標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)內(nèi)部有 T0 和 T1 這兩個(gè)定時(shí)器,T 就是 Timer 的縮寫,現(xiàn)在很多51系列單片機(jī)還會(huì)增加額外的定時(shí)器,在這里我們先講定時(shí)器0和1。前邊提到過,對(duì)于單片機(jī)的每一個(gè)功能模塊,都是由它的 SFR,也就是特殊功能寄存器來控制。與定時(shí)器有關(guān)的特殊功能寄存器,有以下幾個(gè),大家不需要去記憶這些寄存器的名字和作用,你只要大概知道就行,用的時(shí)候,隨時(shí)可以查手冊(cè),找到每個(gè)寄存器的名字和每個(gè)寄存器所起到的作用。
表5-1的寄存器是存儲(chǔ)定時(shí)器的計(jì)數(shù)值的。TH0/TL0 用于 T0,TH1/TL1 用于 T1。
表5-1 定時(shí)值存儲(chǔ)寄存器
名稱 | 描述 | SFR 地址 | 復(fù)位值 |
---|---|---|---|
TH0 | 定時(shí)器0高字節(jié) | 0x8C | 0x00 |
TL0 | 定時(shí)器0低字節(jié) | 0x8A | 0x00 |
TH1 | 定時(shí)器1高字節(jié) | 0x8D | 0x00 |
TL1 | 定時(shí)器1低字節(jié) | 0x8B | 0x00 |
表5-2是定時(shí)器控制寄存器 TCON 的位分配,表5-3是則是對(duì)每一位的具體含義的描述。
表5-2 TCON——定時(shí)器控制寄存器的位分配(地址 0x88、可位尋址)
位 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
符號(hào) | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
復(fù)位值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表 5-3 TCON——定時(shí)器控制寄存器的位描述
位 | 符號(hào) | 描述 |
---|---|---|
7 | TF1 | 定時(shí)器1溢出標(biāo)志。一旦定時(shí)器1發(fā)生溢出時(shí)硬件置1。清零有兩種方式:軟件清零,或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。 |
6 | TR1 | 定時(shí)器1運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來進(jìn)行啟動(dòng)/停止定時(shí)器。 |
5 | TF0 | 定時(shí)器0溢出標(biāo)志。一旦定時(shí)器0發(fā)生溢出時(shí)硬件置1。清零有兩種方式:軟件清零,或者進(jìn)入定時(shí)器中斷時(shí)硬件清零。 |
4 | TR0 | 定時(shí)器0運(yùn)行控制位。軟件置位/清零來進(jìn)行啟動(dòng)/停止定時(shí)器。 |
3 | IE1 | 外部中斷部分,與定時(shí)器無關(guān),暫且不看。 |
2 | IT1 | 外部中斷部分,與定時(shí)器無關(guān),暫且不看。 |
1 | IE0 | 外部中斷部分,與定時(shí)器無關(guān),暫且不看。 |
0 | IT0 | 外部中斷部分,與定時(shí)器無關(guān),暫且不看。 |
大家注意在表5-3中的描述中,只要寫到硬件置1或者清0的,就是指一旦符合條件,單片機(jī)將自動(dòng)完成的動(dòng)作,只要寫軟件置1或者清0的,是指我們必須用程序去完成這個(gè)動(dòng)作,后續(xù)遇到此類描述就不再另做說明了。
對(duì)于 TCON 這個(gè) SFR,其中有 TF1、TR1、TF0、TR0 這4位需要我們理解清楚,它們分別對(duì)應(yīng)于 T1 和 T0,我們以定時(shí)器1為例講解,那么定時(shí)器0同理。先看 TR1,當(dāng)我們程序中寫 TR1 = 1 以后,定時(shí)器值就會(huì)每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周期自動(dòng)加1,當(dāng)我們程序中寫 TR1 = 0 以后,定時(shí)器就會(huì)停止加1,其值會(huì)保持不變化。TF1,這個(gè)是一個(gè)標(biāo)志位,他的作用是告訴我們定時(shí)器溢出了。比如我們的定時(shí)器設(shè)置成16位的模式,那么每經(jīng)過一個(gè)機(jī)器周期,TL1 加1一次,當(dāng) TL1 加到255后,再加1,TL1 變成0,TH1 會(huì)加1一次,如此一直加到 TH1 和 TL1 都是255(即 TH1 和 TL1 組成的16位整型數(shù)為65535)以后,再加1一次,就會(huì)溢出了,TH1 和 TL1 同時(shí)都變?yōu)?,只要一溢出,TF1 馬上自動(dòng)變成1,告訴我們定時(shí)器溢出了,僅僅是提供給我們一個(gè)信號(hào),讓我們知道定時(shí)器溢出了,它不會(huì)對(duì)定時(shí)器是否繼續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生任何影響。
本節(jié)開頭我們就提到了定時(shí)器有多種工作模式,工作模式的選擇就由 TMOD 來控制,TMOD 的位分配和描述見表5-4到5-6所示,TMOD 的位功能如表5-5所示。
表5-4 TMOD——定時(shí)器模式寄存器的位分配(地址 0x89、不可位尋址)
位 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
符號(hào) | GATE(T1) | C/T(T1) | M1(T1) | M0(T1) | GATE(T0) | C/T(T0) | M1(T0) | M0(T0) |
復(fù)位值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
表5-5 TMOD——定時(shí)器模式寄存器的位描述
符號(hào) | 描述 |
---|---|
T1/T0 | 在表5-5中,標(biāo) T1 的表示控制定時(shí)器1的位,標(biāo) T0 的表示控制定時(shí)器0的位。 |
GATE | 該位被置1時(shí)為門控位。僅當(dāng)?INTx?腳為高并且?TRx?控制位被置1時(shí)使能定時(shí)器?x?,定時(shí)器開始計(jì)時(shí),當(dāng)該位被清0時(shí),只要?TRx?位被置1,定時(shí)器 x 就使能開始計(jì)時(shí),不受到單片機(jī)引腳?INTx?外部信號(hào)的干擾,常用來測(cè)量外部信號(hào)脈沖寬度。這是定時(shí)器一個(gè)額外功能,本節(jié)課暫不介紹。 |
C/T | 定時(shí)器或計(jì)數(shù)器選擇位。該位被清零時(shí)用作定時(shí)器功能(內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘),被置1用作計(jì)數(shù)器功能。 |
表5-6 TMOD——定時(shí)器模式寄存器 M1/M0 工作模式
M1 | M0 | 工作模式 | 描述 |
---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | 兼容 8048 單片機(jī)的13位定時(shí)器,THn 的8位和 TLn 的5位組成一個(gè)13位定時(shí)器。 |
0 | 1 | 1 | THn 和 TLn 組成一個(gè)16位的定時(shí)器。 |
1 | 0 | 2 | 8位自動(dòng)重裝模式,定時(shí)器溢出后 THn 重裝到 TLn 中。 |
1 | 1 | 3 | 禁用定時(shí)器1,定時(shí)器0變成2個(gè)8位定時(shí)器。 |
可能你已經(jīng)注意到了,表5-2的 TCON 最后標(biāo)注了“可位尋址”,而表5-4的 TMOD 標(biāo)注的是“不可位尋址”。意思就是說:比如 TCON 有一個(gè)位叫 TR1,我們可以在程序中直接進(jìn)行 TR1 = 1 這樣的操作。但對(duì) TMOD 里的位比如(T1)M1 = 1這樣的操作就是錯(cuò)誤的。我們要操作就必須一次操作這整個(gè)字節(jié),也就是必須一次性對(duì) TMOD 所有位操作,不能對(duì)其中某一位單獨(dú)進(jìn)行操作,那么我們能不能只修改其中的一位而不影響其它位的值呢?當(dāng)然可以,在后續(xù)課程中你就會(huì)學(xué)到方法的,現(xiàn)在就先不關(guān)心它了。
表5-6列出的就是定時(shí)器的4中工作模式,其中模式0是為了兼容老的 8048 系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的,現(xiàn)在的51幾乎不會(huì)用到這種模式,而模式3根據(jù)我的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),它的功能用模式2完全可以取代,所以基本上也是不用的,那么我們就重點(diǎn)來學(xué)習(xí)模式1和模式2。
模式1,是 THn 和 TLn 組成了一個(gè)16位的定時(shí)器,計(jì)數(shù)范圍是0~65535,溢出后,只要不對(duì) THn 和 TLn 重新賦值,則從0開始計(jì)數(shù)。模式2,是8位自動(dòng)重裝載模式,只有 TLn 做加1計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)范圍0~255,THn 的值并不發(fā)生變化,而是保持原值,TLn 溢出后,TFn就直接置1了,并且 THn 原先的值直接賦給 TLn,然后 TLn 從新賦值的這個(gè)數(shù)字開始計(jì)數(shù)。這個(gè)功能可以用來產(chǎn)生串口的通信波特率,我們講串口的時(shí)候要用到,本章節(jié)我們重點(diǎn)來學(xué)習(xí)模式1。為了加深大家理解定時(shí)器的原理,我們來看一下他的模式1的電路示意圖5-2。
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圖5-2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式1示意圖
我?guī)ьI(lǐng)大家一起來分析一遍這個(gè)示意圖,日后如果再遇到類似的圖,大家就可以自己研究了。OSC 框表示時(shí)鐘頻率,因?yàn)?個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)時(shí)鐘周期,所以那個(gè) d 就等于12。下邊 GATE 右邊的那個(gè)門是一個(gè)非門電路,再右側(cè)是一個(gè)或門,再往右是一個(gè)與門電路,大家可以對(duì)照一下5-1節(jié)的內(nèi)容。
圖上可以看出來,下邊部分電路是控制了上邊部分,那我們先來看下邊是如何控制的,我們以定時(shí)器0為例。
1) TR0 和下邊或門電路的結(jié)果要進(jìn)行與運(yùn)算,TR0 如果是0的話,與運(yùn)算完了肯定是0,所以如果要讓定時(shí)器工作,那么 TR0 就必須置1。
2) 這里的與門結(jié)果要想得到1,那么前面的或門出來的結(jié)果必須也得是1才行。在 GATE 位為1的情況下,經(jīng)過一個(gè)非門變成0,或門電路結(jié)果要想是1的話,那 INT0 即 P3.2 引腳必須是1的情況下,這個(gè)時(shí)候定時(shí)器才會(huì)工作,而 INT0 引腳是0的情況下,定時(shí)器不工作,這就是 GATE 位的作用。
3) 當(dāng) GATE 位為0的時(shí)候,經(jīng)過一個(gè)非門會(huì)變成1,那么不管 INT0 引腳是什么電平,經(jīng)過或門電路后都肯定是1,定時(shí)器就會(huì)工作。
4) 要想讓定時(shí)器工作,就是自動(dòng)加1,從圖上看有兩種方式,第一種方式是那個(gè)開關(guān)打到上邊的箭頭,就是 C/T =0 的時(shí)候,一個(gè)機(jī)器周期 TL 就會(huì)加1一次,當(dāng)開關(guān)打到下邊的箭頭,即 C/T =1 的時(shí)候,T0 引腳即 P3.4 引腳來一個(gè)脈沖,TL 就加1一次,這也就是計(jì)數(shù)器功能。