一、晶振的工作原理
壓電效應(yīng)：
如圖所示，晶體振蕩器主要由引線構(gòu)成的電極和晶體片構(gòu)成。
當(dāng)我們在晶體兩電極外加電壓后，晶體會發(fā)生形變，反過來，如果外力使得晶體變形，兩極上又會產(chǎn)生電壓。
因此當(dāng)我們在晶體兩端施加一個交變電壓時，隨著電壓正負(fù)的改變，晶體交替形變，進而以一定的頻率發(fā)生諧振–單頻振蕩（振蕩頻率固定不變）。
二、晶體單頻振蕩產(chǎn)生時鐘脈沖
我們知道，脈沖信號是一個按一定電壓幅度、一定時間間隔連續(xù)發(fā)出的信號。
而我們的晶體振蕩器，既有電壓幅度–晶體兩端施加的電壓，又有時間間隔–振蕩頻率 f 的倒數(shù)作為周期。因此我們可以通過我們的晶體振蕩器產(chǎn)生一個穩(wěn)定的時鐘脈沖信號來為我們的單片機提供精準(zhǔn)計時。
三、單片機的時間單位
現(xiàn)在我們有了由晶體振蕩器產(chǎn)生的精準(zhǔn)時鐘脈沖，可以給我們的單片機計時了。但對于單片機來講，用我們所熟知的時分秒等計時單位來計時，并不合適。因此我們根據(jù)單片機的工作特性和原理，引入了時鐘周期、狀態(tài)周期、機器周期、指令周期幾個概念來作為我們單片機的時間單位。
1、時鐘周期
也叫振蕩周期或者晶振周期，即晶振的單位時間發(fā)出的脈沖數(shù)。如12Mhz晶振的時鐘周期為1/ f =1/12Mhz，也就是1/12微秒。
時鐘周期是計算機中最基本、最小的時間單位。
在8051單片機中把一個時鐘周期定義為一個節(jié)拍（用P表示），二個節(jié)拍定義為一個狀態(tài)周期（用S表示）
2、機器周期
計算機中，為了便于管理，常把一條指令的執(zhí)行過程劃分為若干個階段，每一階段完成一項工作。例如，取指令、存儲器讀、存儲器寫等，這每一項工作稱為一個基本操作。完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。51單片機中一個機器周期等于12個時鐘周期。
在標(biāo)準(zhǔn)的51單片機中，一般情況下，一個機器周期等于12個時鐘周期，也就是機器周期=12*時鐘周期，（上面講到的原因）如果是12MHZ，那么機器周期=1微秒。單片機工作時，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準(zhǔn)。
機器周期不僅對于指令執(zhí)行有著重要的意義，而且機器周期也是單片機定時器和計數(shù)器的時間基準(zhǔn)。例如一個單片機選擇了12MHZ晶振，那么當(dāng)定時器的數(shù)值加1時，實際經(jīng)過的時間就是1us，這就是單片機的定時原理。
3、指令周期
指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間，一般由若干個機器周期組成。指令不同，所需的機器周期數(shù)也不同。
對于一些簡單的的單字節(jié)指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執(zhí)行，不再需要其它的機器周期。
對于一些比較復(fù)雜的指令，例如轉(zhuǎn)移指令、乘法指令，則需要兩個或者兩個以上的機器周期
Part2 定時計數(shù)器
在我們的單片機中，說到時間就離不開上面所提的時鐘脈沖。而我們的定時計數(shù)器就是對這些脈沖進行計數(shù)，來進行時間計算的，本質(zhì)上我們的定時計數(shù)器是一個加1計數(shù)器，也就是每輸入一個脈沖，計數(shù)加一。
但要注意的一點是，定時器和計數(shù)器是兩個不同的功能單元。
定時器是由單片機自身提供的一個非常穩(wěn)定的計數(shù)器（晶振），接受的是內(nèi)部脈沖；
而計數(shù)器則不同，記錄的是單片機外部發(fā)生的事情，接受的是外部脈沖。
舉一個計數(shù)器的例子，方便大家理解，我現(xiàn)在讓我的計數(shù)器記錄我的一個獨立按鍵按下的次數(shù)，那它所接受的脈沖便是我們按鍵按下過程中產(chǎn)生外部脈沖。
這里需要注意的是，計數(shù)器自動加1需要檢測從1到0的下降沿，因此需要兩個計數(shù)周期，最高計數(shù)頻率為24晶振頻率。
由于不同型號的51單片機的定時器個數(shù)不同，下面以最基礎(chǔ)的8951單片機為例進行闡述
一、定時計數(shù)器的寄存器
說了這么多，那單片機具體應(yīng)該怎么使用呢，別急，咱們還得從最基本的寄存器開始看起。
首先我們來看一下定時計數(shù)器的定時方式寄存器–TMOD
GATE ：定時操作開關(guān)控制位，當(dāng)GATE=1時，INT0或INT1引腳為高電平，同時TCON中的TR0或TR1控制位為1時，計時/計數(shù)器0或1才開始工作。若GATE=0，則只要將TR0或TR1控制位設(shè)為1，計時/計數(shù)器0或1就開始工作。
C/T ：定時器或計數(shù)器功能的選擇位。C/T=1為計數(shù)器，通過外部引腳T0或T1輸入計數(shù)脈沖。C/T=0時為定時器，由內(nèi)部系統(tǒng)時鐘提供計時工作脈沖。
M1 M0：T0、T1工作模式選擇位
設(shè)置好方式，當(dāng)然還有具體的定時器控制寄存器–TCON
TF1：定時器T1溢出標(biāo)志，可由程序查詢和清零，TF1也是中斷請求源，當(dāng)CPU響應(yīng)T1中斷時由硬件清零。
TF0：定時器T0溢出標(biāo)志，可由程序查詢和清零，TF0也是中斷請求源，當(dāng)CPU響應(yīng)T0中斷時由硬件清零。
TR1：T1充許計數(shù)控制位，為1時充許T1計數(shù)（定時）。
TR0：T0充許計數(shù)控制位，為1時充許T0計數(shù)（定時）。
下面四個屬于中斷部分，這里不多做闡述。
IE1：外部中斷1請示源（INT1，P3.3）標(biāo)志。IE1＝1，外部中斷1正在向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時由硬件清“0”。
IT1：外部中斷源1觸發(fā)方式控制位。此位為1設(shè)置為底電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。
IE0：外部中斷0請示源（INT0，P3.2）標(biāo)志。IE0＝1，外部中斷1正在向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時由硬件清“0”。
IT0：外部中斷源0觸發(fā)方式控制位。此位為1設(shè)置為底電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。
二、我們來看一下定時器的4種工作模式
1、工作模式0：
由TL0的低5位和TH0的全部8位共同構(gòu)成一個13位的定時器/計數(shù)器，定時器/計數(shù)器啟動后，定時或計數(shù)脈沖個數(shù)加到TL0上，從預(yù)先設(shè)置的初值（時間常數(shù)）開始累加，不斷遞增1，當(dāng) TL0計滿后，向TH0進位，直到13位寄存器計滿溢出，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。并且定時器/計數(shù)器硬件會自動地把13位的寄存器值清0，如果需要進一步定時/計數(shù)，需要使用相關(guān)指令重置時間常數(shù)，并把定時器/計數(shù)器的中斷標(biāo)記TF0置0。
2、工作模式1：最常用的定時器工作模式
模式1與模式0幾乎完全相同，唯一的區(qū)別就是，模式1中的寄存器TH0和TL0共同構(gòu)成的是一個16位定時器/計數(shù)器來參與操作，因此比模式0中的定時/計數(shù)范圍更大
3、工作模式2： 工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。
這種模式又稱為自動再裝入預(yù)置數(shù)模式。有時候，我們的定時/計數(shù)操作是需要多次重復(fù)定時/計數(shù)的，如果溢出時不做任何處理，那么，在第二輪定時/計數(shù)時就是從0開始定時/計數(shù)了，而這并不是我們想要的。所以，要保證每次溢出之后，再重新開始定時/計數(shù)的操作是我們想要的，那就要把預(yù)置數(shù)（時間常數(shù)）重新裝入某個地方，而重新裝入預(yù)置數(shù)的操作是硬件設(shè)備自動完成的，不需要人工干預(yù)，所以這種工作模式就叫自動再裝入預(yù)置數(shù)方式。在工作模式2中，把自動重裝入的預(yù)置數(shù)存放在定時器/計數(shù)器的寄存器的高8位中，也就是存放在TH0中，而只留下TL0參與定時/計數(shù)操作。
這個工作模式常用于波特率發(fā)生器（串口通信），T1工作在串口模式2;用于這種方式時，定時器就是為了提供一個時間基準(zhǔn);計數(shù)溢出之后，不需要做太多的事情，只做一件事就可以，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開始重新計數(shù)，而且中間不需要任何延時。
4、工作模式3：
方式3只適用于定時/計數(shù)器T0，定時器T1處于方式3時相當(dāng)于TR1=0，停止計數(shù)由于定時器/計數(shù)器T1沒有工作模式3，如果把定時器/計數(shù)器T0設(shè)置為工作模式3，那么TL0和TH0將被分割成兩個相互獨立的8位定時器/計數(shù)器。
三、定時計數(shù)器初值的確定
1、計數(shù)器計數(shù)初值確定
計數(shù)初值C=模-X
注：模為選用定時方式的最大數(shù)值，如方式一的模為65536
2、定時器定時初值
定時初值C=[t/MC] 注： MC-- 機器周期，t預(yù)定時間
3、定時器不同方式初值
工作方式0:13位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的13次方次，即：8192次
工作方式1:16位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的16次方次，即：65536次
工作方式2:8位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的8次方次，即：256次，
工作方式3:8位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的8次方次，即：256次
4、定時計數(shù)器初值載入寄存器
TH0=（65536-9216）/256
TL0=（65536-9216）%256
四、定時計數(shù)器的具體使用
定時：定時計數(shù)器作為定時器使用，配置步驟如下：
1.模式設(shè)置，配置TMOD寄存器
2.定時器初值設(shè)置 假設(shè)10ms中斷
3.開定時器中斷
4.開總中斷
5.打開定時器
#include
sbit led=P1^0;
unsigned int flag;
void main()
{
TMOD=0x01;//1.模式設(shè)置，00000001，采用的是定時器0，工作與式1（M1=0，M0=1）。
TH0=(65536-10000)/256; //2.定時器設(shè)置，每隔10毫秒發(fā)起一次中斷。
TL0=(65536-10000)%256;
ET0=1; //3.開定時器0中斷
EA = 1; //4.開總中斷
TR0=1; //5.打開定時器
while(1)
{
if(flag==100)
{
led=~led;
flag=0;
}
}
}
void TIM0() interrupt 1 //中斷服務(wù)程序
{
TH0=(65536-10000)/256; //進入中斷要重新設(shè)置定時器處置，要注意。
TL0=(65536-10000)%256;
flag++;
}
計數(shù)：定時計數(shù)器作為計數(shù)器使用，配置步驟如下：
1.模式設(shè)置，配置TMOD寄存器。
2.開計數(shù)器中斷
3.開總中斷
4.打開計數(shù)器
通過這簡單的四步，我們就打開了一個計數(shù)器，可以對P3.4或者P3.5進行下降沿的脈沖計數(shù)，這里有一點要注意就是計數(shù)器可以不開中斷，這樣溢出時只是不會進去中斷服務(wù)程序。
計數(shù)器示例程序
#include
sbit led=P1^0;
sbit s=P3^4;
unsigned int count;
void main()
{
TMOD=0x05; //1.模式設(shè)置，00000101，采用的是計數(shù)器0，工作模式1（M1=0，M0=1）。
TH0=0; //計數(shù)器清零
TL0=0;
ET0=1; //2.開計數(shù)器0中斷
EA=1; //3.開總中斷
TR0=1; //4.打開計數(shù)器
led=1;
while(1)
{
count=(TH0<<8)|TL0;
if((count*10000)==50000)//按5下按鍵led狀態(tài)取反
{
led=0;
TH0=0XFF;
TL0=0XFF; //人為的讓計數(shù)器進入中斷
}
}
}
void TIM0() interrupt 1 //中斷服務(wù)程序
{
led=1;
TH0=0;
TL0=0;
}
