單片機定時器/計數(shù)器基本原理

定時和計數(shù)是日常生活和生產(chǎn)中最常見和最普遍的問題。

定時器和計數(shù)器功能基本上都是使用相同的邏輯實現(xiàn)的，而且這兩個功能都包含輸入的計數(shù)信號，本質(zhì)上都是對脈沖計數(shù)。計數(shù)器用來計數(shù)并指示在任意間隔內(nèi)輸入信號（事件）的個數(shù)，而定時器則對規(guī)定間隔內(nèi)輸入的信號個數(shù)進行計數(shù)，用來指示經(jīng)歷的時間。

在單片機中，定時/計數(shù)器作定時功能用時，對機器周期計數(shù)（由單片機的晶體振蕩器經(jīng)過12分頻后得到），因每次計數(shù)的周期是固定的，所以根據(jù)它計數(shù)的多少就可以很方便的計算出它計數(shù)的時間。如圖1所示。

圖1 計數(shù)與定時二、溢出的基本概念

從一個生活中的例程看起：一個水盆在水龍頭下，水龍頭沒關(guān)緊，水一滴滴地滴入盆中。盆的容量是有限的，水滴持續(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，這就是“溢出”。

如果一個空的盆要1萬滴水滴進去才會滿，開始滴水之前可以先放入一部分水，叫做計數(shù)初值。如果現(xiàn)在要計數(shù)9000，那么可以先放入1000滴水，也就是計數(shù)初值為1000，再計數(shù)9000就可以溢出產(chǎn)生中斷。

單片機中通常采用計數(shù)初值的辦法，如果每個脈沖是1微秒，則計滿256個脈沖需時256微秒，如果現(xiàn)在要定時100微妙，只要在計數(shù)器里面先放進156，然后計數(shù)100就可以就可以溢出產(chǎn)生中斷了。如圖2所示。

實現(xiàn)定時或計數(shù)，主要有三種方法。

（1）軟件延時

軟件延時利用微處理器執(zhí)行一個延時程序段實現(xiàn)。因為微處理器執(zhí)行每條指令都需要一定時間，通過指令的循環(huán)實現(xiàn)軟件延時。軟件定時具有不使用硬件的特點，但卻占用了大量CPU時間。另外，軟件定時精度不高，在不同系統(tǒng)時鐘頻率下，執(zhí)行一條指令的時間不同，同一個軟件延時程序的定時時間也會不同。

（2）硬件定時

硬件定時采用數(shù)字電路中的分頻器將系統(tǒng)時鐘進行適當(dāng)分頻產(chǎn)生需要的定時信號，也可以采用單穩(wěn)電路或簡易定時電路（如常用的555定時器）由外接RC（電阻、電容）電路控制定時時間。這樣的定時電路較簡單，利用不同分頻倍數(shù)或改變電阻阻值、電容容值使定時時間在一定范圍內(nèi)改變。

（3）可編程的硬件定時

可編程定時器/計數(shù)器最大特點是可以通過軟件編程來實現(xiàn)定時時間的改變，通過中斷或查詢方法來完成定時功能或計數(shù)功能。這種電路不僅定時值和定時范圍可用程序改變，而且具有多種工作方式，可以輸出多種控制信號，具備較強的功能。

編輯：admin  最后修改時間：2018-05-08