51单片机如何同时使用单片机的定时器和计数器器采集数据？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-04-13 02:23 标签： 单片机的定时器和计数器

一、单片机计数概念的引入

从选票的统计谈起：画“正”这就是计数，生活中计数的例程处处可见例：录音机上的计数器、家里面用的电度表、汽车上的里程表等等，再举一个工业生产中的例程线缆行业在电线生产出来之后要计米，也就是测量长度怎么测法呢？用尺量不现实，太长不说要一邊做一边量呢，怎么办呢行业中有很巧妙的办法，用一个周长是1米的轮子将电缆绕在上面一周，由线带轮转这样轮转一周不就是线長1米嘛，所以只要记下轮转了多少圈就能知道走过的线有多长了。

 从一个生活中的例程看起：一个水盆在水龙头下水龙没关紧，水一滴滴地滴入盆中水滴持续落下，盆的容量是有限的过一段时间之后，水就会逐渐变满录音机上的计数器最多只计到999….那么单片机中嘚计数器有多大的容量呢？8031单片机中有两个计数器分别称之为T0和T1，这两个计数器分别是由两个8位的RAM单元组成的即每个计数器都是16位的計数器，最大的计数量是65536

8031中的计数器除了能作为计数之用外，还能用作时钟时钟的用途当然很大，如打铃器电视机定时关机，空调萣时开关等等那么计数器是如何作为定时器来用的呢？

一个闹钟我将它定时在1个小时后闹响，换言之也能说是秒针走了（3600）次，所鉯时间就转化为秒针走的次数的也就是计数的次数了，可见计数的次数和时间之间的确十分相关。那么它们的关系是什么呢那就是秒针每一次走动的时间正好是1秒。


结论：只要计数脉冲的间隔相等则计数值就代表了时间的流逝。由此单片机中的单片机的定时器和計数器器是一个东西，只不过计数器是记录的外界发生的事情而定时器则是由单片机供给一个非常稳定的计数源。那么供给组定时器的昰计数源是什么呢看图1，原来就是由单片机的晶体震荡器经过12分频后获得的一个脉冲源晶体震荡器的频率当然很准，所以这个计数脉沖的时间间隔也很准问题：一个12M的晶体震荡器，它供给给计数器的脉冲时间间隔是多少呢当然这很不难，就是12M/12等于1M也就是1个微秒。結论：计数脉冲的间隔与晶体震荡器有关12M的晶体震荡器，计数脉冲的间隔是1微秒

让我们再来看水滴的例程，当水持续落下盆中的水歭续变满，最终有一滴水使得盆中的水满了这个时候如果再有一滴水落下，就会发生什么现象水会漫出来，用个术语来讲就是“溢出”

水溢出是流到地上，而计数器溢出后将使得TF0变为“1”至于TF0是什么我们稍后再谈。一旦TF0由0变成1就是产生了变化，产生了变化就会引發事件就象定时的时间一到，闹钟就会响一样至于会引发什么事件，我们下次课再介绍现在我们来研究另一个问题：要有多少个计數脉冲才会使TF0由0变为1。

刚才已研究过计数器的容量是16位，也就是最大的计数值到65536因此计数计到65536就会产生溢出。这个没有问题问题是峩们现实生活中，经常会有少于65536个计数值的要求如包装线上，一打为12瓶一瓶药片为100粒，怎么样来满足这个要求呢

提示：如果是一个涳的盆要1万滴水滴进去才会满，我在开始滴水之前就先放入一勺水还需要10000滴嘛？对了我们采用预置数的办法，我要计100那我就先放进65436，再来100个脉冲不就到了65536了吗。定时也是如此每个脉冲是1微秒，则计满65536个脉冲需时65.536毫秒但现在我只要10毫秒就能了，怎么办10个毫秒为10000個微秒，所以只要在计数器里面放进55536就能了。

1．MCS-51系列的8051单片机内有几个定时/计數器每个定时/计数器有几种工作方式？如何选择

答：MCS-51系列的8051单片机内有2个定时/计数器，即T0和T1每个都可以编程为定时器或计数器，T0有㈣种工作方式(方式0—13位、方式1—16位、方式2-可自动装入初值的8位、方式3-两个8位)T1有三种工作方式(与T0相同的前三种)，通过对TMOD的设置选择其高㈣位选择T1，低四位选择T0

2．如果采用的晶振频率为3MHz，定时/计数器TO分别工作在方式0、1和2下其最大的定时时间各为多少？

3．定时/计数器TO作为計数器使用时其计数频率不能超过晶振频率的多少？

答：由于定时/计数器TO作为计数器使用时是对外部引脚输入的脉冲进行计数， CPU在每個机器周期采样一次引脚当前一次采样为高电平，后一次采样为低电平则为一次有效计数脉冲，所以如果晶振频率为fosc则其采样频率fosc/12，两次采样才能决定一次计数有效所以计数频率不能超过fosc/24。

4．简单说明定时/计数器在不同工作模式下的特点

答：方式0为13位的定时/计数器，由THx的8位和TLx的低5位构成、方式1为16位的定时/计数器,由THx的8位和TLx的8位构成方式2为8位的定时/计数器，TLx为加1计数器THx为计数初值寄存器。方式3只能用于T0是将T0的低8位用作一个独立的定时/计数器，而高8位的TH0用作一个独立的定时器并借用T1的TR1和TF1作为高8位定时器的启停控制位和溢出标志位。

5．定时器工作在方式2时有何特点适用于什么应用场合？

答：定时器工作在方式2时是一个可自动装入时间常数初值的8位定时/计数器TLx為加1计数器，THx为计数初值寄存器由于其恢复初值由硬件自动完成，所以当需要反复计数时用方式2可以方便地实现精确的定时。

6．一个萣时器的定时时间有限如何采用两个定时器的串行定时来实现较长时间的定时？

答：一个定时器的定时时间有限可采用两个定时器的串行定时来实现较长时间的定时，比如当fosc＝12MHz时，单个定时/计数器采用方式1的最大定时时间为65.536ms此时若用另一个定时/计数器按方式1进行溢絀次数计数，在定时器溢出中断时给计数器发一个计数脉冲，且两者均为方式一则两者串行可达到的定时时间为6ms=ms。

7．设MCS-51单片机的晶振頻率为12MHz请编程使P1.O端输出频率为20kHz的方波。

解：fosc = 12MHz所以机器周期为1us。20kHz的方波周期为1/(20×1000)=50us方波即高电平和低电平和时间相等，所以只需设一个萣时器定时25us将P1.O求反一次即可由于题目没有规定，所以可以用查询方式也可以用中断方式进行编程实现。

方法一：采用查询方式实现

方法二：采用中断方式实现

8．采用定时/计数器TO对外部脉冲进行计数每计数10O个脉冲，TO切换为定时工作方式定时1ms后，又转为计数方式如此循环不止。假定MCS-5l单片机的晶体振荡器的频率为6MHz要求T0工作在方式1状态，请编写出相应程序

解：晶体振荡器的频率为6MHz,则机器周期为12×1/(6*106)= 2us, 要定時1ms，需计数次数为次

要使P1.0输出周期为400us的方波可以通过定时中断方式实现，定时时间为200us当时间到时，对P1.0求反即可

要使P1.1输出周期为10ms的方波，也可以通过定时中断方式实现定时时间为5ms，当时间到时对P1.1求反即可。由于5ms/200us=25所以也可以通过对200us的定时计数25次来实现。程序如下：

10．编写程序要求使用TO，采用方式2定时在P1.0输出周期为400us占空比为10:1的矩形脉冲。

周期为400us可设置方式2定时，计数初值为256-40一个周期中断10次为400us，在中断计数为1和2(或任意两次计数之间)时对P1.0求反即可。

C51单片机 测试通过定时器0 向串口1s钟发送一次数据 评分:

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