51單片機(jī)的簡(jiǎn)介——定時(shí)器、計(jì)數(shù)器

8051有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1，8052還有第三個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2，通過內(nèi)部編程都可以設(shè)定為內(nèi)部定時(shí)器和外部計(jì)數(shù)器。
1、方式寄存器TMOD
特殊功能寄存器TMOD是TO、T1的工作方式寄存器，其格式如下：

TMOD低四位為T0方式字段，高四位為T1方式字段。復(fù)位時(shí)TMOD的所有位置0。
（1）工作方式選擇位M1、M0
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，它們由M1、M0的取值決定，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖：

(2) 方式選擇位C/T
C/T=0為定時(shí)器方式，以fosc（晶振頻率）的12分頻作為計(jì)數(shù)信號(hào)，即每個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器加1。
C/T=1為計(jì)數(shù)器方式，以外部引腳（T0為P3.4，T1為P3.5）上輸入的脈沖為輸入信號(hào)，當(dāng)外部信號(hào)發(fā)生負(fù)跳變時(shí)加1，外部事件計(jì)數(shù)的最高頻率為fosc的1/24。
（3） 門控位GATE
當(dāng)GATE=1時(shí)，由外部中斷引腳INT0、INT1和內(nèi)部TR0、TR1位來啟動(dòng)定時(shí)器。當(dāng)INT0為高電平且TR0置位時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器T0。定時(shí)器T1的啟動(dòng)同T0。
當(dāng)GATE=0時(shí)，僅由TR0和TR1置位來啟動(dòng)定時(shí)器T0和T1。
2、控制寄存器TCON
特殊功能寄存器TCON的高4位存放著定時(shí)器的運(yùn)行控制和溢出標(biāo)志，低4位存放外部中斷的觸發(fā)方式控制位和鎖存外部中斷請(qǐng)求源。TCON的格式如下：

（1）定時(shí)器T0的運(yùn)行控制位TR0
TR0由軟件置位或者清0。當(dāng)門控位GATE=0時(shí)，TO計(jì)數(shù)器僅由TR0控制，TR0=1啟動(dòng)計(jì)數(shù)，TR0=0時(shí)停止。當(dāng)門控位GATE=1時(shí)，T0計(jì)數(shù)器由INT0和TR0共同控制，當(dāng)INT0=1且TR0=1時(shí)啟動(dòng)T0計(jì)數(shù)器。
（2）定時(shí)器T0溢出標(biāo)志位TF0
當(dāng)T0溢出時(shí)TF0=1,并向CPU申請(qǐng)中斷，CPU響應(yīng)中斷后由硬件將TF0清0，也可以由軟件查詢方式將TF0清0。
（3）定時(shí)器T1的運(yùn)行控制位TR1
功能同TR0。
（4）定時(shí)器T1溢出標(biāo)志為TF1
功能同TF1。
（5）外部中斷源1（INT1、P3.3）中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE1
IE1=1時(shí)外部中斷源1正在向CPU請(qǐng)求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時(shí)由硬件將IE1清0（下降沿觸發(fā)方式）。
（6）外部中斷源1觸發(fā)方式選擇位IT1
IT1=0時(shí)外部中斷源1選擇電平觸發(fā)方式，當(dāng)輸入低電平時(shí)置位IE1；IT1=1時(shí)外部中斷源1選擇下降沿觸發(fā)方式，當(dāng)中斷源由高電平變低電平時(shí)置位IE1，向CPU請(qǐng)求中斷。
（7）外部中斷源0（INT0、P3.2)中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0
功能類同IE1。
（8）外部中斷源0觸發(fā)方式選擇位IT0
功能類同IT1。
3、定時(shí)器工作方式
如上所述，定時(shí)器有4種工作方式，它們由TMOD寄存器中的M1、M0兩位決定。注意：只有T0才有工作方式3。
（1）工作方式0
當(dāng)TMOD寄存器中的M1、M0為00時(shí)，定時(shí)器工作在方式0。下圖以定時(shí)器T1來示例說明：

計(jì)數(shù)時(shí)，TL1的低5位溢出后向TH1進(jìn)位，TH1溢出后將TF1置位，并向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。注意：在方式0時(shí)，TL1只用到了低5位，高3位內(nèi)容不定不能使用，控制邏輯計(jì)數(shù)的允許/禁止并不改變計(jì)數(shù)值。
（2）工作方式1
當(dāng)TMOD寄存器中M1、M0的值為01時(shí)，定時(shí)器工作于方式1。工作方式1和工作方式0的唯一區(qū)別在于，工作方式1可以實(shí)現(xiàn)16位計(jì)數(shù)，其它都和工作方式0相同。如果以定時(shí)器T1為例來圖示講解，可如下：

（3）工作方式2
當(dāng)TMOD寄存器的M1、M0位值為10時(shí)，定時(shí)器工作于工作方式2。方式2為自動(dòng)恢復(fù)初值的8位計(jì)數(shù)器，TL1作為8位計(jì)數(shù)寄存器，TH1作為8位計(jì)數(shù)常數(shù)寄存器，當(dāng)TL1溢出時(shí)，一方面將TF1置位，并向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，另一方面將預(yù)設(shè)在TH1中的常數(shù)重新裝入TL1，繼續(xù)計(jì)數(shù)。重新裝入不會(huì)影響TH1的內(nèi)容。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：

在方式2中通過改變TH1的值可以改變計(jì)數(shù)次數(shù)。
（4）工作方式3
方式3只適用于T0，此時(shí)T1停止計(jì)數(shù)。

4、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出率的計(jì)算
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在工作之前必須先設(shè)定計(jì)數(shù)初始值Ta。初值計(jì)數(shù)公式如下：

在給定時(shí)間t后，求初值的公式如下：

5、總結(jié)
對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器編程的步驟如下：
a、寫TMOD，設(shè)定工作方式、定時(shí)/計(jì)數(shù)方式、啟動(dòng)哪個(gè)定時(shí)器（開啟相應(yīng)的門控位GATE）；
b、將初值寫入對(duì)于寄存器；
c、定時(shí)器中斷開或關(guān)；
d、啟動(dòng)定時(shí)器，即向TCON寫入數(shù)據(jù)。