單片機教程十六:單片機定時器與計數(shù)器

一、計數(shù)概念的引入

從選票的統(tǒng)計談起：畫“正”。這就是計數(shù)，生活中計數(shù)的例程處處可見。例：錄音機上的計數(shù)器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等，再舉一個工業(yè)生產(chǎn)中的例程，線纜行業(yè)在電線生產(chǎn)出來之后要計米，也就是測量長度，怎么測法呢？用尺量？不現(xiàn)實，太長不說，要一邊做一邊量呢，怎么辦呢？行業(yè)中有很巧妙的辦法，用一個周長是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了。

二、計數(shù)器的容量

從一個生活中的例程看起：一個水盆在水龍頭下，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，過一段時間之后，水就會逐漸變滿。錄音機上的計數(shù)器最多只計到999….那么單片機中的計數(shù)器有多大的容量呢？8031單片機中有兩個計數(shù)器，分別稱之為T0和T1，這兩個計數(shù)器分別是由兩個8位的RAM單元組成的，即每個計數(shù)器都是16位的計數(shù)器，最大的計數(shù)量是65536。

三、定時

8031中的計數(shù)器除了能作為計數(shù)之用外，還能用作時鐘，時鐘的用途當(dāng)然很大，如打鈴器，電視機定時關(guān)機，空調(diào)定時開關(guān)等等，那么計數(shù)器是如何作為定時器來用的呢？

一個鬧鐘，我將它定時在1個小時后鬧響，換言之，也能說是秒針走了（3600）次，所以時間就轉(zhuǎn)化為秒針走的次數(shù)的，也就是計數(shù)的次數(shù)了，可見，計數(shù)的次數(shù)和時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的時間正好是1秒。

<單片機定時器記數(shù)器結(jié)構(gòu)>

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

四、溢出

讓我們再來看水滴的例程，當(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。這個時候如果再有一滴水落下，就會發(fā)生什么現(xiàn)象？水會漫出來，用個術(shù)語來講就是“溢出”。

水溢出是流到地上，而計數(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)生了變化就會引發(fā)事件，就象定時的時間一到，鬧鐘就會響一樣。至于會引發(fā)什么事件，我們下次課再介紹，現(xiàn)在我們來研究另一個問題：要有多少個計數(shù)脈沖才會使TF0由0變?yōu)?。

五、任意定時及計數(shù)的辦法 剛才已研究過，計數(shù)器的容量是16位，也就是最大的計數(shù)值到65536，因此計數(shù)計到65536就會產(chǎn)生溢出。這個沒有問題，問題是我們現(xiàn)實生活中，經(jīng)常會有少于65536個計數(shù)值的要求，如包裝線上，一打為12瓶，一瓶藥片為100粒，怎么樣來滿足這個要求呢？

提示：如果是一個空的盆要1萬滴水滴進(jìn)去才會滿，我在開始滴水之前就先放入一勺水，還需要10000滴嘛？對了，我們采用預(yù)置數(shù)的辦法，我要計100，那我就先放進(jìn)65436，再來100個脈沖，不就到了65536了嗎。定時也是如此，每個脈沖是1微秒，則計滿65536個脈沖需時65.536毫秒，但現(xiàn)在我只要10毫秒就能了，怎么辦？10個毫秒為10000個微秒，所以，只要在計數(shù)器里面放進(jìn)55536就能了。