【STC89C51单片机】定时器/计数器的理解

news2024/9/21 14:52:45

定时器/计数器

STC89C51单片机的定时器和计数器（Timers and Counters）是其重要的外围设备，用于测量时间间隔、产生时间延迟、计数事件等。STC89C51有两个定时器/计数器：Timer 0和Timer 1
理解：定时器与计数器的区别在于触发计数增加的信号源。作为定时器，每经过一个机器周期计数加1；作为计数器，则是外部引脚（P3.4或P3.5）每检测到一次负跳变即加1。通过寄存器设置，单片机可灵活转换这两种功能。
标准C51有2个定时器/计数器：T0和T1。他们的使用方法一致。C52相比C51多了一个T2

1. 定时器怎么定时

定时器的本质原理：每经过一个机器周期，就加1 :寄存器（存储数据的高速小容量存储单元）

简单理解（加1经过了多少时间）

假设系统时钟频率为12 MHz，时钟周期为：
$T_{clock}=\frac1{f_{clock}}=\frac1{12\text{ MHz}}\approx83.33\text{ ns}$

一个机器周期包含12个时钟周期：
$T_{machine}=12\times T_{clock}=12\times83.33\mathrm{~ns}\approx1\mathrm{~μs}$

这样，每秒钟可以执行约1,000,000个机器周期，这对于大多数嵌入式应用来说是一个足够高的速度。
为什么是1us，我粗俗的理解为方便后期的计算
为什么是12个时钟周期，
这是由该单片机内部的硬件设计和工作原理决定的。80C51单片机在执行指令和进行数据处理时，其基本操作被划分为若干个状态周期（State），每个状态周期又进一步细分为两个相位（Phase），即P1和P2，这两个相位各对应一个时钟脉冲。因此，每个状态周期需要2个时钟周期。
一个机器周期由6个这样的状态周期组成，即S1至S6，所以计算下来就是 6×2=12 个时钟周期

什么是时钟周期

时钟周期也称为振荡周期，它的频率由晶振产生，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟周期是一个时间的量。更小的时钟周期就意味着更高的工作频率

什么是机器周期

机器周期也称为CPU周期。在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段（如取指、译码、执行等），每一阶段完成一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个时钟周期组成

2.如何设置定时

基本结构

计数寄存器（THx和TLx）：每个定时器/计数器有两个8位的寄存器，分别是高（THx）和低位（TLx），用于存储计数值。
控制寄存器（TCON和TMOD）：用于配置和控制定时器/计数器的工作模式和启动停止等操作。
时钟源选择：可以选择内部时钟源或外部时钟源。

代码示例

/*通过定时器0，控制LED亮一秒，灭一秒，晶振11059200Hz*/
#include "reg52.h"
sbit led = P3^6;

void Timer0Init(void)		//10毫秒@11.0592MHz
{
	//AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式 清零时需要清零的位与上0（清0与0）
	TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式 置1或1 
	TL0 = 0x00;		//设置定时初值
	TH0 = 0xDC;		//设置定时初值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
}

void main()
{
	int cnt = 0;
	led = 1;
	Timer0Init();

	while(1){
		if(TF0 == 1)//当爆表的时候，硬件会修改bit5(TF0)位上面的数据，改成1
		{
			TF0 = 0;//不用中断，必须软件清零
			cnt++;  //统计爆表的次数
			//重新给初值
			TL0=0x00;
			TH0=0xDC;
			if(cnt == 100){//爆表100次，经过了1s
				cnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1s
				led = !led;//每经过1s，翻转led的状态
			}
		}
	}
}