單片機匯編語言實驗八 利用定時計數器產生波形

1、定時計數器概述

定時/計數器，其具有定時和計數的功能。計數是指對外部脈沖信號進行比較，每來一個脈沖，計數值加1；當產生的信號脈沖很有規(guī)律時，比如1秒鐘來一個，那么計數多少個脈沖就知道過了多少秒，從而計數功能可以演化為定時功能。時功能需要用到某個基準時鐘，通過對基準時鐘的計數來完成定時功能。

定時/計數器的種類比較多，但一般可歸為兩類：
（1）專用的定時/計數器器件（如8253）；
（2）處理器中集成定時器/計數器（如8051單片機自帶2個16位定時/計數器）。這些定時器一般都有一個輸入時鐘，即基準時鐘。

定時/計數器有如下一些用途：
（1）產生所需頻率的脈沖。如產生頻率1000hz，占空比1:1的脈沖波。
（2）在累加計數中的應用。計數器可在一段時間內記錄信號A經整形后的脈沖個數。
（3）在頻率測量中的應用。通過測量脈沖寬度或在一定時間內測量脈沖的個數，從而推算出脈沖的頻率。
（4）定時/計數器在計時中的應用。定時/計數器可對時鐘信號，如秒信號進行計數，也可用來倒計時，秒表計，時間循環(huán)等。

1、8051定時計數器

8051單片機內部有2個16位的定時/計數器：T1和T0。
T0定時/計數器詳解： 寄存器位C/T控制開關，往上是振蕩器，即CPU晶振產生的脈沖，往下是P3.4的引腳，即從外部得到的脈沖信號。進來之后首先送到TL0寄存器中，當TL0寄存器計數滿了之后，就會進位到TH0寄存器，當TH0寄存器計數滿了之后，就會產生溢出信號，TCON寄存器就會設置一個相應的標志，標志會引發(fā)CPU的中斷，即51單片機的內核處理單元處理。整個定時器是受到TMOD和TCON這兩個寄存器的控制，分別控制工作模式與工作狀態(tài)。

1、計數功能與定時功能
計數功能就是對外部脈沖進行計數；
計時就是針對內部振蕩器，一般12MHz，除以12 ，就是1MHz，相當于一個脈沖就是1us，數多少個脈沖就知道多少us，就是定時功能；
2、T0相關寄存器4個

6個相關的寄存器：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1
其中TMOD用于控制和確定各定時/計數器的功能和工作方式，TCON用于控制各定時/計數器的啟動和停止計數，同事 包含定時/計數器的狀態(tài)，TH0、TL0用于T0的計數，TH1、TL1用于T1的計數。系統(tǒng)復位時，這些寄存器的所有為都被清零。

#TMOD方式寄存器描述

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C/T：選擇計數器或定時器功能，C/T=1位外部脈沖計數器功能，C/T=0為內部脈沖計數器功能（可做定時器）
GATE：選通控制，GATE=0，由軟件控制TR0或TR1位啟動定時器：GATE=1，由外部中斷引腳INT0（P3.2）和INT1（P3.3）輸入電平分別控制T0和T1的運行。

方式1
方式0和方式1工作過程差不多，只不過方式0為13位計數方式，最大計數值只能達到213=8192；而方式1為16位計數方式，最大計數值為216=65536。
當工作在計數方式時，最大計數值為2^16=65536。
當為定時工作方式時，定時時間計算公式為：
T=（216-計數初值）×晶振周期×12=（216-計數初值）×12÷晶振頻率
假設晶振頻率為12MHz，則方式1下最大定時時間T=（2^16-0）×12÷12MHz=65536x1us=65.536ms。
方式2
方式2為8位計數方式，最大計數值為2^8，能夠自動重裝計數值。
方式2特別適合于把定時/計數器用作串口波特率發(fā)生器。
定時時間T=（2^8-計數初值）×晶振周期×12 =（2^8-計數初值）×12÷晶振頻率。

方式1詳解： C/T開關控制脈沖的來源，不管哪種脈沖，都會送到K往后計數，其中K的狀態(tài)受下方邏輯控制。當GATE=0，A處輸出1，此時B處的狀態(tài)只受TR0控制，當TR0=1，K處開關閉合，當TR0=0，K處開關斷開，即只通過TR0（軟件控制位）來控制定時器。當GATE=1，A處輸出值受INT0引腳控制，當TR0=1，此時K狀態(tài)只受INT0控制，當INT0=1，K處開關閉合，當INT0=0，K處開關斷開，即只通過引腳的電平來控制定時器。開關閉合后，開始計數，TL0計數滿進位到TH0，TH0計數滿進位到TF0（中斷標志），即產生中斷給了51。
方式2詳解： 方式２與方式１的前面大部分原理相同，不同的是８位計數方式，TL0計數滿直接進位給TF0產生中斷，同時通過選通控制將TH0（已設置好）的值覆蓋到TH0（自動重裝計數值），重新計數。

其中高4位控制定時/計數器T0和T1的運行，低4位控制外部中斷INT1和INT0的運行。
TF1： T1計數溢出標志位，計數寄存器產生溢出時由硬件自動置位，置位后向CPU申請中斷，中斷響應后硬件自動復位，若采用程序查詢方式，必須軟件清除該位。
TR1： T1運行控制位，由軟件置位和復位。當GATE（TMOD.7）為0時，由軟件設置為“1”時立即啟動T1計數寄存器開始計數，清除為“0”時立即停止T1計數器寄存器計數。當GATE為1時，置位TR1為“1”時還必須INT1輸入為高電平時，才啟動T1計數，清除為“0”時或INT1輸入為低電平時均可停止T1計數。
TF0： 定時器T0溢出標志位，其含義與TF1類似。
TR0： 定時器T0的運行控制位，其含義與TR1類似。
#使用步驟
1、定時/計數功能的確定，從而確定C/T位的值；以及T0、T1的選用。
2、計數值的確定。 如果選擇為定時功能，則需要計算計數值，公式如下：
（注：一個機器周期等于12個時鐘周期，時鐘周期是晶振振蕩頻率的倒數）
計數值 = 定時時間/機器周期 = 定時時間×12/晶振頻率。比如單片機系統(tǒng)的晶振頻率為12MHz，現需要定時1ms，則計數值 = 1ms × 12/12MHz = 1000。
3、確定定時/計數器的工作方式，一般選用方式1和方式2，當需要計數值比較大時（計數值＞256），選用方式1工作，此時最大計數范圍為2^16。
4、計數初值的確定，即THn和TLn的確定。因為51單片機的定時/計數器是采用計滿溢出的，所以：計數初值=（計數最大值-計數值），從而確定計數初值。比如計數值為1000，選用方式2（16位寄存器），則：計數初值 = 2^16-1000 = 64536 = 0xFC18，所以THn = 0xFC，TLn = 0x18。
5、溢出標志位TFn（n=0或1）清0。
6、運行控制位TRn置1，定時/計數器開始計數。