单片机成长之路（51基础篇） - 014 定时器/计数器
一.定时器的结构
定时器功能由TO和T1，以及他们的工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON等组成。内部通过总线与CPU相连。定时器T0和T1各由2个8位特殊功能寄存器TH0，TL0与TH1，TL1构成。工作方式寄存器TMOD用于设置定时器的工作模式和工作方式。控制寄存器TCON用于启动和停止定时器的计数，并控制定时器的状态。定时器的工作方式、启动、停止、溢出标志、计数器等都是可编程的，通过设置寄存器TMOD，TCON，TH0，TL0，TH1和TL1实现。TH0和TL0存放定时器T0的初值或计数结果。TH0存放高8位，TL0存放低8位；TH1和TL1存放定时器T1的初值或计数结果。TH1存放高8位，TL1存放低8位。
二. MCS－51单片机控制字详解–TMOD T2MOD
1.工作方式寄存器TMOD
TMOD(89H)格式如图：
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位序
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B7
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B6
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B5
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B4
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B3
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B2
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B1
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B0
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位符号
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GATE
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C/T
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M1
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M0
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GATE
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C/T
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M1
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M0
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（1）GATE为门控位。
GATE=0时，定时器的启动不受到外部中断请求信号的影响。一般情况下GATE=0。
GATE=1时，T0的启动受INT0端口（P3.2引脚）信号控制，T1的启动受T1端口（P3.3引脚）信号控制，只有当外部中断信号NT0和NT1为高电平的时，才能启动定时器。
（2）M1，MO为工作方式选择位。
（3）C/T为计数器模式和定时器模式选择位。
C/T=0时(内部时钟计数器)，定时器模式。
C/T=1时(外部电平计数器)，计数器模式。
2.特殊功能寄存器TCON
TCON格式
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位地址 |
8F |
8E |
8D |
8C |
8B |
8A |
89 |
88 |
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位符号 |
TF1 |
TR1 |
TF0 |
TR0 |
IE1 |
IT1 |
IE0 |
IT0 |
低4位中断有关，高4位的功能如下：
（1）TF1，TF0为计数溢出标志位。
定时器T0或T1计数溢出时，由硬件自动将此位置1。
TFx可以由程序查询，也是定时中断的请求源。
（2）TR1，TR0为计数运行控制位。
TRx=1时，启动定时器/计数器工作。
TRx=0时，停止定时器/计数器工作。
定时器工作方式
MCS-51的定时器T0有4种工作方式，即方式0、方式1、方式2、方式3。
MCS-51的定时器T1有3种工作方式，即方式0、方式1、方式2。
1.方式0
在这种方式下，16位寄存器TH1和TL1只用13位，由TH1的8位和TL1的低5位组成。TL1的高3位不定。
方式0定时时间为
（213-初值）×振荡周期×12
例如，若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为（28-0）×（1/12）×12us=8.191msA
2.方式1
在这种方式下，16位寄存器TH1和TL1为16位的计数器，除位数外，其他与方式0相同。
方式1定时时间为
（216-初值）×振荡周期×12
例如，若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为
（26-0）×（1/12）×12uS=65.536ms
3.方式2
THx作为常数缓冲器，当TLx计数溢出时，在置1溢出标志TFx的同时，还自动的将THx中的初值送至TLx，使TLX从初值开始重新计数。
方式2定时时间为
（28-初值）×振荡周期×12
例如，若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为
（22-0）×（1/12）×121S=0.256ms
4.方式3
T0在方式3时被拆成2个独立的8位计数器，即TH0和TL0。
当T0处于方式3时，T1仍可设置为方式0、方式1和方式2。由于TR1，TF1和T1的中断源都已被定时器TO占用，所以定时器T1仅有控制位C/T来决定其工作在定时方式或计数方式。当计数器计满溢出时，不能置位TF1，而只能将输出送往串口。所以，此时定时器T1一般用作串口的波特率发生器，或不需要中断的场合。
定时器编程步骤
MCS-51单片机的定时器/计数器是可编程的，具体步骤如下。
（1）对TMOD赋值，以确定定时器的工作模式。
计算初值的方法如下。
设计数器的最大值为M，则置入的初值X为：计数方式X=M一计数值
定时方式由（M-X）T=定时值，得X=M-定时值/T
T为计数周期，是单片机的机器周期。
方式1时，M=216=65536。方式2和3时，M=20=256。
例如：机器时钟频率为12MHz，机器周期为1us时。
若工作在方式0，则最大定时值为23×1us=8.192ms。
若工作在方式1，则最大定时值为216×1us=65.536ms。
（2）置定时/计数器初值，直接将初值写入寄存器的THO，TLO或TH1，TL1。
（3）对TCON寄存器中的TRO或TR1置位，启动定时/计数器，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行计数或开始定时。
（4）查询溢出标志TFx的状态，决定是否停止定时/计数器。
