MCS51单片机定时/计数器工作原理与应用

“定时器计数器” 在微处理器和单片机系统中，定时器和计数器是两种非常重要的硬件资源，它们在各种实时控制、延迟、测量和事件计数等任务中发挥着关键作用。本教程主要围绕MCS51单片机的定时器计数器进行讲解。 1. MCS51单片机的定时器/计数器概述 MCS51系列单片机内含两个可编程的16位定时器/计数器，分别称为定时器0 (T0) 和定时器1 (T1)。这些定时器/计数器不仅可以用来定时，还可以用作计数器，对外部输入的脉冲进行计数。它们的功能和操作可以通过特殊的寄存器TMOD和TCON进行配置。 2. 定时器/计数器的结构 - 振荡器：提供系统时钟，是定时和计数的基础。 - 分频输入电路：将系统时钟分频，生成适合定时器/计数器使用的时钟脉冲。 - 外部计数脉冲输入电路：允许外部信号直接驱动计数器。 - 计数脉冲选择电路：选择内部时钟源还是外部输入信号作为计数脉冲。 - 计数启停电路：通过控制寄存器TCON中的位来启动或停止计数过程。 - 加1计数器：根据计数脉冲进行累加。 - 中断标志等：当计数达到预设值时，设置中断标志，触发中断处理程序。 3. 定时器/计数器的工作方式及应用 定时器/计数器的工作模式由TMOD寄存器中的M1和M0位决定，如表4-1所示： - 方式0：13位计数器，使用低5位TH0和低3位TL0，溢出后重新加载预设值。 - 方式1：16位计数器，使用TH0和TL0组合成16位计数器。 - 方式2：自动重装载的8位计数器，仅使用TL0，当计满溢出时，TH0的值自动装载到TL0。 - 方式3：定时器0分为两个独立的8位计数器。 定时器/计数器的应用广泛，例如可以用于软件延时、波特率生成、脉冲宽度调制(PWM)、捕获和比较等。 4. 定时器/计数器的控制 TMOD寄存器用于选择定时器/计数器的工作模式，而TCON寄存器则用于控制定时器的启动、停止以及中断请求。TCON中的TF0和TF1位表示T0和T1的溢出状态，TR0和TR1位则控制定时器的启动和停止。 5. 计数频率计算 定时器/计数器的计数频率由系统振荡器频率、分频系数以及所选的工作模式决定。例如，若使用方式0，计数频率为系统时钟频率除以12。 定时器/计数器在MCS51单片机中扮演着核心角色，通过灵活配置，可以实现多种复杂的定时和计数功能，满足不同应用场景的需求。理解并熟练掌握定时器/计数器的原理和操作方法，对于进行单片机编程和系统设计至关重要。