【STC89C51单片机】定时器/计数器的理解

定时器/计数器

STC89C51单片机的定时器和计数器（Timers and Counters）是其重要的外围设备，用于测量时间间隔、产生时间延迟、计数事件等。STC89C51有两个定时器/计数器：Timer 0和Timer 1
理解：定时器与计数器的区别在于触发计数增加的信号源。作为定时器，每经过一个机器周期计数加1；作为计数器，则是外部引脚（P3.4或P3.5）每检测到一次负跳变即加1。通过寄存器设置，单片机可灵活转换这两种功能。
标准C51有2个定时器/计数器：T0和T1。他们的使用方法一致。C52相比C51多了一个T2

1. 定时器怎么定时

定时器的本质原理： 每经过一个机器周期，就加1 :寄存器（存储数据的高速小容量存储单元）

简单理解（加1经过了多少时间）

假设系统时钟频率为12 MHz，时钟周期为：
$$T_{clock}=\frac{1}{f_{clock}}=\frac{1}{12\text{ MHz}}\approx 83.33\text{ ns}$$

一个机器周期包含12个时钟周期：
$$T_{machine}=12\times T_{clock}=12\times 83.33\mathrm{ns}\approx 1\mu \mathrm{s}$$

这样，每秒钟可以执行约1,000,000个机器周期，这对于大多数嵌入式应用来说是一个足够高的速度。
为什么是1us，我粗俗的理解为方便后期的计算
为什么是12个时钟周期，
这是由该单片机内部的硬件设计和工作原理决定的。80C51单片机在执行指令和进行数据处理时，其基本操作被划分为若干个状态周期（State），每个状态周期又进一步细分为两个相位（Phase），即P1和P2，这两个相位各对应一个时钟脉冲。因此，每个状态周期需要2个时钟周期。
一个机器周期由6个这样的状态周期组成，即S1至S6，所以计算下来就是 6×2=12 个时钟周期

什么是时钟周期

时钟周期也称为振荡周期，它的频率由晶振产生，定义为时钟频率的倒数。时钟周期是计算机中最基本的、最小的时间单位。在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作。时钟周期是一个时间的量。更小的时钟周期就意味着更高的工作频率

什么是机器周期

机器周期也称为CPU周期。在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段（如取指、译码、执行等），每一阶段完成一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。一般情况下，一个机器周期由若干个时钟周期组成

2.如何设置定时

基本结构

计数寄存器（THx和TLx）：每个定时器/计数器有两个8位的寄存器，分别是高（THx）和低位（TLx），用于存储计数值。
控制寄存器（TCON和TMOD）：用于配置和控制定时器/计数器的工作模式和启动停止等操作。
时钟源选择：可以选择内部时钟源或外部时钟源。

相关寄存器

控制寄存器：

1. TMOD寄存器

用于设置定时器/计数器的工作模式和计数器的运行方式。它是一个8位寄存器，其中每个定时器/计数器占4位：

GATE：当设置为1时，定时器/计数器的运行受外部引脚INTx控制。
C/T：选择定时器或计数器模式。当为0时，工作在定时器模式；当为1时，工作在计数器模式。
M1和M0：设置定时器/计数器的工作模式

工作模式设置（M1和M0）：

模式0（M1=0, M0=0）：13位定时器/计数器（TLx的5位和THx的8位组成）。
模式1（M1=0, M0=1）：16位定时器/计数器（TLx和THx组成）。
模式2（M1=1, M0=0）：8位自动重装载定时器/计数器（THx加载到TLx）。
模式3（M1=1, M0=1）：分为两部分，Timer 0的TL0和TH0分别作为两个独立的8位定时器/计数器，Timer 1停止工作。

2. TCON寄存器

TCON寄存器用于控制定时器/计数器的启动和停止，以及外部中断的标志和控制。TCON寄存器的格式如下

TF1：定时器1溢出标志（当溢出的时候，硬件会修改bit6(TF1)位上面的数据，改成1（置1），如果不用中断，我们代码清零）。
TR1：定时器1运行控制位（开始计时，相当于按下了闹钟）。
TF0：定时器0溢出标志。
TR0：定时器0运行控制位。
IE1：外部中断1标志。
IT1：外部中断1触发类型控制。
IE0：外部中断0标志。
IT0：外部中断0触发类型控制

配置寄存器（用按位操作）
清0与0，置1或1
清零时，对应的需要清零的位与上0，不需要清零的位与上1
置1的时，需要置1的位置或1，不需要置一的位置或0

代码示例

/*通过定时器0，控制LED亮一秒，灭一秒，晶振11059200Hz*/
#include "reg52.h"
sbit led = P3^6;void Timer0Init(void)		//10毫秒@11.0592MHz
{//AUXR &= 0x7F;		//定时器时钟12T模式TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式 清零时需要清零的位与上0（清0与0）TMOD |= 0x01;		//设置定时器模式 置1或1 TL0 = 0x00;		//设置定时初值TH0 = 0xDC;		//设置定时初值TF0 = 0;		//清除TF0标志TR0 = 1;		//定时器0开始计时
}void main()
{int cnt = 0;led = 1;Timer0Init();while(1){if(TF0 == 1)//当爆表的时候，硬件会修改bit5(TF0)位上面的数据，改成1{TF0 = 0;//不用中断，必须软件清零cnt++;  //统计爆表的次数//重新给初值TL0=0x00;TH0=0xDC;if(cnt == 100){//爆表100次，经过了1scnt = 0;  //当100次表示1s，重新让cnt从0开始，计算下一次的1sled = !led;//每经过1s，翻转led的状态}}}
}

本人菜鸟，请大神多多指教