51单片机定时器的使用和详细讲解__特别是定时器2
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定时器的讲解和使用 有对定时器2的详细讲解
2021/10/10
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章节概述 很棒
8.1 概述 8.2 定时器T0和T1的结构 8.3 定时器工作模式 8.4 定时器T2
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8.1 概述
定时器是单片机的重要功能模块之一，在检测、 控制领域有广泛应用。
定时器常用作定时时钟，以实现定时检测、定 时响应、定时控制，并且可用于产生ms宽的 脉冲信号，驱动步进电机
在工作模式T 2中，(2定5 时-X 器6) 的T定c时y时间由下式确定：
只有T0可工 作于此模式
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模式2的结构图如图8-6所示。
8位加法 计数器
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图8-6 方式2结构图
初值寄 存器
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4.工作模式3 当T0M（T1M）=11时定时器设定为工作模式3，只有定
Tcy
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2.模式寄存器（TMOD）
TMOD用来选择定时器0、1的工作模式，低4位 用于定时器0，高4位用于定时器1，其组成如图 8-2所示。
T1
T0
00：模式0
方式 01：模式1 方式
选择
10：模式2 11：模式3
选择
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图8-2 模式寄存器组成
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3.控制寄存器（TCON）
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2.工作模式1 T0M（T1M）=01时定时器设定为工作模式1，此时
定时器0（定时器1）被设置为16位定时器。此时 TH0、TL0都是8位加法计数器。其他与工作方式0 相同。 定时器的定时时间
T(65-5X)3T 6cy
计数初始值
计数 2n 初 -定值 时时 (此 间 n 处 1)6 Tcy
专用硬件电路定时：可实现精确的定时和计数，但参数 调节不便。
可编程定时器／计数器：不占用CPU时间，能与CPU并行 工作，实现精确的定时和计数，又可以通过编程设置其 工作方式和其它参数，因此使用方便。
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定时器的基本工作原理是：利用计数器对固定周 期的脉冲计数，通过寄存器的溢出来触发中断。
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模式1的结构图如图8-5所示。16位加法计器图8-5 方式1结构图
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3.工作模式2
当T0M（T1M）=10时定时器设定为工作模式2，此 时定时器0（定时器1）被设置为可自动重载的8 位定时器。
TL0为8位加法计数器， TH0为存放该8位加法计数器初值的寄存器。 TH0、TL0的初值都由程序预置。
∴TH1=0x15，TL0=0xA0。
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（2）初始化程序
包括T1初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、 TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时 间常数送入T1。一般将初始化操作放在主程序中完 成，当程序规模较大时，应编写单独的初始化程序， 以利于程序的模块化设计。
解：
让P1.0每45ms取反一次即可实现。定时器的单次定时时间 不可能达到45ms，如果设定16位的工作模式1，最大定时 时间也才为4.9152ms。
可让定时器多次定时产生4.5ms的定时时间，如让T1工作 在方式1，单次定时时间为4.5ms，那么T1中断10次就是 45ms的时间。
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定时器的定时时间
T(81-X 9) 2Tcy
计数初始值X
X2n-定时时(此 间n处 1)3 Tcy
最大定时能力：
Tma8x19 T2cy
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模式0的结构图如图8-4所示。1计3位数加器法
门控位
GATE=0 定时器不受
控于外部信号；仅打 图8-4 方式0结构图
计数器 递增/递 减使能位
33
2.控制寄存器T2CON
寄存器T2CON 控制定时器2 的工作模式,其各位功 能如图8-9所示。
上溢/下溢标志位
捕获/重载模式选择位
外部事件标志位 0：重载；1：捕获
展示T2EX引脚状态
外部使能控制位
启动/停止控制位
1：使能T2EX引脚控制；
0：禁止 T2EX引脚控制；
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8.4.2 定时器T2控制寄存器
1.模式寄存器T2MOD 寄存器T2MOD 用来选择定时器2 的工作模式。其
组成如图8-8所示。
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启动边沿 选择位
捕获模式/重载模式 的边沿选择位
预分频使能位
外部启动 使能位
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图8-8 T2MOD各位功能
图8-9 T2CON各位功能
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XC866单片机有三个16位的定时器——定时器0、 定时器1和定时器2。
定时器0、1各具有四种工作模式；定时器2有两 种工作模式。
定时器0、1和定时器2的任何一种工作模式均可 通过程序对相应寄存器进行设置来选择。
定时器在定时时间到时，可以由程序决定是否产 生中断请求信号，进而判断是否执行中断程序。
具体应用步骤：
1）根据需要的定时时间，结合单片机的晶振频率， 计算出寄存器的初始值
2）根据需要开中断
3）启动定时器
若已规定用软件启动，则可把TR0、TR1或TR2置“1”； 若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动 电平。当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式 和初值开始计数或定时。
25
（1）确定定时常数 假设使用fOSC的2分频作为计数源，则Tcy＝2/ fOSC ＝2/ （26.67×106）＝75ns 由公式 计数 2n 初 -定值 时时 (此 间 n 处 1)6
Tcy
可知计数初值
X 65 7 54 * .1 5 3 5 m 6 0 m 6s 5 s 5 0 3 x 1A 6 0 5
定时器0 和定时器1 完全兼容，均可设定为四 种不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器 TMOD 的位域TxM选择定时器的工作模式。
两个定时器在模式0、1 和2 时独立工作；在 模式3 时具有特定功能。
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表8-1 定时器0 和定时器1 工作模式
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1.工作模式0
TCON高4位用于控制定时器0、1的运行；低4位用于控制外 部中断，与定时器无关。
定时器0、1运行控 制位TR0（TR1）： TR0(TR1)=1 启动 TR0(TR1)=0 停止
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定时器0、1溢出标志
TF0（TF1）：
图8-3 控制寄存器组成 溢出时该位由硬件自
动置1，响应中断后，
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8.4 定时器T2 8.4.1 概述
定时器2 是一个16 位通用计数器，其具有 两种操作模式：16 位自动重载模式和16 位 捕获模式。
如果预分频功能被禁止，定时器2工作时， 16 位通用加法计数器以12分频的周期脉冲 计数，每个周期16位通用加法计数器加1或 减1。
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当T0M（T1M）=00时定时器设定为工作模式0，此 时定时器工作于13位定时状态。
其中TH0是高8位加法计数器，TL0是低5位加法计 数器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法 计数溢出时向TH0进位，TH0加法计数溢出时硬件 置TF0=1。
加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周 期TL0加1。
将置位TF1, 并且在ET1 置位时产生中断。
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图8-7 方式3结构图
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T0和T1的应用举例
例 若fOSC=26.67MHz，T1工作于方式1，产生45ms的定 时中断，TF1为其中断源标志。试编写主程序和中断服务 程序，使P1.0产生周期为90ms的方波。（忽略中断响应 时间和指令执行时间）
但是，无论中断请求信号是否产生，当定时器在 定时时间到时，定时器的溢出标志位TF0（TF1） 由硬件置“1”。
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8.2 定时器T0和T1的结构
定时器T0和T1的结构如图8-1所示。
核心寄存 器——16位 加法计数器
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图8-1 定时器T0和T1结构图
定时器模 式寄存器
while(1);
//死循环， 查询等待TF1置位，产生方波
}
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程序清单如下（中断服务程序片段）：
{
TF1=0;
TH1=0x15;
TL1=0xA0;
//重填初值
If (count!=0)
count--;
else
{count=10;P1_0=!P1_0;}
}
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开与门，是定时器仅
有TR位控制；
GATE=1 定时器受控
于外部信号，此时要
求20T21R/1=0/110；
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例题：生成周期为1.2 ms的等宽正方波。机器晶 振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0输出
1.2 ms
机器周期：37.5ns。计数周期Tcy是机器脉冲 的2分频，因此Tcy=75ns；
7
1.16位加法计数器
16位加法计数器是定时器的核心，图8-1中用寄存 器TH0、TL0及TH1、TL1表示。
T0加法计数器的高8位和低8位分别用TH0、TL0表 示
T1加法计数器的高8位和低8位分别用TH1、TL1 表示
高8位和第8为可分别单独使用
当定时器工作时，加法计数器对内部机器周期脉 冲Tcy计数。
定时时间0.6ms 。
以0.6 ms为周期在P1.0端交替输出高低电平。
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计数初值 2n -定时时间 Tcy
X 2 1 30 .6 * 160 81 8 90 2 1 09 0 0 x 20 C 75
高 8位 TH 00000010x1006
T0从192开始计数，直到 超过8192即溢出，置
定时和计数功能最终都是通过计数实现的，若 计数的事件源是周期固定的脉冲，则可以实现 定时功能，否则只能实现计数功能。因此可以 将定时和计数功能由一个部件实现。
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实现定时和计数的方法一般有：软件定时、专用 硬件电路和可编程定时器/计数器三种方法。
软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不 需要外加硬件电路，但增加CPU开销。
void main( void )
{ TMOD=0x10; P1_0=0;
//T1方式1
注：寄存器 所在页的选 择没有列出
TH1=0x15;
//初值
TL1=0xA0;
IEN0=0x08; //允许T1中断
IP|=0x08;
IPH|=0x08;
//TF1中断为高级中断
TR1=1
EA=1;
// 总开中断
低 5位 TL 00000000x0000
TF0=1,产生中断信号
定时器初始化程序 MOV TL0, #0X00 MOV TH0,#0X06 MOV TMOD,#0X00 SETB ET0 SETB TR0
定时器中断服务程序 PUSH …. …… CPL P0_0 …… POP …
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由硬件自动清0
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4.中断使能寄存器（IEN0）
IEN0中的ET0（ET1）位控制定时器0、1是否产生中断请求 信号。为0时不产生中断请求信号，为1时允许产生中断请 求信号。其结构如图8-4所示。
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图8-3 中断使能寄存器组成
定时器0中 断使能位
定时器0中 断使能位
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8.3 定时器工作模式
（3）中断服务程序
中断服务程序除了完成要求的方波产生这一工作之
外，还要注意将时间常数重新送入T1中，为下一次
产生中断作准备。
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程序清单如下（主程序）：
#include <c8051f020.h>
sbit P1_0 = P1^0;
int count=10;
//10次T1中断为45ms
时器0可以工作在工作模式3下。如把定时器1设置为工 作模式3，则定时器1停止工作。 TL0、TH0成为两个独立的8位加法计数器。它的工作情 况与模式0、模式1类似，差别在于定时范围为：
T(25-X 6)Tcy
模式3的结构图如图8-7所示。 TL0 占用定时器0 的控制位：GATE0，TR0 和TF0 TH0占用定时器1 的控制位TR1 和TF1，TH0 溢出时
30
定时器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能 存器TH2、TL2、RC2H、RC2L等电路构成。
TH2、TL2构成16位通用计数器。
RC2H、RC2L作为16位寄存器，在自动重载模式 中RC2H、RC2L作为16位通用计数器的16位初值 寄存器
在捕捉模式中，当引脚T2EX上出现下降沿跳变 时，把TH2、TL2的当前值捕捉到RC2H、RC2L中 去。
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章节概述 很棒
8.1 概述 8.2 定时器T0和T1的结构 8.3 定时器工作模式 8.4 定时器T2
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8.1 概述
定时器是单片机的重要功能模块之一，在检测、 控制领域有广泛应用。
定时器常用作定时时钟，以实现定时检测、定 时响应、定时控制，并且可用于产生ms宽的 脉冲信号，驱动步进电机
在工作模式T 2中，(2定5 时-X 器6) 的T定c时y时间由下式确定：
只有T0可工 作于此模式
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模式2的结构图如图8-6所示。
8位加法 计数器
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图8-6 方式2结构图
初值寄 存器
22
4.工作模式3 当T0M（T1M）=11时定时器设定为工作模式3，只有定
Tcy
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2.模式寄存器（TMOD）
TMOD用来选择定时器0、1的工作模式，低4位 用于定时器0，高4位用于定时器1，其组成如图 8-2所示。
T1
T0
00：模式0
方式 01：模式1 方式
选择
10：模式2 11：模式3
选择
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图8-2 模式寄存器组成
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3.控制寄存器（TCON）
18
2.工作模式1 T0M（T1M）=01时定时器设定为工作模式1，此时
定时器0（定时器1）被设置为16位定时器。此时 TH0、TL0都是8位加法计数器。其他与工作方式0 相同。 定时器的定时时间
T(65-5X)3T 6cy
计数初始值
计数 2n 初 -定值 时时 (此 间 n 处 1)6 Tcy
专用硬件电路定时：可实现精确的定时和计数，但参数 调节不便。
可编程定时器／计数器：不占用CPU时间，能与CPU并行 工作，实现精确的定时和计数，又可以通过编程设置其 工作方式和其它参数，因此使用方便。
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定时器的基本工作原理是：利用计数器对固定周 期的脉冲计数，通过寄存器的溢出来触发中断。
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模式1的结构图如图8-5所示。16位加法计器图8-5 方式1结构图
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3.工作模式2
当T0M（T1M）=10时定时器设定为工作模式2，此 时定时器0（定时器1）被设置为可自动重载的8 位定时器。
TL0为8位加法计数器， TH0为存放该8位加法计数器初值的寄存器。 TH0、TL0的初值都由程序预置。
∴TH1=0x15，TL0=0xA0。
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（2）初始化程序
包括T1初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、 TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时 间常数送入T1。一般将初始化操作放在主程序中完 成，当程序规模较大时，应编写单独的初始化程序， 以利于程序的模块化设计。
解：
让P1.0每45ms取反一次即可实现。定时器的单次定时时间 不可能达到45ms，如果设定16位的工作模式1，最大定时 时间也才为4.9152ms。
可让定时器多次定时产生4.5ms的定时时间，如让T1工作 在方式1，单次定时时间为4.5ms，那么T1中断10次就是 45ms的时间。
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定时器的定时时间
T(81-X 9) 2Tcy
计数初始值X
X2n-定时时(此 间n处 1)3 Tcy
最大定时能力：
Tma8x19 T2cy
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15
模式0的结构图如图8-4所示。1计3位数加器法
门控位
GATE=0 定时器不受
控于外部信号；仅打 图8-4 方式0结构图
计数器 递增/递 减使能位
33
2.控制寄存器T2CON
寄存器T2CON 控制定时器2 的工作模式,其各位功 能如图8-9所示。
上溢/下溢标志位
捕获/重载模式选择位
外部事件标志位 0：重载；1：捕获
展示T2EX引脚状态
外部使能控制位
启动/停止控制位
1：使能T2EX引脚控制；
0：禁止 T2EX引脚控制；
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8.4.2 定时器T2控制寄存器
1.模式寄存器T2MOD 寄存器T2MOD 用来选择定时器2 的工作模式。其
组成如图8-8所示。
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启动边沿 选择位
捕获模式/重载模式 的边沿选择位
预分频使能位
外部启动 使能位
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图8-8 T2MOD各位功能
图8-9 T2CON各位功能
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XC866单片机有三个16位的定时器——定时器0、 定时器1和定时器2。
定时器0、1各具有四种工作模式；定时器2有两 种工作模式。
定时器0、1和定时器2的任何一种工作模式均可 通过程序对相应寄存器进行设置来选择。
定时器在定时时间到时，可以由程序决定是否产 生中断请求信号，进而判断是否执行中断程序。
具体应用步骤：
1）根据需要的定时时间，结合单片机的晶振频率， 计算出寄存器的初始值
2）根据需要开中断
3）启动定时器
若已规定用软件启动，则可把TR0、TR1或TR2置“1”； 若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动 电平。当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式 和初值开始计数或定时。
25
（1）确定定时常数 假设使用fOSC的2分频作为计数源，则Tcy＝2/ fOSC ＝2/ （26.67×106）＝75ns 由公式 计数 2n 初 -定值 时时 (此 间 n 处 1)6
Tcy
可知计数初值
X 65 7 54 * .1 5 3 5 m 6 0 m 6s 5 s 5 0 3 x 1A 6 0 5
定时器0 和定时器1 完全兼容，均可设定为四 种不同的工作模式，如表8-1 所示。寄存器 TMOD 的位域TxM选择定时器的工作模式。
两个定时器在模式0、1 和2 时独立工作；在 模式3 时具有特定功能。
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表8-1 定时器0 和定时器1 工作模式
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1.工作模式0
TCON高4位用于控制定时器0、1的运行；低4位用于控制外 部中断，与定时器无关。
定时器0、1运行控 制位TR0（TR1）： TR0(TR1)=1 启动 TR0(TR1)=0 停止
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定时器0、1溢出标志
TF0（TF1）：
图8-3 控制寄存器组成 溢出时该位由硬件自
动置1，响应中断后，
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8.4 定时器T2 8.4.1 概述
定时器2 是一个16 位通用计数器，其具有 两种操作模式：16 位自动重载模式和16 位 捕获模式。
如果预分频功能被禁止，定时器2工作时， 16 位通用加法计数器以12分频的周期脉冲 计数，每个周期16位通用加法计数器加1或 减1。
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当T0M（T1M）=00时定时器设定为工作模式0，此 时定时器工作于13位定时状态。
其中TH0是高8位加法计数器，TL0是低5位加法计 数器（TL0只用了低5位，高3位未用）。TL0加法 计数溢出时向TH0进位，TH0加法计数溢出时硬件 置TF0=1。
加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周 期TL0加1。
将置位TF1, 并且在ET1 置位时产生中断。
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图8-7 方式3结构图
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T0和T1的应用举例
例 若fOSC=26.67MHz，T1工作于方式1，产生45ms的定 时中断，TF1为其中断源标志。试编写主程序和中断服务 程序，使P1.0产生周期为90ms的方波。（忽略中断响应 时间和指令执行时间）
但是，无论中断请求信号是否产生，当定时器在 定时时间到时，定时器的溢出标志位TF0（TF1） 由硬件置“1”。
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8.2 定时器T0和T1的结构
定时器T0和T1的结构如图8-1所示。
核心寄存 器——16位 加法计数器
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图8-1 定时器T0和T1结构图
定时器模 式寄存器
while(1);
//死循环， 查询等待TF1置位，产生方波
}
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程序清单如下（中断服务程序片段）：
{
TF1=0;
TH1=0x15;
TL1=0xA0;
//重填初值
If (count!=0)
count--;
else
{count=10;P1_0=!P1_0;}
}
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开与门，是定时器仅
有TR位控制；
GATE=1 定时器受控
于外部信号，此时要
求20T21R/1=0/110；
16
例题：生成周期为1.2 ms的等宽正方波。机器晶 振26.67MHz。使用T0以方式0工作，由P0.0输出
1.2 ms
机器周期：37.5ns。计数周期Tcy是机器脉冲 的2分频，因此Tcy=75ns；
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1.16位加法计数器
16位加法计数器是定时器的核心，图8-1中用寄存 器TH0、TL0及TH1、TL1表示。
T0加法计数器的高8位和低8位分别用TH0、TL0表 示
T1加法计数器的高8位和低8位分别用TH1、TL1 表示
高8位和第8为可分别单独使用
当定时器工作时，加法计数器对内部机器周期脉 冲Tcy计数。
定时时间0.6ms 。
以0.6 ms为周期在P1.0端交替输出高低电平。
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计数初值 2n -定时时间 Tcy
X 2 1 30 .6 * 160 81 8 90 2 1 09 0 0 x 20 C 75
高 8位 TH 00000010x1006
T0从192开始计数，直到 超过8192即溢出，置
定时和计数功能最终都是通过计数实现的，若 计数的事件源是周期固定的脉冲，则可以实现 定时功能，否则只能实现计数功能。因此可以 将定时和计数功能由一个部件实现。
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实现定时和计数的方法一般有：软件定时、专用 硬件电路和可编程定时器/计数器三种方法。
软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不 需要外加硬件电路，但增加CPU开销。
void main( void )
{ TMOD=0x10; P1_0=0;
//T1方式1
注：寄存器 所在页的选 择没有列出
TH1=0x15;
//初值
TL1=0xA0;
IEN0=0x08; //允许T1中断
IP|=0x08;
IPH|=0x08;
//TF1中断为高级中断
TR1=1
EA=1;
// 总开中断
低 5位 TL 00000000x0000
TF0=1,产生中断信号
定时器初始化程序 MOV TL0, #0X00 MOV TH0,#0X06 MOV TMOD,#0X00 SETB ET0 SETB TR0
定时器中断服务程序 PUSH …. …… CPL P0_0 …… POP …
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由硬件自动清0
10
4.中断使能寄存器（IEN0）
IEN0中的ET0（ET1）位控制定时器0、1是否产生中断请求 信号。为0时不产生中断请求信号，为1时允许产生中断请 求信号。其结构如图8-4所示。
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图8-3 中断使能寄存器组成
定时器0中 断使能位
定时器0中 断使能位
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8.3 定时器工作模式
（3）中断服务程序
中断服务程序除了完成要求的方波产生这一工作之
外，还要注意将时间常数重新送入T1中，为下一次
产生中断作准备。
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程序清单如下（主程序）：
#include <c8051f020.h>
sbit P1_0 = P1^0;
int count=10;
//10次T1中断为45ms
时器0可以工作在工作模式3下。如把定时器1设置为工 作模式3，则定时器1停止工作。 TL0、TH0成为两个独立的8位加法计数器。它的工作情 况与模式0、模式1类似，差别在于定时范围为：
T(25-X 6)Tcy
模式3的结构图如图8-7所示。 TL0 占用定时器0 的控制位：GATE0，TR0 和TF0 TH0占用定时器1 的控制位TR1 和TF1，TH0 溢出时
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定时器2由T2MOD寄存器、T2CON存器、功能 存器TH2、TL2、RC2H、RC2L等电路构成。
TH2、TL2构成16位通用计数器。
RC2H、RC2L作为16位寄存器，在自动重载模式 中RC2H、RC2L作为16位通用计数器的16位初值 寄存器
在捕捉模式中，当引脚T2EX上出现下降沿跳变 时，把TH2、TL2的当前值捕捉到RC2H、RC2L中 去。