单片机时间管理大师——定时器/计数器

只看该作者 · 2024-2-1 11:05

本帖最后由内政奇才于 2024-2-1 11:08 编辑

定时和计数的基本概念
中国古代先贤发明过一种通过流水计时的器皿，名为“滴漏”。它通过固定孔令水滴入容器，每滴3下为一秒，每滴180下为一分，每滴10800下为一时，以此形成了最早的计时器。

计数是指对事件或事物的数量进行统计，常以1为单位进行累加，如统计水滴的数量。当被统计事件的产生存在时间规律的时候，计数的结果乘以事件发生的时间间隔，就变成了计时。

在单片机中，对应的“水滴”由时钟源提供。假设时钟源为12MHz，时钟周期为1/12 μs，则可以通过编程设置单片机按照1个时钟周期的速度或者是按照12个时钟周期的速度进行加1统计。

2.STC15W4K32S4单片机的定时器/计数器
STC15W4K32S4系列单片机内部设置了5个16位定时器/计数器：T0，T1，T2，T3和T1。

这5个16位定时器/计数器都具有计数和定时两种工作方式。对定时器/计数器10和T1而言，用它们在特殊功能寄存器TMOD中相对应的控制位C/T)来选择10或1为定时器还是计数器。

对定时器/计数器T2，用[color=var(--weui-LINK)][url=]特殊功能寄存器[/url]AUXR中的控制位(T2C/ī)来选择T2为定时器还是计数器。

定时器/计数器的核心部件是一个加法计数誓，其本质是对脉冲进行计数，计数和定时的区别只在于计数脉冲的来源：如果计数来冲来自系统时钟，则为定时方式，此时定时器/计数器每12个时钟或者每1个时钟得到了个计数脉冲，计数值加1；如果[color=var(--weui-LINK)][url=]计数脉冲[/url]来自单片机外部引脚(TO为P3.4，T1为F5.5.12为F3.1，T3为Po.5，T4为P0.7)，则为计数方式，每来1个脉冲加工。

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溢出和溢出标志
当水滴持续滴入时，因为容器大小有限，盛满了就会溢出，就需要清空容器。对单片机而言，就是通过定时器/计数器溢出标志(查询方式下)/中断请求标志(中断方式下)对单片机进行提醒，通知单片机定时时间到，或者是计数次数到。

设置定时器/计数器的初值
STC15W4K32S4单片机的定时器/计数器的核心是一个16位的加法计数器，其本质是对脉冲进行计数，其取值范围是0～65535。运行的过程一旦开始，就不再需要CPU的关注而独立运行，直到对应的溢出标志位的状态发生了改变，进而通过软件查询的方式进行处理，或是通过触发中断来让CPU执行中断服务子程序。

因此，在实际应用中用户需要采用预设初值的方式，让定时器/计数器在达到合理的时间或计数值的时候产生溢出。
现在假设时钟源为12MHz，分别有如下要求：

(1)计数到10800溢出
定时器/计数器最大计数值为65 535，即计数到65536时会产生溢出。如果需要计数到10800时产生溢出，则应该设置计数器初始值：
X=65 536-10 800=54 736=D5D0H

(2)定时10000 μs溢出
定时器/计数器最大定时值为65 536次×1 μs/次=65 536 μs。若需定时10 000 μs之后产生溢出，则需要统计计数脉冲10000次，此时设置定时器初始值：
X=65 536-10 000=55 536=D8F0H
单片机中定时器通常要求不断地重复定时，溢出以后需要再次把初
始值送入到定时器中，如此来保证下一轮的定时时间还是10000μs。

定时器/计数器TO，T1的特殊功能寄存器
STC15W4K32S4系列单片机内部定时器/计数器TO，T1的工作方式和控制主要由TCON，TMOD和AUXR三个特殊功能寄存器进行管理。

利用定时器/计数器T 作方式0)控制流水灯
由于采用的是软件查询方式，因此每1s定时时间到触发溢出标志后，必须用软件清零溢出标志。定时器的具体设置如下：

TMOD =0x00；
AUXR=0x00; //设置T1作为定时器工作在方式0，可省
//设置T1为12T模式，可省
TH1=（65536-50000)/256;//设置定时器初值，单次定时50ms
TI1=(65536-50000)256；
//启动 T1
TR1=1；
while(!TF1); //软件查询TF1的状态，等待50ms定时时间到
TF1=0；//清零溢出标志，为循环定时做准备

通过软件编程的方式反复查询溢出标志TF1的状态。当定时时间到后，TF1会被置
1.因此，只需要查询TF1是否等于1即可得知定时时间是否到，所以程序中用“while
(!TF1)”这一循环语句来查询判断，等待50 ms定时时间到。

利用定时器/计数器T1中断方式(工作方式0)控制流水灯
由于定时器工作在中断模式下，每一次50 ms定时时间到均会触发中断标志位TF1，单片机响应中断后，内部硬件电路会自动将TF1清零，因此在编写程序时不需要使用软件对TF1清零。定时器的具体设置如下：图片

TMOD= 0x00; //设置T1作为定时器工作在方式0，可省
TH1=（65536-50000)/256; //设置定时器初值，定时50ms
TL1=(65536-50000)号256；
EA=1; //使能中断允许总控制位
ET1=1; //使能T1中断允许控制位
TR1=1; //启动 T1
T1工作在中断方式时，当定时时间50 ms到后，会自动触发中断执行中断服务子程序。

只看该作者 · 2024-2-26 22:13

运行的过程一旦开始，就不再需要CPU的关注而独立运行，直到对应的溢出标志位的状态发生了改变，进而通过软件查询的方式进行处理，或是通过触发中断来让CPU执行中断服务子程序。