[讨论] 关于51定时器 工作模式2 的一些看法

一点看法，如果说的不对，请大家见谅，指正！！

 

51定时器 的 模式2 有个特点就是 不用重装初值，我的单片机课本上这么写着：

“每次计满溢出，寄存器（这里指的是TL0 和 TH0,当然还有 定时器1 的初值。）全部清零，下一次定时计数还要重新装入初值，这样不仅在编程时麻烦，且影响定时时间精度。”

                     ——这本书，是我们老师自己编写的课本，所以就不写出书目信息了。

 

而我们老师似乎还真是这么做的，在他编写的 实验手册 里，定时器的实验，他还是这么做的。

1秒钟的定时，他把初值设为 100个机器周期，然后软件计数1万次。

 

做实验的时候我没留意，这两天在编一个类似的程序时，我学习了这个思路，但我却发现，这个思路，在大多数情况下，恰好没有 他所说 的这两个优点：编程简单，定时精度高。

 

我们就以这个1秒钟的定时来分析一下吧：

 

首先，因为要软件计数10000次，所以这个计数初值需要两个8位单元存储，就是高低位。（这是麻烦的根源。）

而在中断中，我们需要不断地减1，但是因为，这是高低两位，涉及到低位为0要借高位，所以，不仅麻烦，同时增加了中断程序的执行周期。

我们的实验是这么干的：

      下面的HIGH是计数初值的高8位；   

       LOW是计数初值的低8位，这里我没有实际试一下在编程中用这两个字，因为它们好像是关键字。

       这里只是为了明确意义。  

TIMER EQU  10000

HIGH   EQU   30H

LOW    EQU   31H          

-----------------------------           

             MOV   A，  LOW；  (2)

            JNZ   GOON;            (2)

            DEC  HIGH;              (2)

GOON:

            DEC  LOW；            (2)

            MOV  A, LOW;          (2)

            ORL   A, HIGH;         (2)

            JNZ    EXIT;              (2)

            MOV  HIGH,#HIGH(TIMER);    (3)

            MOV  LOW,#LOW(TIMER);     (3)

   EXIT:RETI;                                        (1)

 

 

  每句代码后括号里的数字，是以MCS-51标准查到的 相应代码的指令周期。

  也就是说，在中断程序中，要完成计数这一部分的功能，它就需要攻击16个指令周期（最后一次，加重装计数初值，是22个）。

  

   我们知道，定时过程是这样的：定时器完成0到255个机器周期的定时时间，然后进入中断，完成一次计数，然后进入下一个计数循环，也就是说，在这个过程中，我们往往忽略了一个重要的问题——中断程序的执行周期也在每一次计数的执行时间里，也就是说，我们每次定时器定时100个机器周期，但执行起来，实际是100+。

   而且，对于 定时模式2 ，因为最大定时只有255个，也就是说，上述这个计数的方法，我们耗掉了22个，这里的定时误差就已经达到了10%。

  另外，进了中断，我们可能还要完成别的功能，这就意味着误差会更大。

   最核心的问题仍然是 最大定时个数太少，只有255个，只要有20个执行周期就可以达到10%左右，可是，20个执行周期意味着什么呢？

  意味着10来条指令，这是很有限的。

 

  前面说过，分成高低两位的计数初值是麻烦的根源，前面说的是它占用了不少的实现计数功能的执行周期以外，它还很麻烦：

   因为最大定时初值只有255个，一般我们取250个吧，（4×250=1000）

   所以，对于一般的定时要求，比如1秒钟，我们的计数初值就要4000，如果时间再长点，可能要用到三个8位，那事情会更麻烦，而且误差也会更大。

   当然，今天我想起了一个以前看到的别的方法，比如说，定时5秒，做一个1秒钟的定时子程序（就是上面的那个程序作为子程序）。

   然后用DJNZ 循环计数，这样的话，虽然可能还是用3个8位，但是误差还是跟用两位计数初值一样。但是，到底是麻烦。

 

   而用定时模式1，我们也来算一算，我们会发现，这个方法简单，而且定时精度其实要比模式2更好：

    这时，中断程序中的计数很简单：

 

这里TIMER是定时初值，一般我取50毫秒，5万

----------------------------

    DEC   R0;                                            （2）

    MOV   A,R0;                                         （1）

    JNZ   EXIT;                                          （2）

 //MORE CODE FOR OTHER FUNCTION;

    MOV  TL0,#LOW(TIMER);                  （3）

    MOV  TH0,#HIGH(TIMER);                 （3）

EXIT:RETI;                                              （1）

 

 这里，总共只有6个机器周期，（在满一秒后，是12个机器周期）。

就算是12个周期，重要的事实是，每次的定时长度是50000个周期，相比而言，只有万分之6的误差。

 

同样的，它对于 中断程序 的执行周期也不像 模式2 那样敏感。前面说过，只有20个机器周期，就可以引起10%左右的误差，而在模式1里，500个执行周期，也才引起1%的定时误差，500个机器周期，至少也是500/3=167条指令。

 

因此我想这么总结一下：

在定时长度较小（至少小于65535个机器周期吧。否则就得高低两位计数初值。）

另外，中断程序还要比较小。这种情况下，使用模式2，会比较方便，引起的定时误差也不大。

 

但是，大家是否觉得这两个条件比较苛刻呢？

其实，仔细想想

模式1也就是要重装初值，也就是两条指令，六个执行周期，而且是50000个周期之后，才多了这6个执行周期，你真的那么介意吗？

 

 

  

 

[ 本帖最后由 辛昕 于 2010-6-2 11:56 编辑 ]

定时中断设定时钟的基数，可产生定时的脉冲，用这个脉冲加减变量可以得到控制需要的定时。我是这样处理的。

这是我做的一秒定时，晶振用11.0592MHz。
main:                                                        mov tmod,#22h        ;设置定时器工具模式（定时器0、1均工作于模式2，自动重装方式）
                                mov th1,#00
                                mov tl1,#00
                                                                mov r1,#200
                                                                mov r2,#18

其它程序略

time1_INT:               
                                djnz r1,back_time1_int
                                mov r1,#200
                                djnz r2,back_time1_int
                                mov r2,#18
                                                                                  其它处理程序。
                                         reti
关于“这里，总共只有6个机器周期，（在满一秒后，是12个机器周期）。”这个问题，你是一次有6个误差，多了以后就会产生累计误差。还有如果中断不能及时响应，那么误差就会更多。自动重装的话即使你没有及时响应的话也没关系，它会自动帮你重装。

当然，中断里的程序不要做得太长，否则就会产生“掉包”。

[ 本帖最后由 huchuan987 于 2010-6-8 00:08 编辑 ]

回复 沙发 Lostsun 的帖子

你说的这个，是基本方式。
而我讨论的重点是在 这个基本方式上，对比不同定时长度下，如何选择四种模式中的哪一种，使程序更简便，更精准。

LS这个，，怎么回事？
他做什么了？

回复 5楼 two0426 的帖子

第一次发现这么帅的帖。。。

怎么看着...... 本帖最后由 ahshmj 于 2014-6-12 09:29 编辑

心仪同学，你对51单片机工作模式2理解的想法和思路不符合单片机实际工作思路。

首先可以确定的是，TIME工作模式2自动重装初值不会因为你在TIME中断中执行程序时间的长短而影响定时精度，除非你在TIME中断中所执行的指令时间超过了TIME的一次定时周期，那定时就不准了。

我们知道，从定时时间“到”开始，到进入定时中断虽然需要3~8个机器周期，但没关系，只会导致这一次和那一次两次中断时间不准，但是若干次定时器中断周期的平均值还是非常准的。另外，正如你说的，在中断中执行了那么多条指令，也没有关系，因为在执行定时器中断中的指令的时候，定时器仍然在计数，所以这也不影响定时时间。总的定时误差就是这3~8个机器周期，这一次是3到8个，下一次也是3~8个，那么这一次的第8个和下一次的第8个之间的时间差正好就是你设定的计时周期。所以，除了第一次终端有误差3~8，以后大家都3~8反而没有误差了。

用汇编和C编写程序都不会有误差，误差只发生在第一次定时周期内。

这么说吧，如果你的晶振精确度很高，假设一丁点儿误差也没有，那么采用定时器方式2定时工作10年也不会误差1mS的。

定时器方式2唯一不好的就是要频繁的产生中断，这不适合低功耗工作，但是定时精准度却仅仅取决于晶体振荡器的精确度。


可能我没有向你解释的很清楚或者还不能理解，但是你只要相信我说的就可以了。我也知道没有被说服之前很难被承认。那就当这是老人言吧。
相信我。

不过你的这个汇编程序看不懂，为什么有一条
            ORL   A, HIGH;

学习了，还没考虑这么多。只知道用定时器方式2精度高。没注意其他问题

嗯，这就是为毛我现在挺喜欢用库来开发的原因，底层的东西我真的不想自己去作孽了~