MCS51单片机的定时器计数器
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8051单片机的定时器/计数器结构如下图所示。
T1
T0
TH1 微
处 内部总线
理
器 TCON
TL1Hale Waihona Puke Baidu
工作 方式
TH0 TMOD
TL0
工作 方式
8051单片机定时器/计数器结构示意图
加1计数器（高8位、低8位） TMOD，工作方式设置； TCON，启动、停止及设置溢出标志。
➢ 定时功能----计数输入信号是内部时钟脉冲，其计数 脉冲来源于晶振时钟输出信号的12分频，即每个机 器周期使寄存器的值加1。定时器可看做是对机器
❖ 方式2和方式0、1最大的差别就是计数器的初值是 由硬件控制自动装入的。
❖ 方式0、1一旦计数溢出，就表示计数器已回0，如 果要按照原先的初值重新计数，就需要通过软件重 装计数器初值。
方式2适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
4. 方式3—2个8位方式
❖ 仅T0可以工作在方式3，T1处于方式3时停止计数。 此时，T0分成2个独立的计数器—TL0和TH0，前者 用原来T0的控制信号（TR0、TF0），后者用原来 T1的控制信号（TR1、TF1）。
二.定时器／计数器的控制寄存器
❖ 与定时器／计数器有关的控制寄存器有：
1. 定时器控制寄存器TCON
❖ TF1:定时器/计数器1（T1）的溢出中断标志位。 ❖ TF0：定时器/计数器0（T0）的溢出中断标志位。 ❖ TR1：定时器/计数器1的运行控制位。通过置1或清
0来启动或停止T1的计数。 ❖ TR0：定时器/计数器0的运行控制位。
其定时时间为： （213-初值）×机器周期
2. 方式1—16位方式
❖ 16位计数，由TL0作为低8位、TH0作为高8位 ； ❖ 16位计数，由TL1作为低8位、TH1作为高8位。
其定时时间为： （216-初值）×机器周期
3. 方式2—8位自动装入时间常数方式
❖ TL0作为8位内部计数器，TH0作为重装初值寄存 器，在TL0计数溢出置位TF0标志的同时，由硬件 控制直接将重装初值装入TL0，开始新一轮的计数， 如此不断循环。
(4) 给定时器控制寄存器TCON送命令字，以启动或禁 止定时器/计数器的运行。
2. 计数器初值的计算
定时器/计数器可用软件随时随地启动和关闭， 启动时它就自动加1计数，一直计到满，即全为1， 若不停止，计数值从全1变为全0，同时将计数溢出 位置1并向CPU发出定时器溢出中断申请。对于各 种不同的工作模式，最大的定时时间和计数数值不 同。这里在使用中就会出现两个问题：
❖ 单片机复位后，TCON寄存器的所有位均为0.
2. 工作方式控制寄存器TMOD ❖ 高4位用于定时器1，低4位用于定时器0
① M1，M0：工作模式选择位。 定时器/计数器四种工作模式选择如表6-1所示。
M1 M0 00 01 10 11
方式
表 6-1 工作方式选择表
说
明
0
13 位定时器/计数器
第六章 MCS-51单片机的定时器/计数器
❖ 实现定时常用的三种方法：
➢ 软件定时：占用CPU时间，效率低。 ➢ 用555电路：不可编程。 ➢ 可编程芯片：功能强，需要另外扩展。
单片机内部有2个16位的定时/计数器：使用 灵活，编程方便。－－优先选用
6.1 定时器/计数器结构
一.定时器/计数器的结构及工作原理
❖ 定时模式，对内部机器周期计数
定时时间 t ＝计数值N x Tcy ❖ 计数模式，对外部事件脉冲计数
计数脉冲周期要大于2 Tcy ❖ T0和T1计数器都只能递增计数，当16位计数器的
计数值增加到0FFFFH时，再输入1个脉冲就会使计 数器的值回零，并发生溢出信号，置相应的标志位 （TCON中TF0或TF1置1）， 向CPU发出中断请求。 ❖ 设定计数次数：计数器的计数量程－计数初值。
周期的计数器。所以，定时计数频率是振荡频率的 1/12。 ➢ 计数功能----计数脉冲来自相应的外部输入引脚， T0为P3.4，T1为P3.5。只要T0或T1的引脚上有一 个1到0的负跳变，相应的计数器就加1. ➢ 在TMOD中，各有一个控制位（C／T），分别用 于控制定时/计数器T0和T1工作在定时器方式还是 计数器方式。
✓ 当GATE=1时，不但要TR0或TR1为1，且单片机的 INT0或INT1引脚的输入要为高电平，才能启动定时 器/计数器。
三.定时器/计数器0或1的工作方式
1. 方式0—13位方式。由TL0的低5位和TH0的8位组成。 TL0的5位计数溢出后，TH0的计数加1，直到全部 的13位计数值为全1后，下一个计数脉冲的到达将 使TF0置位为1，向CPU发出中断请求，同时把计数 器变为全“0”。
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和定时器T1。每个定时器/计 数器的基本部件是两个8位的计数器(其中TH1、 TL1是T1的计数器，TH0、TL0是T0的计数器)拼装 而成。它们是采用加“1”方式工作的。
两个特殊功能寄存器(TMOD和TCON)用来对 定时器/计数器的工作方式进行选择和控制。
1
16 位定时器/计数器
2
自动装入时间常数的 8 位定时器/计数器
3
对 T0 分为两个 8 位独立计数器；对 T1 置方式 3 时停止工作
② C/T：定时器方式或计数器方式选择位
C/T=0时，为定时器方式
C/T=1时，为计数器方式
③ GATE：门控位
✓ 当GATE=0时，TCON寄存器中的TR0或TR1为1， 则可立即启动定时器/计数器；
❖ (1)TH0由TR1启动/停止，溢出TF1 ❖ (2)TL0由TR0启动/停止，溢出TF0 ❖ (3)TH0只能定时，TL0可以定时/计数，且都是8位。
6.2 定时器/计数器的初始化
1．初始化步骤
MCS-51内部定时器/计数器是可编程的，其工 作方式和工作过程均可由MCS-51通过程序对它进 行设定和控制。因此，MCS-51在定时器/计数器工 作前必须先对它进行初始化。初始化步骤为：
(1) 根据题目要求先给定时器方式寄存器TMOD送一 个方式控制字，以设定定时器/计数器的相应工作方 式。
(2) 根据实际需要给定时器/计数器选送定时器初值或 计数器初值，以确定需要定时的时间和需要计数的 初值。
(3) 根据需要给中断允许寄存器IE选送中断控制字和 给中断优先级寄存器IP选送中断优先级字，以开放 相应中断和设定中断优先级。（若采用中断方式）
T1
T0
TH1 微
处 内部总线
理
器 TCON
TL1Hale Waihona Puke Baidu
工作 方式
TH0 TMOD
TL0
工作 方式
8051单片机定时器/计数器结构示意图
加1计数器（高8位、低8位） TMOD，工作方式设置； TCON，启动、停止及设置溢出标志。
➢ 定时功能----计数输入信号是内部时钟脉冲，其计数 脉冲来源于晶振时钟输出信号的12分频，即每个机 器周期使寄存器的值加1。定时器可看做是对机器
❖ 方式2和方式0、1最大的差别就是计数器的初值是 由硬件控制自动装入的。
❖ 方式0、1一旦计数溢出，就表示计数器已回0，如 果要按照原先的初值重新计数，就需要通过软件重 装计数器初值。
方式2适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
4. 方式3—2个8位方式
❖ 仅T0可以工作在方式3，T1处于方式3时停止计数。 此时，T0分成2个独立的计数器—TL0和TH0，前者 用原来T0的控制信号（TR0、TF0），后者用原来 T1的控制信号（TR1、TF1）。
二.定时器／计数器的控制寄存器
❖ 与定时器／计数器有关的控制寄存器有：
1. 定时器控制寄存器TCON
❖ TF1:定时器/计数器1（T1）的溢出中断标志位。 ❖ TF0：定时器/计数器0（T0）的溢出中断标志位。 ❖ TR1：定时器/计数器1的运行控制位。通过置1或清
0来启动或停止T1的计数。 ❖ TR0：定时器/计数器0的运行控制位。
其定时时间为： （213-初值）×机器周期
2. 方式1—16位方式
❖ 16位计数，由TL0作为低8位、TH0作为高8位 ； ❖ 16位计数，由TL1作为低8位、TH1作为高8位。
其定时时间为： （216-初值）×机器周期
3. 方式2—8位自动装入时间常数方式
❖ TL0作为8位内部计数器，TH0作为重装初值寄存 器，在TL0计数溢出置位TF0标志的同时，由硬件 控制直接将重装初值装入TL0，开始新一轮的计数， 如此不断循环。
(4) 给定时器控制寄存器TCON送命令字，以启动或禁 止定时器/计数器的运行。
2. 计数器初值的计算
定时器/计数器可用软件随时随地启动和关闭， 启动时它就自动加1计数，一直计到满，即全为1， 若不停止，计数值从全1变为全0，同时将计数溢出 位置1并向CPU发出定时器溢出中断申请。对于各 种不同的工作模式，最大的定时时间和计数数值不 同。这里在使用中就会出现两个问题：
❖ 单片机复位后，TCON寄存器的所有位均为0.
2. 工作方式控制寄存器TMOD ❖ 高4位用于定时器1，低4位用于定时器0
① M1，M0：工作模式选择位。 定时器/计数器四种工作模式选择如表6-1所示。
M1 M0 00 01 10 11
方式
表 6-1 工作方式选择表
说
明
0
13 位定时器/计数器
第六章 MCS-51单片机的定时器/计数器
❖ 实现定时常用的三种方法：
➢ 软件定时：占用CPU时间，效率低。 ➢ 用555电路：不可编程。 ➢ 可编程芯片：功能强，需要另外扩展。
单片机内部有2个16位的定时/计数器：使用 灵活，编程方便。－－优先选用
6.1 定时器/计数器结构
一.定时器/计数器的结构及工作原理
❖ 定时模式，对内部机器周期计数
定时时间 t ＝计数值N x Tcy ❖ 计数模式，对外部事件脉冲计数
计数脉冲周期要大于2 Tcy ❖ T0和T1计数器都只能递增计数，当16位计数器的
计数值增加到0FFFFH时，再输入1个脉冲就会使计 数器的值回零，并发生溢出信号，置相应的标志位 （TCON中TF0或TF1置1）， 向CPU发出中断请求。 ❖ 设定计数次数：计数器的计数量程－计数初值。
周期的计数器。所以，定时计数频率是振荡频率的 1/12。 ➢ 计数功能----计数脉冲来自相应的外部输入引脚， T0为P3.4，T1为P3.5。只要T0或T1的引脚上有一 个1到0的负跳变，相应的计数器就加1. ➢ 在TMOD中，各有一个控制位（C／T），分别用 于控制定时/计数器T0和T1工作在定时器方式还是 计数器方式。
✓ 当GATE=1时，不但要TR0或TR1为1，且单片机的 INT0或INT1引脚的输入要为高电平，才能启动定时 器/计数器。
三.定时器/计数器0或1的工作方式
1. 方式0—13位方式。由TL0的低5位和TH0的8位组成。 TL0的5位计数溢出后，TH0的计数加1，直到全部 的13位计数值为全1后，下一个计数脉冲的到达将 使TF0置位为1，向CPU发出中断请求，同时把计数 器变为全“0”。
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和定时器T1。每个定时器/计 数器的基本部件是两个8位的计数器(其中TH1、 TL1是T1的计数器，TH0、TL0是T0的计数器)拼装 而成。它们是采用加“1”方式工作的。
两个特殊功能寄存器(TMOD和TCON)用来对 定时器/计数器的工作方式进行选择和控制。
1
16 位定时器/计数器
2
自动装入时间常数的 8 位定时器/计数器
3
对 T0 分为两个 8 位独立计数器；对 T1 置方式 3 时停止工作
② C/T：定时器方式或计数器方式选择位
C/T=0时，为定时器方式
C/T=1时，为计数器方式
③ GATE：门控位
✓ 当GATE=0时，TCON寄存器中的TR0或TR1为1， 则可立即启动定时器/计数器；
❖ (1)TH0由TR1启动/停止，溢出TF1 ❖ (2)TL0由TR0启动/停止，溢出TF0 ❖ (3)TH0只能定时，TL0可以定时/计数，且都是8位。
6.2 定时器/计数器的初始化
1．初始化步骤
MCS-51内部定时器/计数器是可编程的，其工 作方式和工作过程均可由MCS-51通过程序对它进 行设定和控制。因此，MCS-51在定时器/计数器工 作前必须先对它进行初始化。初始化步骤为：
(1) 根据题目要求先给定时器方式寄存器TMOD送一 个方式控制字，以设定定时器/计数器的相应工作方 式。
(2) 根据实际需要给定时器/计数器选送定时器初值或 计数器初值，以确定需要定时的时间和需要计数的 初值。
(3) 根据需要给中断允许寄存器IE选送中断控制字和 给中断优先级寄存器IP选送中断优先级字，以开放 相应中断和设定中断优先级。（若采用中断方式）