定時器則是由微控制器自身提供的乙個非常穩定的計數器,這個穩定的計數器就是微控制器上連線的晶振部件，晶振經過12分頻之後提供給微控制器的只有1mhz的穩定脈衝;晶振的頻率是非常準確的,所以微控制器的計數脈衝之間的時間間隔也是非常準確的,這個準確的時間間隔是1微秒;12mhz晶振內部的工作頻率(時鐘脈衝頻率)是12mhz/12=1mhz=1000000次/秒=1000000條指令/秒=1000000次/1000000微秒=1次/微秒=1條指令/微秒;也就是說,晶振振盪一次,就會給微控制器提供乙個時鐘脈衝,花費的時間是1微秒,此時,cpu會執行一條指令,經歷乙個機器週期;即:1個時鐘脈衝=1個機器週期=1微秒=1條指令;
微控制器中的定時器和計數器其實是同乙個物理的電子元件,只不過計數器記錄的是微控制器外部發生的事情(接受的是外部脈衝),微控制器中的時間概念就是通過計數脈衝的個數來測量出來的;1個脈衝=1微秒=1條指令=1個機器週期;
8051系列微控制器有兩個定時器:t0和t1,分別稱為定時器和定時器t1,這兩個定時器都是16位的定時器/計數器;8052系列微控制器增加了第三個定時器/計數器t2;它們都有定時或事件計數功能,常用於時間控制、延時、對外部時間計數和檢測等場合;
二、定時器/計數器的結構
8051微控制器的兩個定時器t0和t1分別都由兩個特殊功能暫存器組成;t0由特殊功能暫存器th0和tl0構成,而t1則是由th1和tl1構成;
作為定時器使用時,微控制器片內振盪器輸出經過12分頻後的脈衝個數,即:每個機器週期使定時器t0/t1的暫存器值自動累加1,直到溢位,溢位後繼續從0開始迴圈計數;所以定時器的解析度是時鐘振盪頻率的1/12;
作為計數器使用時,通過引腳t0(p3.4)或t1(p3.5)對外部脈衝訊號進行計數,當輸入的外部脈衝訊號發生從1到0的負跳變時,計數器的值就自動加1;計數器的最高頻率一般是時鐘振盪頻率的1/24;
由此可知,不論是定時器還是計數器工作方式,定時器t0和t1均不占用cpu的時間,除非定時器/計數器t0和t1溢位,才可能引起cpu中斷,轉而去執行中斷處理程式;所以說,定時器/計數器是微控制器中效率高而工作靈活的部件;
三、定時器/計數器的工作模式
除了可選擇定時器和計數器的這兩種工作方式外,每個定時器/計數器都有4種工作模式;
在模式0、1和2時,t0和t1的工作模式相同;在模式3時,兩個定時器/計數器的工作模式不同;
工作模式0:
由tl0的低5位和th0的全部8位共同構成乙個13位的定時器/計數器;定時器/計數器啟動後,定時或計數脈衝個數加到tl0上,從預先設定的初值(時間常數)開始累加,不斷遞增1;當 tl0計滿後,向th0進製,直到13位暫存器計滿溢位;溢位時,定時器/計數器硬體會自動地把13位的暫存器值清0,中斷標記tf0置1;如果需要進一步定時/計數,需要使用相關指令重置時間常數,並把定時器/計數器的中斷標記tf0置0;
工作模式1:
模式1與模式0幾乎完全相同,唯一的區別就是,模式1中的暫存器th0和tl0共同構成的是乙個16位定時器/計數器來參與操作,因此比模式0中的定時/計數範圍更大;
工作模式2:
這種模式又稱為自動再裝入預置數模式;當定時器/計數器的暫存器th0/tl0的值溢位時,定時器/計數器硬體裝置會自動把暫存器th0/tl0的值清0,以重新開始操作;但是有時候,我們的定時/計數操作是需要多次重複定時/計數的,如果溢位時不做任何處理,那麼,在第二輪定時/計數時就是從0開始定時/計數了,而這並不是我們想要的;所以,要保證每次溢位之後,在重新開始定時/計數的操作是我們想要的,那就要把預置數(時間常數)重新裝入某個地方;而重新裝入預置數的操作是硬體裝置自動完成的,不需要人工干預所以,這種工作模式就叫自動再裝入預置數方式;既然需要重新裝入預置數,那麼預置數就必須要存放在某個地方,才能保證重灌操作成功;在工作模式2中,把自動重裝入的預置數存放在定時器/計數器的暫存器的高8位中,也就是存放在th0中,而只留下tl0參與定時/計數操作;顯然,定時/計數的方位小了很多;
注:這個工作模式常用於波特率發生器(串列埠通訊),t1工作在串列埠模式2;用於這種方式時,定時器就是為了提供乙個時間基準;計數溢位之後,不需要做太多的事情,只做一件事就可以,就是重新裝入預置數,再開始重新計數,而且中間不需要任何延時;
工作模式3:
由於定時器/計數器t1沒有工作模式3,如果把定時器/計數器t0設定為工作模式3,那麼tl0和th0將被分割成兩個相互獨立的8位定時器/計數器;
四、定時器/計數器的定時/計數範圍
工作方式0，13位定時器/計數器工作模式，最多可計數2的13次方次即：8192次[0-8191];
工作方式1，16位定時器/計數器工作模式，最多可計數2的16次方次即:65536次,[0-65535];
工作方式2，8位定時器/計數器工作模式，計算次數最多為2^8即256，[0-255];
工作方式3，8位定時器/計數器工作模式 ，計算次數最多為2^8即256，[0-255];
預置數的計算公式:預置數=最大值-需要計數的次數;
五、定時器/計數器的控制暫存器
8051微控制器設計了兩個8位的特殊功能暫存器來控制定時器/計數器的工作狀態;這兩個特殊功能暫存器分別是tmod和tcon;它倆都在特殊功能暫存器區;
1、工作模式控制暫存器tmod(89h):
2、工作狀態控制暫存器tcon(88h):
六、定時器/計數器的初始化
注:由於8051微控制器的定時器/計數器使用的時鐘脈衝是外部晶振(12mhz)經過12分頻(12mhz/12=1mhz)之後的頻率,所以,乙個時鐘脈衝就是1微秒;所以,8192個脈衝=8192微秒=8.192毫秒; 65536個脈衝=65536微秒=65.536毫秒; 256個脈衝=256微秒=0.256毫秒;
1、設定定時器/計數器的工作模式tmod(常用的是模式1:tmod=0x01);
2、裝入預置數到thx和tlx中(thx=tlx=max(8192/65536/256)-計數次數);
3、如果工作在中斷方式，則需要開定時器/計數器的中斷tcon中的標誌位:tf0/tf1=0/1;
4、啟動定時器/計數器：tr0/tr1=1;
理論知識一大堆，慢慢理解吧，後面通過例子再繼續學習。
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