單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理是什么？

在家電產(chǎn)品和工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，定時(shí)和計(jì)數(shù)是兩種常用的功能，如：微波爐加熱計(jì)時(shí)和流水線上產(chǎn)品數(shù)目統(tǒng)計(jì)等。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部集成的兩個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1使用靈活、方便，在儀器儀表等工業(yè)產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。

定時(shí)器的作用：

定時(shí)計(jì)數(shù)器可以用于精確事件定時(shí)，PWM脈寬調(diào)制，波形發(fā)生，信號(hào)時(shí)序測(cè)量的方面。計(jì)時(shí)也是通過(guò)計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

定時(shí)器的實(shí)質(zhì)：

加1的16位計(jì)數(shù)器分高八位、低八位組成

51單片機(jī)定時(shí)器0內(nèi)部有兩個(gè)寄存器TH0和TL0,都是1字節(jié)的，理解位定時(shí)器0高位寄存器(TH0)，定時(shí)器0低位寄存器(TL0),我們知道2字節(jié)最大能存65535。

比賽板擁有三個(gè)定時(shí)器0,定時(shí)器1,定時(shí)器2主要用定時(shí)器0

使用單片機(jī)時(shí)經(jīng)常用到一個(gè)元件，那就是單片機(jī)定時(shí)器，單片機(jī)定時(shí)器的作用主要是在發(fā)生軟件故障時(shí)，通過(guò)使器件復(fù)位(如果軟件未將器件清零)將單片機(jī)復(fù)位，也可以用于將器件從休眠或空閑模式喚醒，還能用做精確延時(shí)處理，常被應(yīng)用于時(shí)間控制、程序延時(shí)、對(duì)外部時(shí)間計(jì)數(shù)和檢測(cè)等工作范圍內(nèi)。那么單片機(jī)定時(shí)器原理是什么呢?

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的基本工作原理

MCS-51單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能，分別由一對(duì)特殊功能寄存器組構(gòu)成，即TH0、TL0和TH1、TL1，其基本工作原理如圖4-7所示。

圖4-7定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作原理圖

本質(zhì)上定時(shí)和計(jì)數(shù)器都是具有加1功能的計(jì)數(shù)器，其基本原理分別如下：

(1)計(jì)數(shù)模式的工作原理

在計(jì)數(shù)模式下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以累計(jì)脈沖輸入引腳(T0和T1的脈沖輸入引腳分別為P3.4和P3.5)上出現(xiàn)的脈沖下降沿的次數(shù)。

計(jì)數(shù)器工作時(shí)，首先設(shè)置其工作方式，以確定計(jì)數(shù)器位數(shù)N;然后為其賦初值M;接著，啟動(dòng)其工作。這之后，脈沖輸入引腳上每出現(xiàn)一次脈沖下降沿，計(jì)數(shù)器的值加1。當(dāng)計(jì)數(shù)器中的數(shù)值達(dá)到最大后，若再出現(xiàn)一個(gè)脈沖下降沿，計(jì)數(shù)器的值將溢出、回零，并且計(jì)數(shù)器的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位被置1，從而發(fā)出中斷請(qǐng)求。特別說(shuō)明：定時(shí)/計(jì)數(shù)器中所能存放的最大值與其位數(shù)N有關(guān)，為2N-1，例如8位計(jì)數(shù)器中可存放的最大數(shù)值為28-1=255=FFH。

顯然，若已知N和M的值，則可以計(jì)算出在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)其脈沖輸入引腳上出現(xiàn)的脈沖下降沿個(gè)數(shù)。例如：假設(shè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于工作方式2，即N=8，且其初始值M=50，則溢出之前出現(xiàn)的脈沖下降沿的個(gè)數(shù)Q為：Q=2N-M=28-50=206。

另外，需要特別注意的是：定時(shí)/計(jì)數(shù)器通過(guò)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的電平采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖下降沿的檢測(cè)，采樣發(fā)生在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2階段。若前后兩個(gè)機(jī)器周期分別采樣到一個(gè)高電平和一個(gè)低電平，則確認(rèn)一個(gè)有效下降沿信號(hào)出現(xiàn)。因此，為確保不漏計(jì)脈沖數(shù)，被計(jì)數(shù)脈沖的周期至少2倍于機(jī)器周期，即脈沖信號(hào)的最高頻率為單片機(jī)晶振頻率的1/24，例如：若單片機(jī)的晶振頻率為6MHz，則定時(shí)/計(jì)數(shù)器能計(jì)數(shù)的脈沖頻率應(yīng)不大于

6MHz/24=250kHz。

(2)定時(shí)模式的工作原理

在定時(shí)模式下，定時(shí)/計(jì)數(shù)器累計(jì)機(jī)器周期個(gè)數(shù)。與計(jì)數(shù)模式相似，首先，設(shè)置工作方式，以確定定時(shí)器位數(shù)N;然后，為其賦初值M;接著，啟動(dòng)其工作。之后，每經(jīng)過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器的值加1，當(dāng)加到定時(shí)器的最大值后，若再出現(xiàn)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器的值將溢出、回零，并且定時(shí)器的溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位被置1，從而發(fā)出中斷請(qǐng)求。

若已知N和M的值以及單片機(jī)的晶振頻率，即可得出從定時(shí)器啟動(dòng)工作到發(fā)出溢出中斷請(qǐng)求之間所經(jīng)過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)度。例如，若定時(shí)/計(jì)數(shù)器0工作于工作方式1，即N=16，且其初始值M=50000，并假設(shè)單片機(jī)晶振頻率為12MHz，則單片機(jī)的機(jī)器周期T=12/(12MHz)=1μs，從啟動(dòng)定時(shí)器工作到其發(fā)出中斷請(qǐng)求之間的時(shí)間間隔為t=(216-50000)μs=15536μs。