【藍橋杯單片機08】定時器的基本原理與應用

廣東職業技術學院歐浩源

1、什麼是定時/計數器？

在沒有鐘表的時候，定時的方式通過有一注香的時間，或者一桶水的時間。前者燒香不斷減少是減法，後者滴水不斷增加是加法。

定時/計數器，是一種能夠對内部時鐘信号或外部輸入信号進行計數，當計數值達到設定要求時，向CPU提出中斷處理請求，進而實作定時或者計數功能的外設。定時/計數器的最基本工作原理是進行計數。作為定時器時，計數信号的來源選擇周期性的内部時鐘脈沖；用作計數器時，計數信号的來源選擇非周期性的外部輸入信号。

不管是定時器還是計數器，本質上都是計數器。

定時器的工作原理與計數初值計算，可以參考以下例子：

2、51單片機的定時/計數器

51單片機有兩個定時/計數器T0和T1，為16位加法計數器，由低8位TLx和高8位THx兩個寄存器組成，最大計數值為65535個計數脈沖。

該加1計數器的計數脈沖來源有2個：

<1> 系統時鐘振蕩器輸出的12分頻。

<2> T0或T1引腳輸入的外部脈沖信号。

每接收到一個計數脈沖，計數器就會加1，當計數值累計至全為1時（8位255，13位8191，16位65535），再輸入一個計數脈沖，計數器便會溢出回零，并且計數器的溢出是TCON寄存器的TF0或TF1位置1，同時向核心提出中斷請求。如果定時/計數器工作于定時模式，則表示間隔定時時間到，如果工作與計數模式，則表示計數值已滿。

假設單片機的外部晶振為12MHz，那麼，經過12分頻後輸入計數器的計數脈沖為1MHz，即每個脈沖的周期為1us。是以定時器T0的16位工作模式最大的定時時間為65535us，65.5ms。如果要定時10ms的話，計數器就不能夠從0開始計數了，必須給它一個計數初值。怎麼計算這個初值呢？

要定時10ms，則相當于計數10000個脈沖後計數器的值就到達65535了，那麼開始計數的這個地方就是計數初值。

65535 - 10000 = 55535 = 0xd8ef

把這個計算得到的初值寫入TH0和TL0寄存器即可：

TH0 = 0xd8；或者 TH0 = (65535 - 10000) / 256;

TL0 = 0xef; 或者 TL0 = (65535 - 10000) % 256;

3、定時/計數器相關的寄存器

與定時/計數器相關的寄存器除了計數初值寄存器THx和TLx之外，就是TMOD寄存器和TCON寄存器，務必掌握。

<1> TMOD模式控制寄存器，不能進行位尋址，隻能位元組操作。

<2> TCON中斷标志寄存器，參考【藍橋杯單片機07】

4、定時/計數器的程式設計思路

在定時/計數器的程式設計中，通常有兩個函數：初始化函數和中斷服務函數。

在初始化函數中，一般需要進行以下幾個配置：

<1> 配置工作模式，即對TMOD寄存器程式設計。

<2> 計算技術初值，即對THx和TLx寄存器進行指派。

<3> 使能定時/計數器中斷，即ET0或ET1置1。

<4> 打開總中斷，即EA =1。

<5> 啟動定時器，即TR0或TR1置1。

在中斷服務函數中，一般需要進行以下的程式設計：

<1> 如果不是自動重裝模式，需要對THx和TLx重新指派。

<2> 進行間隔定時到達的邏輯處理（越少越好）。

其程式架構和代碼編寫基本上差不多：

5、單元訓練題目

6、實作源碼參考

#include "reg52.h"  

sbit HC138_A = P2^5;    
sbit HC138_B = P2^6;    
sbit HC138_C = P2^7;    

sbit LED1 = P0^0;    
sbit LED2 = P0^1;    

void Init74HC138(unsigned char n)
{
    switch(n)
    {
        case 4:
            HC138_A = 0;
            HC138_B = 0;
            HC138_C = 1;
            break;
        case 5:
            HC138_A = 1;
            HC138_B = 0;
            HC138_C = 1;
            break;
        case 6:
            HC138_A = 0;
            HC138_B = 1;
            HC138_C = 1;
            break;
        case 7:
            HC138_A = 1;
            HC138_B = 1;
            HC138_C = 1;
            break;
        case 8:
            HC138_A = 0;
            HC138_B = 0;
            HC138_C = 0;
            break;
    }
}

void Init_Timer0()
{
    TMOD = 0x01;                                       
    TH0 = (65536 - 50000) / 256;        
    TL0 = (65536 - 50000) % 256;
    ET0 = 1;                                                
    EA = 1;                                                    
    TR0 = 1;                                                
}

unsigned char count = 0;
void SeviceTimer0() interrupt 1
{
    TH0 = (65536 - 50000) / 256;
    TL0 = (65536 - 50000) % 256;
    count++;
    if(count == 10)                        
    {
        LED1 = ~LED1;
    }
    if(count == 20)                        
    {
        LED2 = ~LED2;
        count = 0;
    }
}

main()
{
    Init74HC138(4);
    Init_Timer0();
    while(1);
}

7、定時器進階強化訓練