实验九定时器实验
一、知识准备
单片机中的定时器和计数器其实是同一个物理的电子元件,只不过计数器记录的是单片机外部发生的事情(接受的是外部脉冲),而定时器则是由单片机自身提供的一个非常稳定的计数器。
1.定时器的工作频率
单片机外接的是11.0592MHz，所以单片机内部的工作频率(时钟脉冲频率)是11.0592MHz/12=0.9216条指令/微秒;也就是说,晶振振荡一次,就会给单片机提供一个时钟脉冲,花费的时间是0.9216微秒,此时,CPU会执行一条指令,经历一个机器周期;即:1个时钟脉冲=1个机器周期=0.9216微秒=1条指令;。
1.1定时器的结构
单片机的两个定时器T0和T1分别都由两个特殊功能寄存器组成;T0由特殊功能寄存器TH0和TL0构成,而T1则是由TH1和TL1构成;
作为定时器使用时,定时器计数8051单片机片内振荡器输出经过12分频后的脉冲个数,即:每个机器周期使定时器T0/T1的寄存器值自动累加1,直到溢出,溢出后继续从0开始循环计数;所以,定时器的分辨率是时钟振荡频率的1/12;
1.2定时器的工作模式
除了可选择定时器和计数器的这两种工作方式外,每个定时器/计数器都有4种工作模式；在模式0、1和2时,T0和T1的工作模式相同；在模式3时,两个定时器/计数器的工作模式不同;
（1）工作模式0:
由TL0的低5位和TH0的全部8位共同构成一个13位的定时器/计数器;定时器/计数器启动后,定时或计数脉冲个数加到TL0上,从预先设置的初值(时间常数)开始累加,不断递增1;当TL0计满后,向TH0进位,直到13位寄存器计满溢出;溢出时,定时器/计数器硬件会自动地把13位的寄存器值清0,中断标记TF0置1;如果需要进一步定时/计数,需要使用相关指令重置时间常数,并把定时器/计数器的中断标记TF0置0;工作模式0的结构如下图:
（2）工作模式1:
模式1与模式0几乎完全相同,唯一的区别就是,模式1中的寄存器TH0和TL0共同构成的是一个16位定时器/计数器来参与操作,因此比模式0中的定时/计数范围更大;工作模式1如下图所示：
?
（3）工作模式2:
这种模式又称为自动再装入预置数模式;当定时器/计数器的寄存器TH0/TL0的值溢出时,定时器/计数器硬件设备会自动把寄存器TH0/TL0的值清0,以重新开始操作;但是有时候,我们的定时/计数操作是需要多次重复定时/计数的,如果溢出时不做任何处理,那么,在第二轮定时/计数时就是从0开始定时/计数了,而这并不是我们想要的;所以,要保证每次溢出之后,在重新开始定时/计数的操作是我们想要的,那就要把预置数(时间常数)重新装入某个地方;而重新装入预置数的操作是硬件设备自动完成的,不需要人工干预所以,这种工作模式就叫自动再装入预置数方式;既然需要重新装入预置数,那么预置数就必须要存放在某个地方,才能保证重装操作成功;在工作模式2中,把自动重装入的预置数存放在定时器/计数器的寄存器的高8位中,也就是存放在TH0中,而只留下TL0参与定时/计数操作;显然,定时/计数的方位小了很多;
注:这个工作模式常用于波特率发生器(串口通讯),T1工作在串口模式2;用于这种方式时,定时器就是为了提供一个时间基准;计数溢出之后,不需要做太多的事情,只做一件事就可以,就是重新装入预置数,再开始重新计数,而且中间不需要任何延时;工作模式2的结
构如下图所示：
?
工作模式3: 由于定时器/计数器T1没有工作模式3,如果把定时器/计数器T0设置为工作模式3,那么TL0和TH0将被分割成两个相互独立的8位定时器/计数器；工作模式3的结构如下图:
1.3定时器/计数器的定时/计数范围
工作方式0——13位定时器/计数器工作模式,最多可计数2的13次方次,即:8192次,[0,8191];
工作方式1——16位定时器/计数器工作模式,最多可计数2的16次方次,即:65536次,[0,65535];
工作方式2——8位定时器/计数器工作模式，计算次数最多为2^8,即256，,[0,255];
工作方式3——8位定时器/计数器工作模式，计算次数最多为2^8,即256，,[0,255];
预置数的计算公式:预置数=最大值-需要计数的次数;
1.4定时器/计数器的寄存器
2.接口芯片
74HC595具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器有相互独立的时钟。数据在SH_CP（移位寄存器时钟输入）的上升沿输入到移位寄存器中，在ST_cp（存储器时钟输入）的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7’）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。三态。将串行输入的8位数字，转变为并行输出的8位数字，例如控制一个8位数码管，将不会有闪烁。
下表说明了74HC595芯片的引脚功能。
Q0--Q7 8位并行数据输出， GND 地 Q7 串行数据输出 MR 主复位（低电平） SHCP 移位寄存器时钟输入 STCP 存储寄存器时钟输入 OE 输出有效（低电平） DS 串行数据输入 VCC 电源 接口电路图如下，可以看到74HC595接了8个LED，定时器。DS(SDI)为引脚P4.0，STCP(RCLK)为引脚P4.1，SHCP(SRCLK)为引脚P4.2，
图1-1
图1-2
二、实验实验实验实验
图1-5
进入目录obj，选择需要下载的hex文件打开；关闭电源→点击下载/编辑→打开电源,程序开始下载，出现下图则操作成功
图1-6
七、实验
（1）思考题1定时器工作需要哪些条件？
（2）思考题《单片机原理技术》实验九
《单片机原理技术》实验九
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Android系统移植环境搭建实验例程
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