平凡單片機教學 第十五講 計數器與定時器

從選票的統計談起：畫“正”。這就是計數，生活中計數的例子處處可見。例：錄音機上的計數器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等，再舉一個工業生產中的例子，線纜行業在電線生產出來之后要計米，也就是測量長度，怎么測法呢？用尺量？不現實，太長不說，要一邊做一邊量呢，怎么辦呢？行業中有很巧妙的方法，用一個周長是1米的輪子，將電纜繞在上面一周，由線帶輪轉，這樣輪轉一周不就是線長1米嘛，所以只要記下輪轉了多少圈，就可以知道走過的線有多長了。

二、計數器的容量

從一個生活中的例子看起：一個水盆在水龍頭下，水龍沒關緊，水一滴滴地滴入盆中。水滴不斷落下，盆的容量是有限的，過一段時間之后，水就會逐漸變滿。錄音機上的計數器最多只計到999….那么單片機中的計數器有多大的容量呢？8031單片機中有兩個計數器，分別稱之為T0和T1，這兩個計數器分別是由兩個8位的RAM單元組成的，即每個計數器都是16位的計數器，最大的計數量是65536。

三、定時

8031中的計數器除了可以作為計數之用外，還可以用作時鐘，時鐘的用途當然很大，如打鈴器，電視機定時關機，空調定時開關等等，那么計數器是如何作為定時器來用的呢？

一個鬧鐘，我將它定時在1個小時后鬧響，換言之，也可以說是秒針走了（3600）次，所以時間就轉化為秒針走的次數的，也就是計數的次數了，可見，計數的次數和時間之間的確十分相關。那么它們的關系是什么呢？那就是秒針每一次走動的時間正好是1秒。

圖1

結論：只要計數脈沖的間隔相等，則計數值就代表了時間的流逝。

由此，單片機中的定時器和計數器是一個東西，只不過計數器是記錄的外界發生的事情，而定時器則是由單片機提供一個非常穩定的計數源。

那么提供組定時器的是計數源是什么呢？看圖1，原來就是由單片機的晶振經過12分頻后獲得的一個脈沖源。晶振的頻率當然很準，所以這個計數脈沖的時間間隔也很準。問題：一個12M的晶振，它提供給計數器的脈沖時間間隔是多少呢？當然這很容易，就是12M/12等于1M，也就是1個微秒。

結論：計數脈沖的間隔與晶振有關，12M的晶振，計數脈沖的間隔是1微秒。

四、溢出

讓我們再來看水滴的例子，當水不斷落下，盆中的水不斷變滿，最終有一滴水使得盆中的水滿了。這時如果再有一滴水落下，就會發生什么現象？水會漫出來，用個術語來講就是“溢出”。

水溢出是流到地上，而計數器溢出后將使得TF0變為“1”。至于TF0是什么我們稍后再談。一旦TF0由0變成1，就是產生了變化，產生了變化就會引發事件，就象定時的時間一到，鬧鐘就會響一樣。至于會引發什么事件，我們下次課再介紹，現在我們來研究另一個問題：要有多少個計數脈沖才會使TF0由0變為1。

五、任意定時及計數的方法

剛才已研究過，計數器的容量是16位，也就是最大的計數值到65536，因此計數計到65536就會產生溢出。這個沒有問題，問題是我們現實生活中，經常會有少于65536個計數值的要求，如包裝線上，一打為12瓶，一瓶藥片為100粒，怎么樣來滿足這個要求呢？

……

提示：如果是一個空的盆要1萬滴水滴進去才會滿，我在開始滴水之前就先放入一勺水，還需要10000滴嘛？

對了，我們采用預置數的方法，我要計100，那我就先放進65436，再來100個脈沖，不就到了65536了嗎。

定時也是如此，每個脈沖是1微秒，則計滿65536個脈沖需時65.536毫秒，但現在我只要10毫秒就可以了，怎么辦？

……

10個毫秒為10000個微秒，所以，只要在計數器里面放進55536就可以了。