定时器之计数器应用

Posted 2021-02-09 juzige

定时器的定时器应用估计大家都略有耳闻，而且都会用。那计数器功能了解？说实话，这个功能确实是使用场景少，用途少。但存在即合理，公司设计就会有用途。学习这件事情，不能以用处不大为由而去忽略不看。下面来看看定时器之计数器应用。

概述

计数器是对外来脉冲信号计数，对来自于外部引脚P3.4(T0),P3.5(T1),P1.1(T2)的外部信号计数。在设置计数器工作状态时，每当外部输入的脉冲发生负跳变（原来正常状态下是高电平，没有事件发生，当高电平变为低电平时，即发生负跳变），计数器加1，知道加满溢出，向cpu申请中断，以此重复。

计数器

原理

在讲解原理之前，先来看几个概念。方便看懂原理。
机器周期 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，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。它一般由12个时钟周期（振荡周期）组成，也是由6个状态周期组成。而振荡周期=1秒/晶振频率，因此单片机的机器周期=12秒/晶振频率 。
时钟周期 又称振荡周期，是处理操作的最基本单位。(晶振频率的倒数） 
节拍与状态 把振荡脉冲的周期定义为节拍（用p表示）。振荡脉冲经过二分频后定义为状态。一个状态就包含两个节拍。

机器周期
如图所示，一个机器周期包含6个状态周期，一个状态周期又分为2个节拍。文字说明和图片解释很好理解。下面来开始说正事：
当定时器设定为计数器时，外部引脚输入脉冲。但输入信号产生从1到0的负跳变。计数器加1.每个机器周期的S5P2期间，对外部输入引脚进行采样。如在第一个机器周期中采得的值为1，在下个周期采的值为0.则在在再下个机器周期的S3P1期间，计数器加1.由于这个设定，外部输入信号频率有限制，最高为振荡器频率的1/24。（频率：单位时间内完成周期性变化的次数）可以这样理解，确定一次输入信号需要两个机器周期。所以输入信号的高低电平变化时间要大于两个机器周期。举个例子，外部信号电平低-高-低变化，在进入低电平状态至再次进入低电平状态的时间需要大于两个机器周期。不然会检测出错。还有就是，为了电平在变化之前能检测到，需要电平状态至少保持一个机器周期。机器周期

内部结构

计时器逻辑图
图片没什么好说的，和定时器一样。只是C/T位变化而已。

 

附寄存器数据手册

寄存器TCON

寄存器TCON
TF1：定时器 1 溢出标志。当定时器/计数器 1 溢出时，由 硬件置位；当主机响应中断，
转向中断服务程序时，由硬件清零。
TR1：定时器 1 运行控制位， 由软件置位/ 复位来开启或关闭定时器/计数器 1。
TF0：定时器 0 溢出标志。当定时器/计数器 0 溢出时，由 硬件置位；当主机响应中断，
转向中断服务程序时，由硬件清零。
TR0：定时器 0 运行控制位，由 软件置位/ 复位来开启或关闭定时器/计数器 0。
IE1：外部中断 1 跳变中断请求标志，当检测到 INT1 发生 1 到 0 的跳变时，由硬件置位；当主机响应中断， 转向中断服务程序时，由硬件清零。
IT1：外部中断 1 触发方式控制位，由 软件置位或清零来选择外部中断 1 的跳变/电平触发中断请求。IT1＝0 时，外部中断 1 为电平触发方式，当 INT1 输入低电平时，置位 IE1。
采用电平触发方式时，外部中断源必须保持低电平有效，直到该中断被 CPU 响应，同时在该中断服务程序执行完之前，外部中断源必须被清除，否则将产生另一次中断。IT1=1 时，外部中断 1 为边沿触发方式，在对 INT1 的相邻两次采样中，如果一个周期中为高电平，接下来的周期为低电平，则置位 IE1，表示外部中断 1 正在向 CPU 申请中断。直到该中断被CPU 响应时，才被 硬件清零。
IE0：外部中断 0 跳变中断请求标志，当检测到 INT1 发生 1 到 0 的跳变时，由硬件置位；当主机响应中断， 转向中断服务程序时，由硬件清零。
IT0：外部中断 0 触发方式控制位，应用同 IT1。

 

寄存器TMOD

寄存器TMOD
GATE：门控制位，当 GATEx＝1 时，控制寄存器 TCON 的 TRx＝1（x＝0 或 1）。当 GATEx＝0 时，定时器启动与停止仅受寄存器中的TRx来控制（x＝0 或 1）。
C / ：定时器、计数器方式选择位，该位为 1 时为计数器，为 0 时为定时器。
M0：定时器/计数器工作模式选择位。
M1：定时器/计数器工作模式选择位。
注：高四位是T1定时器控制位，低四位是T0定时器控制位

 

工作方式如下图所示

4种工作方式

应用

/***********************************************
本程序用定时器0作脉冲源，周期为200us，频率为5khz
用定时器1作计数器，每当经过20个脉冲，就取反X，输
出一个新的频率。
作用：了解计数器，懂得如何使用计数器
************************************************/
#include<reg52.h>
sbit X=P1^0;     //T1计数器控制位
sbit Y=P1^7;     //T0定时器脉冲源控制位
void initialize();//声明初始化函数
main() //主函数
{
    initialize(); //调用初始化函数
    while(1);
}
void initialize ()     //初始化函数
{
    TMOD=0X62;  //0110 0010  定时器1计数器模式，工作方式2，定时器0定时器模式，工作方式2
    TH1=236;    //赋初值，计数20次中断
    TL1=236;
    TH0=0XA4;  //赋初值，定时100us进中断
    TL0=0XA4;
    EA=1;      //打开总中断
    ET1=1;     //打开定时器1中断
    ET0=1;     //打开定时器0中断
    TR1=1;     //启动定时器1中断
    TR0=1;     //启动定时器0中断
}
void timer_T0() interrupt 1      //定时器0中断
{
    Y=~Y;       //状态取反
}
void timer_T1() interrupt 3
{
    X=~X;       //状态取反
}

计数器应用
效果图如上。程序注释很清楚，这里不细说了。

 

总结

计数器和定时器的使用大同小异，只是一个控制位的变化。文章讲解清晰明了，顺着文章细看必会弄懂，部分定义可能略有苦涩，但仔细一读，并没有多大难度。