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51单片机定时器1

介绍​

51单片机的定时器是其核心功能之一，用于精确计时、延时、计数等操作。定时器1（Timer 1）是51单片机中常用的定时器之一，广泛应用于各种嵌入式系统中。本文将详细介绍定时器1的工作原理、配置方法以及实际应用场景。

定时器1的基本原理​

定时器1是一个16位的定时器/计数器，可以通过软件配置为定时器模式或计数器模式。在定时器模式下，定时器1会根据单片机的时钟频率进行计数，从而实现精确的计时功能。在计数器模式下，定时器1会对外部脉冲信号进行计数。

定时器1的核心寄存器包括：

  • TH1：定时器1的高8位寄存器
  • TL1：定时器1的低8位寄存器
  • TMOD：定时器模式寄存器
  • TCON：定时器控制寄存器

定时器1的配置​

1. 设置定时器模式​

定时器1的工作模式由TMOD寄存器控制。TMOD寄存器的低4位用于配置定时器1的模式。常用的模式有：

  • 模式0：13位定时器/计数器
  • 模式1：16位定时器/计数器
  • 模式2：8位自动重装载定时器/计数器
  • 模式3：两个8位定时器/计数器

以下代码展示了如何将定时器1配置为模式1（16位定时器）：

c
TMOD = 0x10;  // 设置定时器1为模式1

2. 设置定时器初值​

定时器1的初值由TH1和TL1寄存器设置。初值的计算公式为：

初值 = 65536 - (所需定时时间 / 机器周期)

例如，假设单片机的时钟频率为12MHz，机器周期为1µs，如果需要定时1ms，则初值为：

初值 = 65536 - 1000 = 64536

将初值分别写入TH1和TL1寄存器：

c
TH1 = 0xFC;  // 高8位
TL1 = 0x18;  // 低8位

3. 启动定时器​

通过设置TCON寄存器的TR1位来启动定时器1：

c
TR1 = 1;  // 启动定时器1

4. 定时器中断​

定时器1溢出时会触发中断，可以通过设置IE寄存器的ET1位来使能定时器1中断：

c
ET1 = 1;  // 使能定时器1中断
EA = 1;   // 使能全局中断

在中断服务程序中，可以重新设置定时器初值并执行相应的操作：

c
void Timer1_ISR() interrupt 3 {
    TH1 = 0xFC;  // 重新设置初值
    TL1 = 0x18;
    // 执行定时任务
}

实际应用案例​

案例1：LED闪烁​

假设我们需要使用定时器1实现LED每隔1秒闪烁一次。以下是完整的代码示例：

c
#include <reg51.h>

sbit LED = P1^0;  // 定义LED引脚

void Timer1_Init() {
    TMOD = 0x10;  // 设置定时器1为模式1
    TH1 = 0xFC;   // 设置初值
    TL1 = 0x18;
    ET1 = 1;      // 使能定时器1中断
    EA = 1;       // 使能全局中断
    TR1 = 1;      // 启动定时器1
}

void Timer1_ISR() interrupt 3 {
    TH1 = 0xFC;  // 重新设置初值
    TL1 = 0x18;
    LED = ~LED;   // 翻转LED状态
}

void main() {
    Timer1_Init();
    while (1);    // 主循环
}

案例2：PWM信号生成​

定时器1还可以用于生成PWM信号，控制电机的转速或LED的亮度。以下是一个简单的PWM信号生成示例：

c
#include <reg51.h>

sbit PWM_OUT = P1^0;  // 定义PWM输出引脚

void Timer1_Init() {
    TMOD = 0x10;  // 设置定时器1为模式1
    TH1 = 0xFF;   // 设置初值
    TL1 = 0x00;
    ET1 = 1;      // 使能定时器1中断
    EA = 1;       // 使能全局中断
    TR1 = 1;      // 启动定时器1
}

void Timer1_ISR() interrupt 3 {
    TH1 = 0xFF;   // 重新设置初值
    TL1 = 0x00;
    PWM_OUT = ~PWM_OUT;  // 翻转PWM输出状态
}

void main() {
    Timer1_Init();
    while (1);    // 主循环
}

总结​

51单片机的定时器1是一个功能强大的工具，能够实现精确的计时、延时、计数等功能。通过合理配置定时器1的寄存器，可以满足各种嵌入式系统的需求。本文介绍了定时器1的基本原理、配置方法以及实际应用案例，希望能够帮助初学者更好地理解和应用定时器1。

附加资源与练习​

  • 练习1：修改LED闪烁案例中的定时器初值，使LED每隔500ms闪烁一次。
  • 练习2：尝试使用定时器1生成不同占空比的PWM信号，并观察LED的亮度变化。
  • 资源：参考51单片机的数据手册，了解更多关于定时器1的详细配置和高级功能。
提示

定时器1的配置和使用需要结合具体的应用场景，建议初学者多动手实践，逐步掌握其使用方法。