第9課 定時器
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1、定時器/計數器概述
51單片機內部共有兩個定時器/計數器模塊T0和T1,對于52單片機內部又增加了定時器T3。它們即具有定時功能，也可以作計數功能，可以通過相應的寄存器進行設置。但不論是用于定時功能還是計數功能，其基本原理都是一樣的，如圖1所示為定時器/計數器的結構圖，內部為一個加1計數器，由高8位TH0(或TH1)和低8位TL0(或TL1)兩個計數寄存器組成。TMOD是定時器/計數器的工作模式和工作方式寄存器，用來確定是處于定時模式還是計數模式以及何種工種方式，這個后面講解寄存器的時會講到。TCON為控制寄存器，用來控制定時器/計數器的啟動、停止及溢出標志等的設置。
圖1 定時器/計數器的結構框圖
工作原理如圖的所示，加1計數器相當于一個裝數的容器，每來一個脈沖自動加1，當數裝滿后便自動溢出，如果此時設置的中斷，CPU便會停止當前正在執行的工作，去執行中斷函數內的程序。這里也可以形象把計數器看作一個裝水的水桶，每來一滴水，水桶的水便會增加一點，當水裝滿了后，便會溢出。
加1計數器的計數脈沖有兩個來源，一個是由系統時鐘振蕩器輸出脈沖經過12分頻后送來，一個是由外部引腳T0(P34引腳)和T1(P35引腳)送來的外部脈沖（通常為下降沿），前者主要用于定時，后者主要用于計數。每來一個脈沖時，計數器會自動加1，當加到全為1時，再來一個脈沖，計數器便會自動清0，且計數器此時會溢出并使TCON寄存器中的TF0和TF1置1，如果此時設置了定時器中斷允許，便會自動的向CPU發出中斷請求。
圖2 定時器/計數器的工作原圖
可能大家還是不明白，這樣為什么就可以用來進行定時和計數呢，這里我們以通俗的例子解釋一下定時，還是以水桶裝水為例，假設水桶開始一滴水都沒有（相當于計數器內部全為0），此時來一滴水（相當于來一個脈沖），水桶的水便會增加一滴（相當于計數器自動加1），而水桶的容積是規定了的（相當于計數器最大計數值），水桶的水總會有滿的時候（相當于計數器加到全部為1），此時假設每來一滴水的時間我們知道或者人為可以設置，水桶從一滴水沒有到全部裝滿就會有一個時間，這個就是定時時間值。
也就是說，我們如果知道每來一個脈沖相應的時間t，又知道加1計數器最大可以裝多少數n，我們就可以知道這個時間值T，即T=nt。而這個T的時間通常是固定的，實際應用時需要不同的定時時間，我們可以采用預先在計數器內裝一定的初值（相當于在水桶內先裝一些水），然后在這個初值的基本上再來相應脈沖，計數器自動加1，一直到溢出，我們就可以得到任意想要的定時時間。
從圖2中我們還可以看出，定時器/計數器還有一個控制開關，此開關可以控制定時器計數器相應的啟動和停止。而此開關的開閉主要是由圖2左下部的TRX 、GATE等信號共同作用，這里都是門電路，可以由數電的知道解釋，因為比較簡單，這里我就不作說明，后面結合的相關的寄存器進行介紹。
2、定時器/計數器相關寄存器
與定時器/計數器相關的寄存器主要有兩個（編程時如涉及到中斷，還要用到中斷相關的寄存器，前面已經講可），一個是工作模式及工作方式設置寄存器TMOD，一個就是跟控制有關（就是圖2中開關的設置有關的）寄存器TCON，下面分別對其進行介紹。
注意:對單片機內部寄存器的說明相當于對結構原理的解釋，所以在單片機內部功能模塊看不明白時，也可以借助相關寄存器的說明加以理解。
（1）定時器工作模式及工作方式寄存器TMOD
工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數器的工作模式及工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：
GATE：門控位。GATE＝0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數器工作；GATA＝1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數器工作。即此時定時器的啟動多了一條件。
C/T :定時/計數模式選擇位。C/T＝0為定時模式；C/T =1為計數模式。
M1M0：工作方式設置位。定時/計數器有四種工作方式，由M1M0進行設置。具體說明如下表：
（2）定時器/計數器控制寄存器TCON
TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時/計數器的啟動和中斷申請。其格式如下：
TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標志位。T1計數溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0。T1工作時，CPU可隨時查詢TF1的狀態。所以，TF1可用作查詢測試的標志。TF1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）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時/計數器的啟動與停止。
TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。
關鍵詞：
定時器單片
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