51單片計(jì)4種定時(shí)器應(yīng)用場(chǎng)景詳解

　　51單片機(jī)的定時(shí)器有兩個(gè)，分別是定時(shí)器0和定時(shí)器1。

　　定時(shí)器0：定時(shí)器0是一個(gè)8位定時(shí)器，它可以用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為0255。在計(jì)數(shù)器模式下，它可以計(jì)數(shù)外部脈沖，計(jì)數(shù)器范圍為065535。

　　定時(shí)器1：定時(shí)器1是一個(gè)16位定時(shí)器，也可以用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為065535。在計(jì)數(shù)器模式下，它可以計(jì)數(shù)外部脈沖，計(jì)數(shù)器范圍為065535。

　　在使用定時(shí)器時(shí)，需要先進(jìn)行定時(shí)器的初始化設(shè)置。具體步驟如下：

　　1.選擇定時(shí)器工作模式(定時(shí)器或計(jì)數(shù)器)。

　　2.設(shè)置計(jì)數(shù)值或定時(shí)器的初值。

　　3.打開(kāi)定時(shí)器中斷(如果需要中斷)。

　　4.打開(kāi)定時(shí)器開(kāi)關(guān)。

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// 定時(shí)器0初始化函數(shù)
void timer0_init()
{
    TMOD &= 0xF0;   // 設(shè)置為定時(shí)器模式，使用模式1
    TH0 = 0xB1;     // 設(shè)置定時(shí)器初值為0xB1
    TL0 = 0xE0;     // 設(shè)置定時(shí)器初值為0xE0
    ET0 = 1;        // 打開(kāi)定時(shí)器中斷
    TR0 = 1;        // 打開(kāi)定時(shí)器開(kāi)關(guān)
}

?

代碼將定時(shí)器0設(shè)置為10ms中斷一次

?

#include 


void timer0_init()
{
    TMOD &= 0xF0;   // 設(shè)置為定時(shí)器模式，使用模式1
    TH0 = 0x3C;     // 設(shè)置定時(shí)器初值為0x3C
    TL0 = 0xAF;     // 設(shè)置定時(shí)器初值為0xAF
    ET0 = 1;        // 打開(kāi)定時(shí)器中斷
    TR0 = 1;        // 打開(kāi)定時(shí)器開(kāi)關(guān)
}


void timer0_isr() interrupt 1
{
    TH0 = 0x3C;     // 重新設(shè)置定時(shí)器初值
    TL0 = 0xAF;
    // 處理中斷事件
}


void main()
{
    timer0_init();  // 初始化定時(shí)器0
    EA = 1;         // 打開(kāi)總中斷開(kāi)關(guān)
    while(1);
}

?

?

　　使用定時(shí)器0來(lái)產(chǎn)生一個(gè)1秒鐘的中斷

　　51單片機(jī)定時(shí)器有以下四種模式：

　　模式0(13位定時(shí)器)：模式0是一個(gè)13位定時(shí)器，可以用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為08191。在計(jì)數(shù)器模式下，它可以計(jì)數(shù)外部脈沖，計(jì)數(shù)器范圍為08191。這種模式的特點(diǎn)是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的溢出標(biāo)志位TF0只有在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)13位時(shí)才會(huì)置位。

　　模式1(16位定時(shí)器)：模式1是一個(gè)16位定時(shí)器，也可以用作定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為065535。在計(jì)數(shù)器模式下，它可以計(jì)數(shù)外部脈沖，計(jì)數(shù)器范圍為065535。這種模式的特點(diǎn)是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的溢出標(biāo)志位TF1只有在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)16位時(shí)才會(huì)置位。

　　模式2(8位自動(dòng)重載定時(shí)器)：模式2是一個(gè)8位自動(dòng)重載定時(shí)器，只能用作定時(shí)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為0~255。這種模式的特點(diǎn)是定時(shí)器的溢出標(biāo)志位TF0會(huì)在定時(shí)器計(jì)滿(mǎn)8位時(shí)置位，并且自動(dòng)將定時(shí)器初值裝載到計(jì)數(shù)器中。

　　模式3(16位自動(dòng)重載定時(shí)器)：模式3是一個(gè)16位自動(dòng)重載定時(shí)器，只能用作定時(shí)器。在定時(shí)器模式下，它可以生成中斷，定時(shí)范圍為0~65535。這種模式的特點(diǎn)是定時(shí)器的溢出標(biāo)志位TF1會(huì)在定時(shí)器計(jì)滿(mǎn)16位時(shí)置位，并且自動(dòng)將定時(shí)器初值裝載到計(jì)數(shù)器中。

　　自動(dòng)重載定時(shí)器是一種定時(shí)器模式，其特點(diǎn)是在定時(shí)器溢出后自動(dòng)重新加載初值，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)定時(shí)的功能。自動(dòng)重載定時(shí)器的好處在于可以避免手動(dòng)重新設(shè)置定時(shí)器初值的繁瑣操作，并且可以保證定時(shí)器的穩(wěn)定性和精度。

　　在自動(dòng)重載定時(shí)器模式下，當(dāng)定時(shí)器計(jì)滿(mǎn)計(jì)數(shù)器的位數(shù)(如8位或16位)后，會(huì)自動(dòng)將定時(shí)器的初值重新裝載到計(jì)數(shù)器中，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)定時(shí)的功能。在定時(shí)器工作期間，我們只需要通過(guò)設(shè)置定時(shí)器初值和選擇定時(shí)器模式來(lái)控制定時(shí)器的行為，而不需要手動(dòng)干預(yù)定時(shí)器計(jì)數(shù)器的值。

　　定時(shí)器在工作時(shí)需要設(shè)置一個(gè)初始值，用來(lái)指定定時(shí)器的計(jì)數(shù)范圍和定時(shí)時(shí)長(zhǎng)。在定時(shí)器開(kāi)始工作時(shí)，定時(shí)器從這個(gè)初始值開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定的上限，定時(shí)器就會(huì)觸發(fā)中斷或產(chǎn)生其他相關(guān)的操作。

　　通過(guò)設(shè)置定時(shí)器的初始值，可以靈活地控制定時(shí)器的定時(shí)時(shí)長(zhǎng)，使定時(shí)器可以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求。例如，在一個(gè)需要定期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用中，我們可以根據(jù)采集周期來(lái)設(shè)置定時(shí)器的初始值，以便精確地控制采集時(shí)間。

　　定時(shí)器模式0是51單片機(jī)定時(shí)器的一種工作模式，也被稱(chēng)為13位定時(shí)器模式。在這種模式下，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器寬度為13位，可以實(shí)現(xiàn)的計(jì)時(shí)范圍為0~8191個(gè)機(jī)器周期。定時(shí)器模式0的工作原理如下：

　　首先，將定時(shí)器的計(jì)數(shù)器初始化為0，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)器初值TH0和TL0。這兩個(gè)值分別表示計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到65536時(shí)，將自動(dòng)重新加載的高8位和低5位初值。

　　定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到上限65536，然后自動(dòng)重新加載TH0和TL0的值，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)，直到定時(shí)器停止工作。

　　如果設(shè)置了定時(shí)器中斷使能，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，會(huì)觸發(fā)定時(shí)器中斷，并執(zhí)行中斷處理函數(shù)。

　　定時(shí)器模式0適用于定時(shí)器需要很高精度、計(jì)時(shí)時(shí)間比較短的場(chǎng)景，由于計(jì)數(shù)器寬度只有13位，因此能夠計(jì)時(shí)的時(shí)間最長(zhǎng)只有8191個(gè)機(jī)器周期，約為1.08ms。同時(shí)，在定時(shí)器模式0中，計(jì)時(shí)器的高8位初值是不可改變的，因此不適合需要更靈活的計(jì)時(shí)范圍的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式1是51單片機(jī)定時(shí)器的一種工作模式，也被稱(chēng)為16位定時(shí)器模式。在這種模式下，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器寬度為16位，可以實(shí)現(xiàn)的計(jì)時(shí)范圍為0~65535個(gè)機(jī)器周期。定時(shí)器模式1的工作原理如下：

　　首先，將定時(shí)器的計(jì)數(shù)器初始化為0，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)器初值TH1和TL1。這兩個(gè)值分別表示計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到65536時(shí)，將自動(dòng)重新加載的高8位和低8位初值。

　　定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到上限65536，然后自動(dòng)重新加載TH1和TL1的值，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)，直到定時(shí)器停止工作。

　　如果設(shè)置了定時(shí)器中斷使能，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，會(huì)觸發(fā)定時(shí)器中斷，并執(zhí)行中斷處理函數(shù)。

　　定時(shí)器模式1適用于需要較長(zhǎng)計(jì)時(shí)時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景，由于計(jì)數(shù)器寬度為16位，可以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)65535個(gè)機(jī)器周期的計(jì)時(shí)范圍，約為8.19ms。同時(shí)，在定時(shí)器模式1中，可以通過(guò)設(shè)置TH1和TL1的值來(lái)靈活地控制計(jì)時(shí)范圍，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求。因此，定時(shí)器模式1比定時(shí)器模式0更靈活、更適用于一些長(zhǎng)時(shí)間計(jì)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式2是51單片機(jī)定時(shí)器的一種工作模式，也被稱(chēng)為8位自動(dòng)重載定時(shí)器模式。在這種模式下，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器寬度為8位，可以實(shí)現(xiàn)的計(jì)時(shí)范圍為0~255個(gè)機(jī)器周期。定時(shí)器模式2的工作原理如下：

　　首先，將定時(shí)器的計(jì)數(shù)器初始化為T(mén)H2，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)器初值RCAP2H和RCAP2L。這兩個(gè)值分別表示計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到上限255時(shí)，將自動(dòng)重新加載的高8位和低8位初值。

　　定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到上限255，然后自動(dòng)重新加載RCAP2H和RCAP2L的值，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)，直到定時(shí)器停止工作。

　　如果設(shè)置了定時(shí)器中斷使能，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，會(huì)觸發(fā)定時(shí)器中斷，并執(zhí)行中斷處理函數(shù)。

　　定時(shí)器模式2適用于需要精度相對(duì)較低，但計(jì)時(shí)時(shí)間較短的應(yīng)用場(chǎng)景。由于計(jì)數(shù)器寬度只有8位，能夠計(jì)時(shí)的時(shí)間最長(zhǎng)只有255個(gè)機(jī)器周期，約為32.76us。同時(shí)，在定時(shí)器模式2中，通過(guò)設(shè)置RCAP2H和RCAP2L的值，可以靈活控制計(jì)時(shí)范圍。相比于定時(shí)器模式0和定時(shí)器模式1，定時(shí)器模式2的計(jì)時(shí)范圍更短，但是更適合于需要高頻計(jì)時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式3是51單片機(jī)定時(shí)器的一種工作模式，也被稱(chēng)為16位定時(shí)器模式。在這種模式下，定時(shí)器的計(jì)數(shù)器寬度為16位，可以實(shí)現(xiàn)的計(jì)時(shí)范圍為0~65535個(gè)機(jī)器周期。定時(shí)器模式3的工作原理如下：

　　首先，將定時(shí)器的計(jì)數(shù)器初始化為0，并設(shè)置一個(gè)定時(shí)器初值TH0和TL0。這兩個(gè)值分別表示計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到65536時(shí)，將自動(dòng)重新加載的高8位和低8位初值。

　　定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器達(dá)到上限65536，然后自動(dòng)重新加載TH0和TL0的值，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)，直到定時(shí)器停止工作。

　　如果設(shè)置了定時(shí)器中斷使能，當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，會(huì)觸發(fā)定時(shí)器中斷，并執(zhí)行中斷處理函數(shù)。

　　定時(shí)器模式3與定時(shí)器模式1的區(qū)別在于，定時(shí)器模式3使用的是定時(shí)器0，而模式1使用的是定時(shí)器1。另外，在定時(shí)器模式3中，使用的是不同的寄存器TH0和TL0來(lái)存儲(chǔ)計(jì)數(shù)器初值和重新加載值。定時(shí)器模式3適用于需要較長(zhǎng)計(jì)時(shí)時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景，由于計(jì)數(shù)器寬度為16位，可以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)65535個(gè)機(jī)器周期的計(jì)時(shí)范圍，約為8.19ms。同時(shí)，在定時(shí)器模式3中，可以通過(guò)設(shè)置TH0和TL0的值來(lái)靈活地控制計(jì)時(shí)范圍，從而適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求。

　　定時(shí)器模式0：8位自動(dòng)重載定時(shí)器模式。使用定時(shí)器0，計(jì)數(shù)器寬度為8位，計(jì)時(shí)范圍為0~255個(gè)機(jī)器周期。在該模式下，定時(shí)器的初值被寫(xiě)入TH0寄存器中，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到255時(shí)，自動(dòng)重新加載初值，循環(huán)計(jì)數(shù)。適用于計(jì)時(shí)較短的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式1：16位自動(dòng)重載定時(shí)器模式。使用定時(shí)器1，計(jì)數(shù)器寬度為16位，計(jì)時(shí)范圍為0~65535個(gè)機(jī)器周期。在該模式下，定時(shí)器的初值被寫(xiě)入TH1和TL1寄存器中，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到65535時(shí)，自動(dòng)重新加載初值，循環(huán)計(jì)數(shù)。適用于計(jì)時(shí)較長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式2：8位PWM輸出模式。使用定時(shí)器0，計(jì)數(shù)器寬度為8位，計(jì)時(shí)范圍為0~255個(gè)機(jī)器周期。在該模式下，可以通過(guò)設(shè)置TH0和TL0的值來(lái)控制PWM輸出的頻率和占空比。適用于需要生成PWM信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　定時(shí)器模式3：16位自動(dòng)重載定時(shí)器模式。使用定時(shí)器0，計(jì)數(shù)器寬度為16位，計(jì)時(shí)范圍為0~65535個(gè)機(jī)器周期。在該模式下，定時(shí)器的初值被寫(xiě)入TH0和TL0寄存器中，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到65535時(shí)，自動(dòng)重新加載初值，循環(huán)計(jì)數(shù)。與定時(shí)器模式1相似，但使用的是定時(shí)器0，適用于計(jì)時(shí)較長(zhǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　不是必須要搭配中斷函數(shù)使用定時(shí)器，但是在實(shí)際應(yīng)用中，常常使用定時(shí)器與中斷函數(shù)相結(jié)合的方式，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)器功能的更加精確和高效。

　　使用中斷函數(shù)可以讓處理器在定時(shí)器計(jì)時(shí)完成后及時(shí)響應(yīng)，執(zhí)行相應(yīng)的處理操作。同時(shí)，在中斷服務(wù)程序中可以進(jìn)行其他操作，如數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)切換等，提高系統(tǒng)的效率和靈活性。

　　當(dāng)然，如果不需要對(duì)定時(shí)器計(jì)時(shí)完成后進(jìn)行及時(shí)響應(yīng)的處理，也可以不使用中斷函數(shù)，而是采用查詢(xún)的方式讀取定時(shí)器計(jì)數(shù)器的值來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。但這種方式可能會(huì)占用過(guò)多的CPU時(shí)間，并且不能及時(shí)響應(yīng)計(jì)時(shí)完成事件，導(dǎo)致計(jì)時(shí)不夠精確。

　　編寫(xiě)中斷函數(shù)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

　　中斷函數(shù)必須是短小精悍的，不能執(zhí)行過(guò)長(zhǎng)的代碼。因?yàn)橹袛嗪瘮?shù)是在中斷發(fā)生時(shí)被調(diào)用，如果執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)影響主程序的運(yùn)行。

　　中斷函數(shù)中不能使用被中斷的寄存器。在中斷發(fā)生時(shí)，CPU會(huì)自動(dòng)將相應(yīng)的寄存器壓入堆棧保存，當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完成后，CPU會(huì)自動(dòng)將寄存器彈出恢復(fù)原值。如果在中斷服務(wù)程序中修改了被中斷的寄存器，可能會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)。

　　中斷函數(shù)中要盡量避免使用浮點(diǎn)運(yùn)算和復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些操作需要較長(zhǎng)的執(zhí)行時(shí)間，可能會(huì)導(dǎo)致中斷響應(yīng)時(shí)間變慢。

　　中斷函數(shù)中要注意對(duì)共享變量的保護(hù)，避免出現(xiàn)多個(gè)任務(wù)同時(shí)訪問(wèn)同一共享資源的情況，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出錯(cuò)或死鎖。

　　中斷函數(shù)中要注意對(duì)其他中斷的響應(yīng)。如果系統(tǒng)中存在多個(gè)中斷源，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，避免低優(yōu)先級(jí)的中斷被高優(yōu)先級(jí)的中斷所屏蔽。

　　審核編輯：湯梓紅

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