51单片机定时器

51单片机定时器

先上一张图 问就是很有用
定时器有两个功能 定时 和 计数
定时器和计数器是单片机内部的同一个模块，通过配置 SFR（特殊功能寄存器）可以实现两种不同的功能，我们大多数情况下是使用定时器功能

1. 定时器的初步认识

在了解定时器之前我们来了解一下 时钟周期 与 机械周期

• 时钟周期

  时钟周期：时钟周期 T 是时序中最小的时间单位，具体计算的方法就是 1/时钟源频率 我的单片机开发板上用的晶振是 11.0592M，那么对于我这个单片机系统来说，时钟周期=1/11059200 秒。

• 机械周期
  -我们的单片机完成一个操作的最短时间。51单片机系列，在其标准架构下一个机器周期是 12 个时钟周期，也就是 12/11059200 秒。

• 定时器

  顾名思义，定时器就是用来进行定时的。定时器内部有一个寄存器，我们让它开始计数后，这个寄存器的值每经过一个机器周期就会自动加 1，因此，我们可以把 机器周期 理解为 定时器的 计数周期

这个定时器就是每过一个机器周期的时间，也就是 12/11059200 秒，数字自动加 1，有一个特别注意的地方，就是钟表是加到 60 后，秒就自动变成 0 了，这种情况在单片机或计算机里我们称之为溢出。那定时器加到多少才会溢出呢？后面会讲到定时器有多种工作模式，分别使用不同的位宽（指使用多少个二进制位），假如是 16 位的定时器，也就是 2 个字节，最大值就是 65535，那么加到 65535 后，再加 1 就算溢出，如果用其他位数的话，道理是一样的，对于 51 单片机来说，溢出后，这个值会直接变成 0。从某一个初始值开始，经过确定的时间后溢出，这个过程就是定时的含义。

2.定时器的寄存器
标准的 51 单片机内部有 T0 和 T1 这两个定时器，T 就是 Timer 的缩写对于单片机的每一个功能模块，都是由它的 SFR，也就是特殊功能寄存器来控制。与定时器有关的特殊功能寄存器，有以下三个

• 定时值存储寄存器
  顾名思义 用于存储定时值 TH0/TL0 用于 T0，TH1/TL1 用于 T1
• TCON定时器控制寄存器大家注意在表 5-3 中的描述中，只要写到硬件置 1 或者清 0 的，就是指一旦符合条件，单片机将自动完成的动作，只要写软件置 1 或者清 0 的，是指我们必须用程序去完成这个动作
  TCON 这个 SFR，其中有 TF1、TR1、TF0、TR0 这 4 位需要我们理解清楚，它们分别对应于 T1 和 T0，我们以定时器 1 为例讲解，那么定时器 0 同理。先看 TR1，当我们程序中写 TR1 = 1 以后，定时器值就会每经过一个机器周期自动加 1，当我们程序中写 TR1 = 0以后，定时器就会停止加 1，其值会保持不变化。**TF1，这个是一个标志位，他的作用是告诉我们定时器溢出了。**比如我们的定时器设置成 16 位的模式，那么每经过一个机器周期，TL1加 1 一次，当 TL1 加到 255 后，再加 1，TL1 变成 0，TH1 会加 1 一次，如此一直加到 TH1和 TL1 都是 255（即 TH1 和 TL1 组成的 16 位整型数为 65535）以后，再加 1 一次，就会溢出了，TH1 和 TL1 同时都变为 0，只要一溢出，TF1 马上自动变成 1，告诉我们定时器溢出了，仅仅是提供给我们一个信号,让我们知道定时器溢出了，它不会对定时器是否继续运行产生任何影响。
• TMOD定时器模式寄存器
  开头我们就提到了定时器有多种工作模式，工作模式的选择就由 TMOD 来控制值得注意的是表 5-2 的 TCON 最后标注了**“可位寻址”，而表 5-4 的 TMOD 标注的是“不可位寻址”**。意思就是说：比如 TCON 有一个位叫 TR1，我们可以在程序中直接进行 TR1 = 1 这样的操作。但对 TMOD 里的位比如(T1)M1 = 1 这样的操作就是错误的。我们要操作就必须一次操作这整个字节，也就是必须一次性对TMOD所有位操作，不能对其中某一位单独进行操作。

表 5-6 列出的就是定时器的 4 种工作模式，其中模式 0 是为了兼容老的 8048 系列单片机而设计的，现在的 51 几乎不会用到这种模式，而模式 3 根据我的应用经验，它的功能用模式 2 完全可以取代，所以基本上也是不用的，那么**我们就重点来学习模式 1 和模式 2。**模式 1，是 THn 和 TLn 组成了一个 16 位的定时器，计数范围是 0～65535，溢出后，只要不对 THn 和 TLn 重新赋值，则从 0 开始计数。模式 2，是 8 位自动重装载模式，只有 TLn做加 1 计数，计数范围 0～255，THn 的值并不发生变化，而是保持原值，TLn 溢出后，TFn就直接置 1 了，并且 THn 原先的值直接赋给 TLn，然后 TLn 从新赋值的这个数字开始计数。这个功能可以用来产生串口的通信波特率，我们讲串口的时候要用到。

3.定时器的应用
第一步：设置特殊功能寄存器 TMOD，配置好工作模式。
第二步：设置计数寄存器 TH0 和 TL0 的初值。
第三步：设置 TCON，通过 TR0 置 1 来让定时器开始计数。
第四步：判断 TCON 寄存器的 TF0 位，监测定时器溢出情况。

写程序之前，我们要先来学会计算如何用定时器定时时间。我们的晶振是 11.0592M，时钟周期就是 1/11059200，机械周期是12/11059200，假如要定时 20ms，就是 0.02 秒，要经过x 个机器周期得到 0.02 秒，我们来算一下 x*12/11059200=0.02，得到 x= 18432。16 位定时器的溢出值是 65536（因 65535 再加 1 才是溢出），于是我们就可以这样操作，先给 TH0 和 TL0一个初始值，让它们经过 18432 个机器周期后刚好达到 65536，也就是溢出，溢出后可以通过检测 TF0 的值得知，就刚好是 0.02 秒。那么初值 y = 65536 - 18432 = 47104，转成 16 进制就是 0xB800，也就是 TH0 = 0xB8,TL0 = 0x00。

//实现小灯一秒亮一秒灭
#include <reg52.h>
sbit LED = P0^0;
void main()
{
	unsigned char cnt = 0; //定义一个计数变量，记录 T0 溢出次数
	
	TMOD = 0x01; //设置 T0 为模式 1
	TH0 = 0xB8; //为 T0 赋初值 0xB800
	TL0 = 0x00;
	TR0 = 1; //启动 T0
	while (1)
	{
		if (TF0 == 1) //判断 T0 是否溢出
		{
			TF0 = 0; //T0 溢出后，清零中断标志
			TH0 = 0xB8; //并重新赋初值
			TL0 = 0x00;
			cnt++; //计数值自加 1
			if (cnt >= 50) //判断 T0 溢出是否达到 50 次
			{
				cnt = 0; //达到 50 次后计数值清零
				LED = ~LED; //LED 取反：0-->1、1-->0
			}
		}
	}
}

最后献上我的思维导图吧