MCS-51单片机定时/计数器的原理与应用

"本文主要介绍了定时/计数器的使用规则，包括CPU时序、定时/计数器的概念、工作模式、控制以及编程方法。" 定时/计数器是单片机系统中不可或缺的部分，它们作为16位加法计数器，可以用于定时或者对外部脉冲进行计数。在MCS-51系列单片机中，定时/计数器可以通过计数内部或外部脉冲来实现其功能。对于计数器，它接收外部输入脉冲，当检测到下降沿时，计数值增加1。而定时器则依赖于内部时钟脉冲，每个机器周期增加1，以此来实现定时。 CPU时序是单片机执行指令的基础。它由振荡周期、状态周期、机器周期和指令周期组成。振荡周期是由外部晶振提供的基础时间单位，状态周期是CPU状态转换的时间，2个振荡周期构成一个状态周期。机器周期是完成一次基本操作所需的时间，等于6个状态周期或12个振荡周期。指令周期则是执行一条指令所需的时间，通常为1到4个机器周期。 定时/计数器有两种工作模式：计数器模式和定时器模式。在计数器模式下，它们从外部引脚T0或T1接收脉冲并计数；而在定时器模式下，它们根据内部时钟脉冲进行计数。计数器的值存储在THx和TLx寄存器中，THx存放高8位，TLx存放低8位。 控制定时/计数器的寄存器主要有TMOD和TCON。TMOD用来设置工作模式，TCON则用于启动、停止定时器以及处理溢出标志。定时器的初值计算取决于所选的工作模式，不同的模式有不同的最大计数值M。例如，在模式0，M为2^13，模式1为2^16，模式2和3为2^8。计数或定时方式下，初值X的计算与目标计数值或定时值有关。 定时器的启动和停止是通过设置TCON寄存器中的相应位来实现的。一旦定时器开始工作，它就会按照预设的方式独立运行，不会占用CPU资源，直到达到预设的计数值或定时时间，此时会产生溢出标志，可以通过读取TCON寄存器的相关位来判断。 理解和熟练运用定时/计数器是进行单片机程序设计的关键，它们在系统中的应用广泛，如延时、波特率产生、脉冲测量等多种场合。通过编程控制TMOD、TCON、THx和TLx寄存器，开发者可以灵活地配置定时/计数器以满足不同的系统需求。