（六）定时器/计数器

（六）定时器/计数器

一、简介

定时器和计数器是两个名字，但是原理上来说是一样的，都是对脉冲进行计数，区别在于时钟来源，如果来自内部时钟信号，由于内部时钟通常是比较准确的，所以是定时器，如果来自外部引脚，而外部引脚的信号并一定准确，则只对其进行计数，所以是计数器。接下来主要以定时器为主进行简单介绍，计数器类同。

二、时间计算

顾名思义，定时器肯定是和时间有关系的，那么时间是怎么计算的呢，我们以普通51内核为例。如下图（图片来自百度，我觉得他和51不符，所以改了下），通常一个指令周期=2X机器周期=12X时钟周期。而时钟周期又来自晶振。因此晶振频率确定后，那么各个时间也就确定了。

1. 计算内部指令周期

假设晶振频率是12MHz，那么机器周期=1/12MHz=1/12us，指令周期=12*机器周期=1us，也就是说单片机每执行一条指令，最小时间是1us。

2. 计算定时器初值

大多数定时器都可以工作在两种模式，一种是8位（最大计数256次）自动重装模式，一种是16位（最大计数65536次）自动重装模式，由于16位很显然计数或定时的范围是要远远大于8位的，因此，我们以16位模式应用为例，讲解计算方法。
定时器在进行计数时是采用向上的方式，也就是说每一个系统信号过来以后，定时器设置的值进行+1，这里就有两个方式：

1. 给定时器设置结束的值，从0开始不断+1，直到达到设置值溢出结束
2. 给定时器设置初始值，从初始值不断+1，直到达到65536溢出结束

我们的51单片机采用了第二种方式，所以给定时器设置值时，我们说设置的是初值。计算公式如下：

初值=65536-定时时长指令周期=65536-定时时长(12*机器周期)

当晶振取值12MHz时，指令周期最小时间就是1us，因此上式也可以写成
初值=65536-定时时长
定时时长取值范围：1_65536us或165.536ms

3. STC-12T系列单片机初值

STC单片机很多系列现在都做到了12T，也就是说指令周期最小可以做到等于机器周期，不需要再除以12。因此除了单片机运行速度加快以外，定时精度也更高，计算公式如下：

初值=65536-定时时长指令周期=65536-定时时长机器周期

当晶振取值12MHz时，指令周期最小时间就是1/12us
初值=65536-定时时长/12
定时时长取值范围：1/12_{65536/12us或1/12}65.536/12ms

由于12不能整除，所以计算时会有小数点，精度上比普通51会高一个数量级

三、寄存器设置

举个例子，以定时器0、16位自动重装实现1秒定时，STC的C51定时器，需要使用到的寄存器有如下几个：
AUXR：辅助就寄存器

TCON：定时器/计数器中断控制寄存器，很多中断的控制寄存器都在这里，定时器中断允许等操作在这里

TMOD：定时器/计数器工作设置寄存器

TL0：定时器初值低8位
TH0：定时器初值高8位
除以上寄存器以外，还有两个隐藏寄存器RL_TH0和RL_TL0，这两个寄存器和TL0、TH0两个寄存器使用同一个地址，设置初值时会自动给这两个寄存器设置值，也就是溢出后，会将这两个隐藏值重新装入TL0、TH0。

四、代码示例

/*---------------------------------------------------------------------*/
/* --- STC MCU Limited ------------------------------------------------*/
/* --- STC15F4K60S4 系列 定时器0的16位自动重装载模式举例---------------*/
/* --- Mobile: (86)13922805190 -------------- -------------------------*/
/* --- Fax: 86-0513-55012956,55012947,55012969 ------------------------*/
/* --- Tel: 86-0513-55012928,55012929,55012966-------------------------*/
/* --- Web: www.STCMCU.com --------------------------------------------*/
/* --- Web: www.GXWMCU.com --------------------------------------------*/
/* 如果要在程序中使用此代码,请在程序中注明使用了STC的资料及程序        */
/* 如果要在文章中应用此代码,请在文章中注明使用了STC的资料及程序        */
/*---------------------------------------------------------------------*/

//本示例在Keil开发环境下请选择Intel的8058芯片型号进行编译
//若无特别说明,工作频率一般为11.0592MHz


#include "reg51.h"

typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned int WORD;

//-----------------------------------------------

#define FOSC 11059200L

#define T1MS (65536-FOSC/1000)      //1T模式
//#define T1MS (65536-FOSC/12/1000) //12T模式

sfr AUXR = 0x8e;                    //Auxiliary register
sbit P10 = P1^0;

//-----------------------------------------------

/* Timer0 interrupt routine */
void tm0_isr() interrupt 1
{
    P10 = ! P10;                    //将测试口取反
}

void main()
{
    AUXR |= 0x80;                   //定时器0为1T模式
//  AUXR &= 0x7f;                   //定时器0为12T模式

    TMOD = 0x00;                    //设置定时器为模式0(16位自动重装载)
    TL0 = T1MS;                     //初始化计时值
    TH0 = T1MS >> 8;
    TR0 = 1;                        //定时器0开始计时
    ET0 = 1;                        //使能定时器0中断
    EA = 1;							//使能全部中断
    while (1);
}

五、Proteus仿真

由于Proteus只能仿真普通51内核的单片机，所以上述代码还需要进行简单修改，改成普通51代码。
示例：led灯隔一秒亮灭一次，GIF录得有问题

//设晶振为12MHz
#include "reg52.h"

sbit P20 = P2^0;
unsigned char count = 0;

void tm0_isr() interrupt 1
{
    //定时器设置为10ms，1s=100*10ms
    //这里使用count进行计数，100次即1s
    count++;
    if(count > 100)
    {
		P20 = ! P20;        //将测试口取反
        count = 0;			//count清零，进行下次计数
    }
}

void main()
{
    TMOD &= 0xF1;	//设置定时器模式,普通51和stc的不一样，模式不同
    TL0 = 0xF0;		//设置定时初值
    TH0 = 0xD8;		//设置定时初值
    TR0 = 1;			//定时器0开始计时
    ET0 = 1;      //使能定时器0中断
    EA = 1;
    while (1);
}