51单片机定时器_计数器

定时／计数器的结构
１.定时和计数的原理
（1）计数
单片机是对脉冲个数计数，计数器
定时／计数器的实质是在处置每基接收础到上一个的脉加冲，１计数计值数加1，
器（１６位），
当接收满65535个脉冲后，再 来一个脉冲，计数值清0表明 这一轮计数结束，同时将标
志位TF0或TF1置1。
16位定时/计数器的计数容量是65536
方式。 TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了
T0、T1的状态。
单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。
定时器/计数器控制寄存器TCON
低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下： (1) TF1、TF0——计数溢出标志位 (2) TR1、TR0——计数运行控制位 1：启动定时器/计数器工作 0：停止定时器/计数器工作
要装入的计数器初值 CI= 2n －T·fosc/12。 例如：已知晶振的频率为 6 MHz，要求定时为2 ms，则 当为方式0时，应装入的计数初值为； 8192－2×3 10 ×6×6 10 /12 = 8192-1000 = 7192
定时时间常数初值X：
方式0
X=8192-T(fosc/12)
四、方式3
方式3只有定时/计数器T0才有，当M1M0两位为11时，定时/计数器 T0工作于方式3，定时/计数器T0被分为两个部分TL0和TH0，其中， TL0可作为定时/计数器使用，占用T0的全部控制位：GATE、C/T、 TR0和TF0；而TH0固定只能作定时器使用，对机器周期进行计数， 这时它占用定时/计数器T1的TR1位、TF1位和T1的中断资源。
定时/计数器的结构
单片机内部的16位定时／计数器由高8位和低8位两个寄存 器组成： T0由TH0和TL0组成， T1由TH1和TL1组成，
定时／计数器的计数值就存放在这里面。定时/计数器T1的 结构与T0相同。
定时器/计数器的控制寄存器 TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作
X=8192-N 例如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为7192，转换成二进 制数为1110000011000B，则TH0=11100000B，TL0=00011000B。
工作方式0为13位的计数器 ，C/T* 位决定工作模式：
0：开关打在上面，为定时器工作模式；
1：开关打在下面，为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4 、P3.5引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时， 计数器加1。
0
1
方式1，16位定时器/计数器。
1
0
方式2，8位常数自动重新装载
11
方式3，仅适用于T0，T0分成
两个8 位计数器，T1停止计数。
(3) C/T*——计数器模式和定时器模式选择 位
0：定时器模式。 1：计数器模式。
定时/计数器的工作方式
一．方式0
方式0是13位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的13次幂，等 于8192。如计数值为N，则置入的初值X为：
89C51 单片机原理及应用
89C51单片机 定时器/计数器
单片机的定时／计数器
单片机应用系统中定时计数的需求： 如用单片机控制的打铃器、空调的定时开关、啤酒自动生产
线上对酒瓶的计数装置等。 89C51单片机片内的定时/计数器： 两个１６位可编程的定时／计数器：T0和T1，都能定时和对
外部事件进行计数。 此外，T1还可以作为串行接口的波特率发生器。
GATE位：决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是 TRx和INTx*引脚两个条件。
（1）0：A点是否计数,仅取决于TRx的状态。
（2）1：B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件 来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。
二、方式1
方式1是16位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的16次幂， 等于65536。如计数值为N，则置入的初值X为：
方式1
X=65536-T(fosc/12)
方式2、方式3 X=256-T(fosc/12)
其中T是需要定时的时间，单位是微秒；fosc是晶振
计数时间常数X：
方式0
X=8192-S
方式1
X=65536-S
方式2、方式3 X=256-S
说明：式中S是需要计数的次数
定财器／计数器初始化步骤
1）确定工作方式：把工作方式控制字写入到TMOD中； 2）设置定时或计数的初值：根据问题要求，求出定时或计 数的初值，写入到寄存器THO、TLO或THI、TLI中。 3）如果需要中断，使定时器中断允许位ET0或ETI置位， 如果要求中断嵌套，还应设置相应的中断优先级，然后置 位EA，使CPU开放中断；如果不需要中断，仅以软件方式 对计数器溢出标志TFO或TFI进行查询，则可略去此步骤； 4）启动定时器／计数器：将 TRO或 TRI置 1即可启动定时 器／计数器。
X=65536-N 如定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为655361000=64536，转换成二进制数为1111110000011000B，则 TH0=11111100B，TL0=00011000B。
三．方式2
方式2，16位的计数器只用了8位来计数，用的是TL0（或TL1）的 8位来进行计数，而TH0（或TH1）用于保存初值。当TL0（或TL1） 计满时则溢出，一方面使TF0（或TF1）置位，另一方面溢出信号又会 触发三态门，使三态门导通，TH0（或TH1）的值就自动装入TL0（或 TL1）。 TLX作为常数缓冲器，当TLX计数溢出时，在置“1”溢出标志
定时器/计数器的编程和应用
4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0是为 兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用 方式0，而采用方式1。
方式1应用
例1 假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周 期为2ms的方波，如图所示。
方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每 1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对 P1.0取反。
2．T0工作在方式3下T1的各种工作方式
当T1用作串行口的波特率发生器时， T0才工作 在方式3。
T0处于方式3时， T1可定为方式0、方式1和方 式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要 中断的场合。
定时器/计数器对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，
例如选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。 输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。
工作方式控制寄存器TMOD
8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。
（1）GATE——门控位
0：以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。
1：用外中断引脚(INT0*或INT1*)上的高电平和TRX来启动 定时器/计数器运行。
（2）M1、M0——工作方式选择位
M1 M0
工作方式
00
方式0，13位定时器/计数器。
定时器的定时时间长短与系统时钟和定时器初值有关。
说明 1. 当定时／计数器用作计数器时，通过引脚P3.4、P3.5
对外部输入脉冲计数。 2 . 定时／计数器T0(T1)启动运行后，会按设定的工作方
式独立进行计数，不再占用CPU时间。当计数器T0(T1)计 满溢出时，TF0(TF1)置1，向CPU发出中断请求信号。
对于方式 0，n= 13；即初值=8192-X 对于方式 1，n= 16；即初值=65536-X 对于方式 2和方式 3，n=8；即初值= 256-X
2）定时初值计算
定时就是定时间，假设晶振频率为f，定时时间为T，对 应的计数值为X，此时计数器是将系统时钟12分频后作为 计数脉冲，则以下等式成立。
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工作方式3相当于增加一个附加的8位定时器/计数器，从 而具有3个定时器/计数器。
只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3，
T1方式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串 行口波特率产生器）。
1．工作方式3下的T0
T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0 。TL0使用T0的状态 控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定为一个8位定时器 （不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位 TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。
计数器的道理是一样的，只要用预置数的方法先在计数 容器内存入一个初值 ，如我们要计100，那就存入65436， 只要再来100个脉冲，就刚好会溢出，引发中断。
定时器初值的设置
在时钟频率为12MHz的情况下，每个时钟脉冲是1微 秒，则计满65536个脉冲需65.536毫秒，如要定时10毫秒 则存入初值55536，（10毫秒是10000微秒，需计数 10000个脉冲）。可见，
定时器／计数器初值计算
定时器／计数器用于定时或计数时，必须按照需要给计数 器设置初值。定时器／计数器在计数初值的基础上以加1 的方式进行计数，在计数器从全1变为全0时，将自动产生 溢出中断请求。
（1）计数初值计算 假设要计数的值为X，由于计数器是加工计数器，所以
定时器／计数器的初值为 2n －X： 其中n的值依赖于工作方式，
定时/计数器的控制寄存器TCON
TCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 (88H) TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
其中： TF1：定时/计数器T1的溢出标志位，当定时/计数器T1计满时，由 硬件使它置位，如中断允许则触发T1中断。进入中断处理后由内部硬 件电路自动清除。 TR1：定时/计数器T1的启动位，可由软件置位或清零，当TR1=1时 启动；TR1=0时停止。
（2）定时 单片机内部的计数器用作定时器时，是对标准的 时钟进行了计数，每来一个时钟脉冲，计数器加1， 只要保证计数脉计冲数的器如间何隔能作相为等定，时 则计数值就代表了 时间的流逝。 器使用呢？
单片机中的定时器和计数器其实是一个器件： 计数器：是对外部发生的事件进行计数， 定时器：是对单片机内部的标准时钟脉冲进行 计数。
定时/计数值的设置
16位定时／计数器计满65536个脉冲时，也会发生溢出。
定时／计数器溢出后标志位TF0（或TF1）由0变1，由此能 够引发定时中断（在中断定时方式下），这就像定时的时间一 到，闹钟就会响一样。
如果采用12ＭＨｚ的晶振，对应的脉冲周期是１微秒，计 满65536个脉冲所对应的时间就是65.536ms。
M1
M0
工作方式
方式说明
0
0
0
13位定时/计数器
0
1
1
16位定时/计数器
1
0
2
8位自动重置定时/计数器
1
1
3
两个8位定时/计数器（只有T0有）
C/T：定时或计数方式选择位，当C/T=1时工作于计数方式；当C/T=0 时工作于定时方式。 GATE：门控位，用于控制定时/计数器的启动是否受外部中断请求信号 的影响。
如图所示，图中Tcy为机器周期。
定时器/计数器的初始化
定时/计数器的方式寄存器TMOD
TMOD
D7
D6 D5 D4 D3
D2 D1 D0
(89H)
GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
←
定时器1
→←
定时器0
→
其中： M1、M0为工作方式选择位 ，用于对T0的四种工作方式，T1的三 种工作方式进行选择，选择情况如下
(1)计算初值X 设初值为X，则有:
(216-X)×2×10-6=1×10-3 216-X=500 X=65036
T数F。X的同时，还自动的将THX中的初值送至TLX特，别使适TL合X从于初产值开生始比重较新计精 确的连续脉冲信号。
由于是8位的定时/计数方式，因而最大计数值为 2的8次幂，等于 256。如计数值为N，则置入的初值X为：
X=256-N 如定时/计数器T0的计数值为100，则初值为256-100=156，转换成 二进制数为10011100B，则TH0= TL0=10011100B。 注意: 由于方式2计满后，溢出信号会触发三态门自动地把TH0（或TH1） 的值装入TL0（或TL1）中，因而如果要重新实现N个单位的计数，不用 重新置入初值。
获得标准时间
由单片机的晶振经过12分频后得到。由于晶振的频率很准， 所以这个时钟脉冲的时间间隔也很准。当单片机采用12ＭＨ ｚ的晶振时，它提供给计数器的脉冲频率是１２ＭＨｚ／１ ２＝１ＭＨｚ，脉冲单脉周片 冲期机 是就内 如是部 何的 获１标 得微准 的秒时 呢。钟 ？
定时/计数器T0的结构示意图