單片機(jī)教程十六:單片機(jī)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

單片機(jī)教程十六:單片機(jī)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

一、計(jì)數(shù)概念的引入

從選票的統(tǒng)計(jì)談起：畫“正”。這就是計(jì)數(shù)，生活中計(jì)數(shù)的例程處處可見。例：錄音機(jī)上的計(jì)數(shù)器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等，再舉一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中的例程，線纜行業(yè)在電線生產(chǎn)出來之后要計(jì)米，也就是測(cè)量長(zhǎng)度，怎么測(cè)法呢？用尺量？不現(xiàn)實(shí)，太長(zhǎng)不說，要一邊做一邊量呢，怎么辦呢？行業(yè)中有很巧妙的辦法，用一個(gè)周長(zhǎng)是1米的輪子，將電纜繞在上面一周，由線帶輪轉(zhuǎn)，這樣輪轉(zhuǎn)一周不就是線長(zhǎng)1米嘛，所以只要記下輪轉(zhuǎn)了多少圈，就能知道走過的線有多長(zhǎng)了。

二、計(jì)數(shù)器的容量

從一個(gè)生活中的例程看起：一個(gè)水盆在水龍頭下，水龍沒關(guān)緊，水一滴滴地滴入盆中。水滴持續(xù)落下，盆的容量是有限的，過一段時(shí)間之后，水就會(huì)逐漸變滿。錄音機(jī)上的計(jì)數(shù)器最多只計(jì)到999….那么單片機(jī)中的計(jì)數(shù)器有多大的容量呢？8031單片機(jī)中有兩個(gè)計(jì)數(shù)器，分別稱之為T0和T1，這兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別是由兩個(gè)8位的RAM單元組成的，即每個(gè)計(jì)數(shù)器都是16位的計(jì)數(shù)器，最大的計(jì)數(shù)量是65536。

三、定時(shí)

8031中的計(jì)數(shù)器除了能作為計(jì)數(shù)之用外，還能用作時(shí)鐘，時(shí)鐘的用途當(dāng)然很大，如打鈴器，電視機(jī)定時(shí)關(guān)機(jī)，空調(diào)定時(shí)開關(guān)等等，那么計(jì)數(shù)器是如何作為定時(shí)器來用的呢？

一個(gè)鬧鐘，我將它定時(shí)在1個(gè)小時(shí)后鬧響，換言之，也能說是秒針走了（3600）次，所以時(shí)間就轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)的，也就是計(jì)數(shù)的次數(shù)了，可見，計(jì)數(shù)的次數(shù)和時(shí)間之間的確十分相關(guān)。那么它們的關(guān)系是什么呢？那就是秒針每一次走動(dòng)的時(shí)間正好是1秒。

<單片機(jī)定時(shí)器記數(shù)器結(jié)構(gòu)>

結(jié)論：只要計(jì)數(shù)脈沖的間隔相等，則計(jì)數(shù)值就代表了時(shí)間的流逝。由此，單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是一個(gè)東西，只不過計(jì)數(shù)器是記錄的外界發(fā)生的事情，而定時(shí)器則是由單片機(jī)供給一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源。那么供給組定時(shí)器的是計(jì)數(shù)源是什么呢？看圖1，原來就是由單片機(jī)的晶體震蕩器經(jīng)過12分頻后獲得的一個(gè)脈沖源。晶體震蕩器的頻率當(dāng)然很準(zhǔn)，所以這個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的時(shí)間間隔也很準(zhǔn)。問題：一個(gè)12M的晶體震蕩器，它供給給計(jì)數(shù)器的脈沖時(shí)間間隔是多少呢？當(dāng)然這很不難，就是12M/12等于1M，也就是1個(gè)微秒。結(jié)論：計(jì)數(shù)脈沖的間隔與晶體震蕩器有關(guān)，12M的晶體震蕩器，計(jì)數(shù)脈沖的間隔是1微秒。

四、溢出

讓我們?cè)賮砜此蔚睦?，?dāng)水持續(xù)落下，盆中的水持續(xù)變滿，最終有一滴水使得盆中的水滿了。這個(gè)時(shí)候如果再有一滴水落下，就會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？水會(huì)漫出來，用個(gè)術(shù)語(yǔ)來講就是“溢出”。

水溢出是流到地上，而計(jì)數(shù)器溢出后將使得TF0變?yōu)椤?”。至于TF0是什么我們稍后再談。一旦TF0由0變成1，就是產(chǎn)生了變化，產(chǎn)生了變化就會(huì)引發(fā)事件，就象定時(shí)的時(shí)間一到，鬧鐘就會(huì)響一樣。至于會(huì)引發(fā)什么事件，我們下次課再介紹，現(xiàn)在我們來研究另一個(gè)問題：要有多少個(gè)計(jì)數(shù)脈沖才會(huì)使TF0由0變?yōu)?。

五、任意定時(shí)及計(jì)數(shù)的辦法 剛才已研究過，計(jì)數(shù)器的容量是16位，也就是最大的計(jì)數(shù)值到65536，因此計(jì)數(shù)計(jì)到65536就會(huì)產(chǎn)生溢出。這個(gè)沒有問題，問題是我們現(xiàn)實(shí)生活中，經(jīng)常會(huì)有少于65536個(gè)計(jì)數(shù)值的要求，如包裝線上，一打?yàn)?2瓶，一瓶藥片為100粒，怎么樣來滿足這個(gè)要求呢？

提示：如果是一個(gè)空的盆要1萬(wàn)滴水滴進(jìn)去才會(huì)滿，我在開始滴水之前就先放入一勺水，還需要10000滴嘛？對(duì)了，我們采用預(yù)置數(shù)的辦法，我要計(jì)100，那我就先放進(jìn)65436，再來100個(gè)脈沖，不就到了65536了嗎。定時(shí)也是如此，每個(gè)脈沖是1微秒，則計(jì)滿65536個(gè)脈沖需時(shí)65.536毫秒，但現(xiàn)在我只要10毫秒就能了，怎么辦？10個(gè)毫秒為10000個(gè)微秒，所以，只要在計(jì)數(shù)器里面放進(jìn)55536就能了。