【AT89C52定时器_计数器高级应用】：实现方法与案例分析


参考资源链接：[AT89C52中文手册](https://wenku.csdn.net/doc/6412b60dbe7fbd1778d4558d?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. AT89C52定时器/计数器概述

## 1.1 AT89C52定时器/计数器简介
AT89C52是一款经典的8位微控制器，广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中。其中，定时器/计数器是AT89C52的重要组成部分，主要用于测量时间间隔、生成精确的时间延迟、计算外部事件的频率和持续时间，以及实现波形的产生和输出等。

## 1.2 定时器/计数器的主要功能
AT89C52拥有两个16位的定时器/计数器，可以通过程序进行灵活配置，分别用于定时、计数以及生成PWM波形等多种功能。它们不仅可以独立工作，也可以相互协同，进行更复杂的时间和频率控制。

## 1.3 定时器/计数器的应用场景
定时器/计数器在许多应用中扮演着关键角色，例如在通信协议中用于帧同步、在电机控制中用于转速测量，以及在各种实时操作系统中实现任务调度。随着微控制器的广泛使用，对其定时器/计数器的理解和使用变得越来越重要。

# 2. AT89C52定时器/计数器硬件原理

## 2.1 AT89C52定时器/计数器结构解析

### 2.1.1 定时器/计数器的工作模式

AT89C52的定时器/计数器模块包括两个独立的16位计数器，分别是定时器0和定时器1。这两个定时器可以通过软件配置成不同的工作模式，以满足不同的应用需求。定时器/计数器的工作模式决定了计数器的计数方式、如何触发中断以及如何进行时间的测量或事件的计数。

- **模式0：13位定时器模式**，计数器仅使用内部的低5位以及THx和TLx的高8位，形成13位的计数器。
- **模式1：16位定时器模式**，允许计数器完全使用16位，从0计数到65535。
- **模式2：8位自动重装载定时器模式**，在这种模式下，TLx寄存器的值在溢出时会被THx寄存器的值自动重装载，形成一个连续计数的定时器。
- **模式3：仅适用于定时器0**，在模式3中，定时器0被分成两个独立的8位计数器，而定时器1工作在模式2。

### 2.1.2 相关寄存器的作用和配置

定时器/计数器的工作模式和操作依赖于多个寄存器的配置。主要寄存器有：

- **TMOD寄存器**：定时器模式寄存器，用来设置定时器的模式和选择定时器的工作方式。
- **TCON寄存器**：定时器控制寄存器，它包含了控制定时器启动、停止、溢出中断请求标志以及外部中断标志的位。
- **THx和TLx寄存器**：分别代表定时器的高8位和低8位。这些寄存器保存当前计数器的值，并且在溢出时可以进行更新。

#include <reg52.h> // 包含AT89C52寄存器定义的头文件

// 配置定时器模式的示例代码
void Timer0_Init(void) {
    TMOD &= 0xF0; // 清除定时器0模式位
    TMOD |= 0x01; // 设置定时器0为模式1（16位定时器模式）
    TH0 = 0xFC;   // 装载初始值高8位
    TL0 = 0x66;   // 装载初始值低8位
    ET0 = 1;      // 开启定时器0中断
    TR0 = 1;      // 启动定时器0
}

在上述代码中，我们首先包含了`reg52.h`头文件，其中定义了AT89C52的寄存器。接着编写了一个初始化定时器0的函数`Timer0_Init`，设置定时器0工作在模式1下，并设置了初始值。我们通过操作`TMOD`寄存器来设置模式，使用`TH0`和`TL0`寄存器装载初始计数值，并通过`ET0`和`TR0`位分别开启定时器中断和启动定时器。

## 2.2 定时器/计数器的时钟源和分频机制

### 2.2.1 内部和外部时钟源的选择

AT89C52的定时器/计数器可以使用内部或外部时钟源。内部时钟源即系统时钟，其频率取决于外部晶振的频率和芯片内部的预分频设置。外部时钟源则允许定时器/计数器直接使用外部脉冲信号，这在精确测量外部事件时非常有用。

- **内部时钟源**：每个机器周期由系统时钟驱动，定时器/计数器在每个机器周期计数一次。在12MHz的晶振频率下，机器周期为1/12MHz。
- **外部时钟源**：当定时器/计数器设置为外部时钟源时，计数器在外部事件的下降沿增加计数。

### 2.2.2 分频器的设置与计算

AT89C52允许设置不同的分频系数，以降低定时器/计数器的计数速度，从而提供更长的定时范围。分频系数可由以下公式计算：

定时器/计数器频率 = 系统时钟频率 / (12 × 分频系数)

分频系数由`TCON`寄存器中的`C/T`位以及`T0/1`位共同决定。通过编程这些位，可以将定时器/计数器配置为使用内部或外部时钟，并根据需要选择适当的分频系数。

// 设置定时器0为内部时钟源，并设置分频系数为12的示例代码
void Timer0_SetInternalClockWithDiv12(void) {
    TMOD &= 0xF0; // 清除定时器0模式位
    TMOD |= 0x01; // 设置定时器0为模式1（16位定时器模式）
    TCON &= 0xF1; // 清除T0 M1和M0位，设置T0为模式1
    TCON |= 0x02; // 设置定时器0使用内部时钟源，并应用分频系数12
    TH0 = 0xFC;   // 装载初始值高8位
    TL0 = 0x66;   // 装载初始值低8位
    ET0 = 1;      // 开启定时器0中断
    TR0 = 1;      // 启动定时器0
}

在这段代码中，我们配置定时器0使用内部时钟源，并设置了分频系数为12。我们通过修改`TCON`寄存器中的`C/T`位和`M1`、`M0`位来实现这一配置。这样配置后，定时器0的计数速度将会降低，适用于需要更长时间计数的场合。

## 2.3 定时器/计数器的中断机制

### 2.3.1 中断源和中断向量

AT89C52的定时器/计数器是通过中断机制来处理定时器溢出事件的。当中断发生时，CPU会暂时停止当前的任务，转而去执行与中断相关的服务例程。中断源包括：

- **定时器溢出中断**：当定时器/计数器的计数值从最大值溢出时，会触发一个中断。
- **外部中断**：定时器/计数器还可能被配置为外部事件的中断源。

每个中断源都有一个对应的中断向量地址，当相应的中断事件发生时，CPU会跳转到该地址执行中断处理程序。

### 2.3.2 中断优先级和中断控制

AT89C52的中断系统允许配置中断的优先级，每个中断源都可以被配置为低优先级或者高优先级。优先级的配置由`IE`寄存器中的`EA`（全局中断使能）位和`EX0`（外部中断0使能）/`ET0`（定时器0中断使能）位来控制。

中断控制还涉及中断允许和禁止的操作：

- `EA`位用于全局开启或关闭所有中断。
- `ET0`位用于开启或关闭定时器0的中断。

// 开启定时器0中断的示例代码
void EnableTimer0Interrupt(void) {
    ET0 = 1; // 开启定时器0中断
    EA = 1;  // 开启全局中断
}

// 禁用定时器0中断的示例代码
void DisableTimer0Interrupt(void) {
    ET0 = 0; // 禁用定时器0中断
    EA = 0;  // 禁用全局中断
}

在这段代码中，我们通过