单片机定时器是微控制器中的重要组成部分,用于执行各种时间相关的任务,如定时、延时控制、事件计数等。MCS-51系列单片机,如8031、8051,拥有两个16位的定时器/计数器,即T0和T1,而8032、8052则额外增加了一个T2。这些定时器虽然名字不同,但它们的工作原理基本一致,都是通过对脉冲的计数来实现其功能。
定时器的工作方式主要取决于TMOD和TCON这两个寄存器的设置。TMOD寄存器用来定义定时器的工作模式和方式,而TCON则用于启动、停止定时器以及管理其状态。定时器有四种工作方式:方式0、方式1、方式2和方式3,每种方式都有其特定的用途和计数机制。
方式0是13位定时器模式,使用TH0和TL0的低5位进行计数,最高计数值为8191,溢出后自动重置。方式1同样是16位定时器模式,但整个TH0和TL0用于计数,最高计数值为65535。方式2则是8位自动重装载定时器,只用TL0进行计数,当达到最大值255时,会将TH0的低5位装载到TL0,实现自动重载。方式3是双8位定时器/计数器,允许将T0和T1组合使用。
在定时器工作时,若采用定时模式,计数脉冲来自单片机内部时钟,每个机器周期计数值加1,机器周期通常是振荡周期的12倍。而在计数模式下,计数脉冲来源于外部输入引脚T0或T1,当检测到下降沿时,计数器加1。为了确保准确计数,输入信号的高电平和低电平需要维持至少一个机器周期。
控制定时器工作的信号K由TCON寄存器的位控制,"1"表示启动计数,"0"则停止。当计数器达到其最大值并溢出时,会产生一个标志位,如TF0或TF1,这通常用于中断服务程序来响应定时或计数事件。
为了设置定时器的具体参数,如工作模式、初值等,我们需要编写程序来操作TMOD和TCON寄存器。在编程时,我们需要根据实际应用选择合适的工作方式,设置合适的计数初值,并正确处理中断请求。定时器的应用广泛,包括但不限于定时中断、脉冲宽度调制、波特率发生器、软件定时等。
单片机定时器是通过灵活配置和精确计数来实现各种时间控制和测量功能的核心组件。理解其结构、工作原理和操作方式是掌握单片机应用的基础,也是开发高效、可靠嵌入式系统的必备知识。