日志
51單片機總結(jié)之定時器
|
我開始看單片機的書籍比較早，只有C語言基礎(chǔ)而沒有數(shù)電基礎(chǔ)（不知道要學(xué)），所以我在很多地方概念都是模模糊糊的。尤其是什么控制位什么寄存器什么邏輯電路都不懂，只純粹的想寫C語言操作單片機就行了�，F(xiàn)在有了一定的基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)了很多以前知其然不知其所以然的東西，所以在這里稍微的總結(jié)一下，同時我想可能對基礎(chǔ)不扎實的同學(xué)有一定的幫助（其實我基礎(chǔ)也不扎實~嘻嘻）。
對硬件（單片機）的操作，從本質(zhì)上將就是對寄存器的操作。一個寄存器通常是1字節(jié)，即8位。每一位（bit）可以聯(lián)想成一個開關(guān)，打開這個開關(guān)就能做一件事，關(guān)閉這個開關(guān)就能停止做一件事。
8051系列的單片機中定時器由兩個寄存器控制，這兩個寄存器名稱分別是TMOD（Time Mode，工作方式寄存器）和TCON（Time Configuration，控制寄存器）。因為這些寄存器是操作單片機中定時器的，有特殊功能作用，所以屬于特殊功能寄存器而不是通用寄存器。另外想要記住這兩個寄存器的名稱也很簡單，用英文全稱來記憶。
下面先對兩個控制寄存器各個位進行總結(jié)：
2.1 工作方式寄存器（TMOD）| TCOM | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | ||
| 位名稱 | GATE | C/T | M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 | ||
| 功能 | 門控位 | 定時/計數(shù)方式選擇 | 工作方式選擇 | 門控位 | 定時/計數(shù)方式選擇 | 工作方式選擇 | ||||
| 說明 | 高4位控制T1 | 低4位控制T0 | ||||||||
51單片機有兩個定時器，其中TMOD的高四位控制定時器1，低四位控制定時器0。
2.1.1 門控位（GATE）我初學(xué)的時候沒有用到這個位，不過我還是簡單對它總結(jié)一下吧：
可以通過編程對這個位置1或清零。
當(dāng)GATE = 0時，只要使TCON中的TR0或TR1置1，就可以啟動定時器了。
當(dāng)GATE = 1時，除了使TCON中的TR0和TR1置1以外，還需要外部中斷INT0或INT1為高電平，才能啟動定時器。即比GATE = 0時多一個啟動條件。
2.1.2 定時/計數(shù)模式選擇位（C/T）其中C的英文全稱是Count，意思是計數(shù)器。T是Timer，定時器。置1為選擇計數(shù)器工作模式，置0為選擇定時器工作模式。（T上面應(yīng)該畫一橫的，表示低電平有效）。
當(dāng)C/T = 0時，為定時模式。此時定時器計數(shù)的時間是一個機器周期，一個機器周期的時間長度和晶振頻率有關(guān)。大家都知道周期T和頻率f是互為倒數(shù)的關(guān)系。而知道了晶振頻率fosc后，還要除以12（硬件內(nèi)部結(jié)構(gòu)12分頻的結(jié)果），它的倒數(shù)就是一個機器周期。即如果單片機采用12MHz的晶振，那么機器周期就是1微秒。
每經(jīng)過一個機器周期，定時器的數(shù)值就會加1，直到計數(shù)器產(chǎn)生溢出，最后產(chǎn)生中斷執(zhí)行自己寫的程序，這個程序就是你想讓單片機計數(shù)結(jié)束后做什么的程序。
當(dāng)C/T = 1時，為計數(shù)模式，這里不詳細總結(jié)了。
另外上電復(fù)位后，這里的控制位默認是0，即定時模式。
2.1.3 工作方式選擇（M1和M2）| M1M0 | 工作方式 | 說明 | ||||
| 00 | 方式0 | 13位定時器 | ||||
| 01 | 方式1 | 16位定時器 | ||||
| 10 | 方式2 | 8位自動重裝定時器 | ||||
| 11 | 方式3 | T0分成兩個獨立的8位定時器；T1停止使用 | ||||
TMOD不能單獨對一個位置1或清零。只能一個字節(jié)的寫入TCOM設(shè)置定時器。
另外，CPU復(fù)位時TCOM所有的位都清零。
2.2 控制寄存器（TCON）| TCON | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
| 位名稱 | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
| 功能 | T1中斷標(biāo)志 | T1運行開關(guān) | T0中斷標(biāo)志位 | T0運行開關(guān) | - | - | - | - |
這里主要關(guān)注TCON高四位，低四位是和外部中斷有關(guān)的控制位。
2.2.1 溢出中斷請求標(biāo)志位（TFn）標(biāo)題上的TFn中的n表示0或1，即溢出中斷請求標(biāo)志位分別有TF0和TF1。TF的英文全稱是Timer overflow Flag，即定時器溢出標(biāo)志位。
當(dāng)定時器Tn（n=0、1）計數(shù)溢出后，相應(yīng)的TFn由硬件自動置1，然后向CPU申請中斷，執(zhí)行中斷程序。
CPU響應(yīng)中斷后，硬件自動對TFn清零。
另外，TFn也可以在程序中置1或清零。
2.2.2 定時器運行控制位（TRn）TR的英文全稱是Timer Run，即定時器運行（控制位）。
當(dāng)TRn = 1時，定時器n運行；
當(dāng)TRn = 0是，定時器n停止。
知道了如何控制定時器之后，現(xiàn)在再來看一下定時器的結(jié)構(gòu)。
定時器的實質(zhì)是加一計數(shù)器（16位），由高8位和低8位兩個寄存器組成（THn和TLn）。
不同工作方式（M1M0控制），THn和TLn也有不同的功能。我最常用的是使用工作方式1——16位定時器。所以也只是稍微總結(jié)一下，因為足夠用了，能做很多事情了。
在這個工作方式下，THn和TLn合起來作為16位計數(shù)器。由TLn作為低8位，THn作為高8位（因為L是low，H為High）。當(dāng)16位計數(shù)器溢出時，TFn置1。然后產(chǎn)生中斷，進入并執(zhí)行中斷程序。
若使用12MHZ的晶振，定時器每加1則需要1微秒時間，如果把THn和THn都置為00H，當(dāng)定時器溢出并產(chǎn)生中斷的時候，就已經(jīng)過了65536微秒（2^13次方微秒）。
