对TL0进行写操作时,写入TL0的值也会同时写入RL_TL0中;
当TR0 =1、定时器0被使能工作时:
对TH0进行写操作时,其实并没有写入TH0中,而是写入RL_TH0中;
对TL0进行写操作时,其实并没写入TL0中,而是写入RL_TL0中;
当定时器T0工作在模式0时,计数寄存器[TL0,TH0]计数满之后,也就是溢出的时候,也就是计数到65535的时候,单片机会将溢出标志位TF0置位,同时还会自动将[RL_TL0, RL_TH0]里面的值重新装入计数寄存器[TL0,TH0]中。
有了上面的逻辑,就可以实现定时器的自动重装。
程序实例:定时器0的16位自动重装载模式
#include "STC15.h"
#define FOSC 11059200 //宏定义主时钟频率
#define T1MS (65536-FOSC/1000)
#define T1MS (65536-FOSC/12/1000)
/*一般sfr AUXR = 0x8E;这条语句在STC15.h中有,在程序中就不用再写了*/
sfr AUXR = 0x8E; //辅助寄存器
sbit P10 = P1^0; //随便定义一个测试引脚,用于检验定时器中断是否发生
void main()
{
/*1、设置定时器的计数速率*/
AUXR |= 0x80; //定时器T0工作在1T模式
//AUXR&=0x7F; //定时器T0工作在12T模式
//2、设置定时器的工作模式*/
TMOD = 0x00; //设置定时器T0工作在模式0,也就是16位自动重装载模式
///3、初始化计数值*/
TL0 = T1MS; //填充定时器T0计数寄存器低8位的值
TH0 = T1MS >> 8; //填充定时器T0计数寄存器高8位的值
//4、定时器计数使能
TR0 = 1; //使能定时器T0
//5、定时器中断使能
ET0 = 1; //使能定时器T0的中断
EA = 1; //使能单片机的中断总开关
/*至此,只要定时器发生计数溢出,就会触发定时器中断,
程序就会跳转到中断服务程序*/
while(1);
}
/*定时器T0的中断服务程序*/
void TIMER0_Routine(void) interrupt 1
{
P10 = !P10; //将测试引脚电平翻转
}