定时器计数器

定时器/计数器MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时器/计数器，即定时器T0（由TH0和TL0组成）和定时器T1（由TH1和TL1组成），它们既可用作定时器定时，又可用作计数器记录外部脉冲个数，其工作方式、定时时间、启动、停止等均用指令设定。

定时器/计数器的结构1．定时器/计数器的工作原理定时器／计数器T0和T1的工作方式通过八位寄存器TMOD设定，T0和T1 的启动、停止由八位寄存器TCON控制。

工作前需先装入初值，利用传送指令将初值装入加1计数器TH0和TL0或TH1和TL1，高位数装入TH0或TH1，低位数装入TL0或TL1。

当发出启动命令后，加1计数器开始加1计数，加到满值（各位全1）后，再加1就会产生溢出，系统将初值寄存器清0。

如果需要继续计数或定时，则需要重新赋计数初值。

2．定时器的方式寄存器TMOD特殊功能寄存器TMOD为定时器的方式控制寄存器。

TMOD是用来设定定时器的工作方式，其格式如下：各位功能如下：（1）GATE控制定时器的两种启动方式当GATE=0时，只要TR0或TR1置1，定时器启动。

当GATE=1时，除TR0或TR1置1外，还必须等待外部脉冲输入端（P3.3）或（P3.2）高电平到，定时器才能启动。

若外部输入低电平则定时器关闭，这样可实现由外部控制定时器的启动、停止，故该位被称为门控位。

定时器1类同。

（2）定时/计数方式选择位当该位为0时，T0或T1为定时方式；当该位为1时，T0或T1为计数方式。

（3）方式选择位M1、M0M1、M0两位可组合成4种状态，控制4种工作方式。

每种方式的功能如表5－1。

表5-1 M1、M0控制的工作方式M1 M0 工作方式说明0 00 11 01 1 0123 13位计数器16位计数器可再装入8位计数器T0分为两个8位计数器，T1停止计数3．控制及标志寄存器TCON特殊功能寄存器TCON控制定时器的启动、停止、溢出、中断等。

有些位是控制设置，有些是标志位，各位都有对应地址。

其格式如下：TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H（88H） TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0各位功能如下：（1）TFl：定时器1溢出标志，T1溢出时由硬件置1，并申请中断，CPU响应中断后，又由硬件清0。

TF1也可由软件清0。

（2）TF0：定时器0溢出标志，功能与TFl相同。

（3）TRl：定时器1运行控制位，可由软件置1或清0来启动或停止T1。

（4）TR0：定时器0运行控制位，功能与TRl相同。

（5）IE1：外部中断l请求标志。

（6）IE0：外部中断0请求标志。

（7）IT1；外部中断1触发方式选择位。

（8）IT0：外部中断0触发方式选择位。

TCON中各位均是1有效，如利用程序把TR1或TR0置1则启动定时器，否则定时器处于关闭状态。

当T1或T0溢出时，由硬件把TF1或TF0置1，作为溢出标志。

TCON中的低4位IE1、IE0、IT1、IT0用于中断工作方式，这方面内容在讲述中断的章节中再详细讨论。

当整机复位后，TCON中的各位均为0。

工作方式MCS-51片内的定时器/计数器可以通过对TMOD寄存器中的控制位的设置来选择定时或计数方式，通过对M1、M0的设置来选择四种工作方式，下面以T0为例说明。

1. 方式0当M1、M0设置为00时，定时器选定为方式0工作。

T0在工作方式0的逻辑结构如图5-1所示。

在这种工作方式下，16位的计数器(TH0和TL0)只用了13位，构成13位定时器／计数器。

TL0的高3位未用，当TL0的低5位计满时，向TH0进位。

而TH0溢出后对中断标志位TF0置1，并申请中断，同时把计数器清零。

图5-1 T0在工作方式0的逻辑结构当GATE＝0时，INT0被封锁，且仅由TR0便可控制T0的开启和关闭，即只要TCON 中的TR0为1，TL0及TH0组成的13位计数器就可以开始计数。

当GATE＝1时，T0的开启与关闭取决于和TR0相与的结果，即只有当＝1和TR0＝1时，T0才开始工作。

这可以用来测量在端出现的脉冲宽度。

2．方式1方式1和方式0的工作方式相同，唯一的差别时TH0和TL0组成一个16位计数器。

如图5-2。

3．方式2T0在工作方式2的逻辑结构图如图5-3所示。

定时器／计数器构成一个能自动重复置初值的8位计数器。

在工作方式0、1，每次计满溢出后，计数值变为0，故还得重新装入初值。

而工作方式2可在计数器计满溢出时自动装入初值，实际是把16位的计数器拆成两个8位，TL0用作8位计数器，TH0用来保存初值。

每当TL0计满溢出时，可自动将TH0的值装入TL0中。

方式2还用作串行口波特率发生器。

4．方式3方式3对定时器T0和T1是不相同的。

若T1设置为方式3，则停止工作（其效果与TR1＝0相同）。

所以方式3只适用于T0。

方式3使MCS-51具有三个定时器/计数器（增加了一个附加的8位定时器/计数器）。

当T0设置为方式3时，将使TL0和TH0成为两个相互独立的8位计数器，如图5-4。

其中，TL0使用原T0的各控制位、引脚和中断源；、GATE、TR0、和TF0；而TH0则只能作为定时器使用，但它占用T1的TR1和TFl，即T1的中断标志和运行控制位。

通常，当T1用作串行口波特率发生器时，T0才设置为工作方式3，此时，T1虽仍可定义为工作方式0、工作方式1和工作方式2，但只能用在不需中断控制的场合。

定时器初始化使用定时器时，必须先利用指令对其进行正确设置，这种设置过程称为初始化。

1．初始化主要内容（1）选择工作方式通过对方式寄存器TMOD进行设置，选择工作方式。

例如，欲设置T0为定时方式1，TMOD状态应置为：GATE M1 M0 GATE M1 M0TMOD 0 0 0 0 0 0 0 1其状态字为01H。

利用指令“MOV TMOD，#01H”，则可把TMOD设置成T0方式1状态。

同样，若设置T1为计数方式1，只需＝1，M0＝1，则用指令MOV TMOD，＃50H 可达此目的。

注意：TMOD不能位寻址。

（2）给定时器赋初值赋初值即把初始常数装入TH0、TL0或TH1、TL1。

例 T0初值3CB0H，T1初值00FFH。

利用字节传送指令装入初值：MOV TH0，#3CHMOV TL0，#0B0HMOV TH1，#00HMOV TL1，#0FFH（3）根据需要设置中断控制字对中断允许寄存器IE和优先级寄存器IP设置，详细在中断一节介绍。

（4）启动定时器例 SETB TR0 ；启动T0SETB TR1 ；启动T1设定时器T1为方式1，初值3CB0H，若未用中断，初始化程序如下：MOV TMOD, #10HMOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HSETB TR12．定时器初值设定方法定时时间和定时器工作方式、初值及时钟周期均有关系，欲设定准确时间，必须会计算定时器初值。

即使同样的时间，工作方式不同，初值则不同；时钟频率不同即使工作方式相同，初值也不同。

一般设定初值分几步考虑。

（1）根据时间长短，选择工作方式因为工作方式不同，溢出一次计数最大值不同。

设用M表示最大计数值，则各种方式计数最大值如下：方式0 M＝213＝8192方式1 M＝216＝65536方式2 M＝28＝256方式3 M＝28＝256原则上，定时时间长选用16位或13位计数器，即方式0或方式1。

若时间短选8位计数器即方式2和方式3，如果需要自动装入初值，只能选择方式2。

（2）定时初值计算设初值为X，最大计数值为M。

初值X与机器周期TM、定时时间T的关系如下：（M－X）TM＝T其中，TM＝12个时钟周期＝12/ fosc，X＝M－T/TM由以上可以看出，计数次数为（M-X），初值越大，达到满值所需计数次数越小，若时钟频率一定，定时越短。

而且时钟频率越大，时钟周期越短，机器周期越小，计数器加1一次时间越短。

因为 TM＝12/fosc所以当fosc＝6MHZ时， TM＝2μs当fosc＝12MHZ时， TM＝1μs例：设采用定时器T1，方式1，定时50ms，计算定时初值。

已知晶振频率fosc ＝12MHZ解：fosc＝12MHZ TM＝1μs定时方式1时 M＝216＝65536所以 X＝M－T/TM＝65536－50000/1＝15536＝3CB0H这样只要把定时器T1装入初值3CB0H，定时器计满溢出一次的时间就是50ms。

若需要继续定时，应再装入初值。

溢出信号使TCON寄存器中的溢出标志位TF1置1，称硬件置位。

应用程序设计例编写用定时器延时50ms的子程序。

MOV TMOD, #01H ；T0为方式1，送方式字MOV TH0, #3CH ；送初值高字节MOV TL0, #0B0H ；送初值低字节SETB TR0 ；启动T0LP: JBC TF0 LP1 ；判断溢出标志TF0是否等于1，是就转LP1SJMP LP ；继续查询50ms到否LP1: MOV TH0, #3CH ；重新赋初值MOV TL0, #0B0HSJMP LP ；返回LP，继续查询下一次。