定时/计数器的功能

MCS-51单片机内共有两个可编程的定时/计数器T0和T1。它们都是十六位加法计数器结构，分别由TH0、TL0和TH1、TL1四个8位计数器组成，每个定时／计数器都具有定时和计数两种功能。

计数功能

对外来脉冲进行计数。计数脉冲的输入端来自单片机的两个信号引脚T0（P3.4）和T1(P3.5）外部输入的脉冲在负跳变时有效，计数脉冲的频率最高为振荡频率的1/24。

定时功能

定时功能也是通过计数器的计数来实现的，不过这时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲。因此，计数频率为振荡频率的1/12。这样，不但可以根据计数器的预置值计算出定时时间，也可以反过来按定时时间的要求，计算出计数器的预置值。

与定时/计数器有关的寄存器

定时器控制寄存器（TCON）

该寄存器既参与中断控制又参与定时控制。其主要功能是：定时器在溢出时，设定标志位(TFx)，并控制定时器的运行或停止等(TRx)。

8F   8E   8D   8C   8B   8A   89   88

TF1  TR1  TF0  TR0  IE1  IT1  IE0  IT0

定时器方式寄存器(TMOD)

用于控制两个定时/计数器的工作方式,高4位定义T1,低4位定义T0,字节地址为89H。

格式:

GATE C/T  M1   M0   GATE C/T  M1   M0

  T1                   T0

GATE：门控位

GATE＝0，以运行控制位TRx启动定时器

GATE＝1，以外中断请求信号(INT1或INT0)启动定时器。

C/T：定时或计数方式选择位:

C/T＝0，定时工作方式

C/T＝1,计数工作方式。

M1M0：工作方式选择位:

M1M0＝00，方式0：13位计数（TL0-4、TH0-7)

M1M0＝01，方式1：16位计数

M1M0＝10，方式2：8位计数,有自动装入功能。

M1M0＝11，方式3：T0分为两个8位计数器,TL0允许作为定时或计数方式,TH0只能作为定时方式

定时/计数器工作方式

方式0

方式0是13位结构的工作方式，其计数器由TH1的全8位和TL1的低5位构成。TL1的高3位弃之不用。

计数方式:计数值的范围为：1～8192（2^13）

定时方式:定时时间T的计算公式为：

T＝(2^13－计数初值x)晶振周期/12

或 T＝(2^13－计数初值x)机器周期

启动的条件是：（TRx=1) AND (GATE=0 OR INTx=1)

方式0应用举例:

设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用定时器1以方式0产生周期为500us的方波，并由P1.0输出。以查询或中断方式完成。

解：

计算定时初值x

欲产生500us的方波,只需在P1.0端以250us为周期交替输出高低电平即可实现。为此,定时时间应为250us。晶振为6MHz,则1个机器周期为2us。

则: (2^13－x）*2uS＝250uS, x＝8067＝1111110000011B

即: TH1＝0FCH，TL1＝03H。

TMOD寄存器初始化

定时器1，M1M0=00H（方式0），C/T=0（定时），GATE＝0（以软件启动定时器），不用的位设定为0，最后得TMOD应初始化00H。

用TCON寄存器的TR1位来启动（＝1）或停止（＝0）定时器。

查询方式程序:

MOV TMOD,#00H  ；T1工作在方式0

SETB TR1       ；启动T1工作

LOOP: MOV TL1,#03H

      MOV TH1,#0FCH    ；置定时初值

WAIT: JNB TF1,WAIT     ；定时未到，循环等待

      CLR TF1          ；定时到，清TF1

      CPL P1.0         ；由P1.0输出，信号取反

      SJMP LOOP        ；循环输出方波

中断方式程序:

ORG  8000H

MOV  TMOD,#00H ;T1工作在方式0 

MOV  TL1,#03H

MOV  TH1,#0FCH    ;置定时初值

SETB EA           ;开中断

SETB ET1          ;允许T1中断

LOOP: SETB TR1    ;启动T1工作

WAIT: SJMP WAIT   ;等待中断

      AJMP LOOP

ORG  001BH        ;T1中断入口

LJMP SUB          ;跳至中断服务程序SUB

ORG  8100H        ;中断服务程序

SUB: CPL P1.0     ;输出信号取反

     MOV TL1,#03H

     MOV TH1,#0FCH ;重置定时初值

     RETI          ;中断返回

方式1

其逻辑电路和工作情况与方式０完全相同。所不同的只是组成计数器的位数为16位。

7    0    7    0

TL1       TH1      TF1

计数值的范围为： 1～65536（2^16）

定时时间的计算公式与方式0类似。即:

T＝(2^16－计数初值x)晶振周期/12

或 T＝(2^16－计数初值x)机器周期

方式2

方式2具有自动重新加载功能，即自动加载计数初值。该方式把16位计数器分为两部分，既以TL1作计数器，以TH1作预置计数器，初始化时把计数初值分别装入TL1和TH1中。

当计数溢出后，由预置寄存器TH1，以硬件方法自动给计数器TL1重新加载。

最大计数值只能到255。这种工作方式非常适用于循环定时或循环计数应用。

方式2应用举例:

设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用T0以方式2产生周期为200us的方波，并由P1.0输出。以查询或中断方式完成。

解：

计算计数初值x

晶振为6MHz，则1个机器周期为2us。则：

（2^8－x）*2＝100，x＝206＝CEH

即 TH0＝0CEH，TL0＝0CEH。

TMOD寄存器初始化

定时器0，M1M0=10H（方式2）,C/T=0（定时）， GATE＝0（以软件启动定时器），不用的位设定为0，最后得TMOD应初始化为02H。

用TCON寄存器的TR0位来启动（＝1）或停止（＝0）定时器。

查询方式程序:

MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2

MOV TL0,#0CEH 

MOV TH0,#0CEH ；置定时初值

SETB TR0      ；启动T0工作

WAIT: JNB TF0,WAIT  ；定时未到, 循环等待

      CLR TF0       ；定时到，清TF0

      CPL P1.0      ；由P1.0输出，信号取反

      SJMP WAIT     ；循环输出方波

中断方式程序:

MOV TMOD,#02H ；T0工作在方式2

MOV TL0,#0CEH

MOV TH0,#0CEH   ；置计数初值

SETB EA         ; 开中断

SETB ET0        ; 允许T0中断

LOOP: SETB TR0  ；启动T0工作

WAIT: SJMP $    ；等待中断

      CLR TF0   ；计数溢出标志位TF0清0

      AJMP LOOP

ORG  000BH      ;中断服务程序

     CPL P1.0   ;由P1.0输出，信号取反

     RETI       ;中断返回

方式3

在工作方式３下，T０被拆成两个独立的8位计数器。其中TL0既可以作计数器使用，又可以作定时器使用，其功能和操作方式与方式０或方式1完全相同。而TH0只能作8位定时器使用，并占用了T１的中断资源TR1和TF1。

如果T０已工作在方式3下，则T1只能工作在方式0－2下，用于任何不需要中断控制的场合，或用作串行口的波特率发生器。通常只有当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才被定义为方式３，以增加一个8位计数器。这时，只要设置好工作方式，T1便可自动运行。如要停止工作，只需送入一个把它设为方式3的控制字即可这时T1直接把溢出标志TF1送给串行口。