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51单片机定时/计数器工作方式

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：定时/计数器T1与定时/计数器T0的描述完全一致，下面以T0为例讨论4种工作方式。这就是定时工作方式。此时定时器寄存器TL0配置为可以自动重装载的8位计数器，TH0作为预置寄存器。图3-17 定时/计数器工作方式3电路结构图TH0规定只用作定时器，由T1控制位TR1和TF1控制，计数溢出置位TF1、TR1控制TH0定时的启动和停止。

定时/计数器具有定时和计数两种功能，每种功能具有4种工作方式，TMOD控制寄存器通过对M0、M1的设置选择4种不同工作方式，把计数初始值写入TH和TL中控制计数长度；通过对TCON的有关位置数和清零启动定时器工作和停止计数。定时/计数器T1与定时/计数器T0的描述完全一致，下面以T0为例讨论4种工作方式。

1.工作方式0

当M1 M0=00时T0工作在工作方式0模式下，其工作方式0电路结构如图3-14所示，工作方式0是13位定时/计数器，其中TL0的高3位没有使用，计数器由TH0的高8位和TL0的低5位构成。当TL0低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出向中断标志TF0进位，申请中断。关于T0计数溢出通过查询TF0是否置位或者产生定时器T0中断获得。

图3-14 T0工作方式0电路结构图

当C/T=0时，多路开关接通振荡脉冲的12分频输出，13位计数器依次进行计数。这就是定时工作方式。

当C/T=1时，多路开关与引脚（P3.4）相连，外部计数脉冲由引脚T0输入。当外部信号电平发生1到0跳变时，计数器加1，此时T0为外部事件计数器。

当GATE=0时，封锁或门输出常为1，使得引脚P3.2输入信号无效。TR0控制定时器T0开启和关闭，当TR0=1时，启动定时器T0，TR0=0则关闭控制开关停止计数。

当GATE=1且TR0=1时，或门与门全部打开，外部信号电平通过INT0开启或者关闭定时器计数，输入1电平时，计数工作，输入0电平时，停止计数。

（1）作为计数工作

计数范围：1～2¹³

计数值计算公式：计数值=2¹³-计数初值

针对T0定时器，其计数初值为TH0高8位和TL0低5位的初始值。

（2）作为定时器工作

定时范围：1～2¹³机器周期

定时计算公式：定时时间=（2¹³-定时初值）×机器周期

针对T0定时器，其定时初值为TH0高8位和TL0低5位的初始值。

机器周期时间=12/f_osc，其中f_osc为晶体振荡频率。

2.工作方式1

当M1 M0=01时，定时/计数器处于工作方式1，方式1和方式0工作模式几乎完全相同，区别就在于工作方式1定时器寄存器TH0和TL0是16位计数结构，定时/计数器电路结构如图3-15所示。

图3-15 定时/计数器工作方式1电路结构图

方式16位定时/计数器，TH0作为高8位，TL0为低8位，有关控制状态字（GATA、、TF0、TR0）和工作方式0相同。

（1）作为计数器工作

计数范围：1～2¹⁶

计数值计算公式：计数值=2¹⁶-计数初值

针对T0定时器，其计数初值为TH0高8位和TL0低8位的初始值。(www.chuimin.cn)

（2）作为定时器工作

定时范围：1～2¹⁶机器周期

定时时间计算公式：定时时间=（2¹⁶-定时初值）×机器周期

针对T0定时器，其定时初值为TH0高8位和TL0低8位的初始值。

机器周期时间=12/f_osc，其中f_osc为晶体振荡频率。

3.工作方式2

当M1 M0=10时，定时/计数器处于工作方式2。此时定时器寄存器TL0配置为可以自动重装载的8位计数器，TH0作为预置寄存器。TL0计数溢出时，TF0置1同时TH0中的内容重装载到TL0中，TH0的内容由软件预置，重装载后内容不变。电路结构如图3-16所示。

图3-16 定时/计数器工作方式2电路结构图

初始化时，TL0和TH0赋初值，当TL0计数溢出时，置位TF0的同时把预置寄存器TH0中的初值自动加载TL0，TL0重新计数。如此反复，这一过程省去了用户程序中重装指令，有利于提高定时精度，但这种工作模式计数值有限，最大只能到256。所以这种工作方式很适合于连续定时和计数应用。

（1）作为计数器工作

计数范围：1～2⁸

计数值计算公式：计数值=2⁸-计数初值

针对T0定时器，其计数初值为TH0高8位和TL0低8位的初始值。

（2）作为定时器工作

定时范围：1～2¹⁶机器周期

定时时间计算公式：定时时间=（2⁸-定时初值）×机器周期

针对T0定时器，其定时初值为TH0高8位和TL0低8位的初始值。

机器周期时间=12/f_osc，其中f_osc为晶体振荡频率。

4.工作方式3

当M1 M0=11时，定时/计数器处于工作方式3，此时T0分成两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中TL0既可作计数器，也可作为定时器使用，前3种工作方式下，定时/计数器的使用完全相同，但是在工作方式3下，两个定时/计数器工作是不同的，电路结构如图3-17所示。

图3-17 定时/计数器工作方式3电路结构图

TH0规定只用作定时器，由T1控制位TR1和TF1控制，计数溢出置位TF1、TR1控制TH0定时的启动和停止。由于TL0既能作定时器也能作计数器使用，而TH0只能作定时器不能作计数器，因此在工作方式3模式下，定时/计数器0可以构成两个定时器或者一个定时器和一个计数器。

总之，若T0设置为工作方式3，T1只能设置为方式0、1、2，因为T0占据TR1和TF1，此时TF1作为串行口波特率发生器，计数溢出输入串行口，决定串行通信的速率。

经过上述对定时/计数器的讨论，对定时/计数器初始化，首先设定定时器工作方式，设置TMOD工作方式控制字，根据需要给赋初值确定定时时间或计数初值；设置中断允许寄存器IE控制字，开放中断和设定中断优先级；设置TCON启动或禁止运行。关于定时/计数器的实际应用在第10章单片机定时控制项目中重点介绍。