51單片機的簡介——定時器、計數器

8051有兩個16位的定時器/計數器T0、T1，8052還有第三個定時器/計數器T2，通過內部編程都可以設定為內部定時器和外部計數器。
1、方式寄存器TMOD
特殊功能寄存器TMOD是TO、T1的工作方式寄存器，其格式如下：

TMOD低四位為T0方式字段，高四位為T1方式字段。復位時TMOD的所有位置0。
（1）工作方式選擇位M1、M0
定時器/計數器有四種工作方式，它們由M1、M0的取值決定，對應關系如下圖：

(2) 方式選擇位C/T
C/T=0為定時器方式，以fosc（晶振頻率）的12分頻作為計數信號，即每個機器周期定時器加1。
C/T=1為計數器方式，以外部引腳（T0為P3.4，T1為P3.5）上輸入的脈沖為輸入信號，當外部信號發生負跳變時加1，外部事件計數的最高頻率為fosc的1/24。
（3） 門控位GATE
當GATE=1時，由外部中斷引腳INT0、INT1和內部TR0、TR1位來啟動定時器。當INT0為高電平且TR0置位時，啟動定時器T0。定時器T1的啟動同T0。
當GATE=0時，僅由TR0和TR1置位來啟動定時器T0和T1。
2、控制寄存器TCON
特殊功能寄存器TCON的高4位存放著定時器的運行控制和溢出標志，低4位存放外部中斷的觸發方式控制位和鎖存外部中斷請求源。TCON的格式如下：

（1）定時器T0的運行控制位TR0
TR0由軟件置位或者清0。當門控位GATE=0時，TO計數器僅由TR0控制，TR0=1啟動計數，TR0=0時停止。當門控位GATE=1時，T0計數器由INT0和TR0共同控制，當INT0=1且TR0=1時啟動T0計數器。
（2）定時器T0溢出標志位TF0
當T0溢出時TF0=1,并向CPU申請中斷，CPU響應中斷后由硬件將TF0清0，也可以由軟件查詢方式將TF0清0。
（3）定時器T1的運行控制位TR1
功能同TR0。
（4）定時器T1溢出標志為TF1
功能同TF1。
（5）外部中斷源1（INT1、P3.3）中斷請求標志IE1
IE1=1時外部中斷源1正在向CPU請求中斷，當CPU響應該中斷時由硬件將IE1清0（下降沿觸發方式）。
（6）外部中斷源1觸發方式選擇位IT1
IT1=0時外部中斷源1選擇電平觸發方式，當輸入低電平時置位IE1；IT1=1時外部中斷源1選擇下降沿觸發方式，當中斷源由高電平變低電平時置位IE1，向CPU請求中斷。
（7）外部中斷源0（INT0、P3.2)中斷請求標志IE0
功能類同IE1。
（8）外部中斷源0觸發方式選擇位IT0
功能類同IT1。
3、定時器工作方式
如上所述，定時器有4種工作方式，它們由TMOD寄存器中的M1、M0兩位決定。注意：只有T0才有工作方式3。
（1）工作方式0
當TMOD寄存器中的M1、M0為00時，定時器工作在方式0。下圖以定時器T1來示例說明：

計數時，TL1的低5位溢出后向TH1進位，TH1溢出后將TF1置位，并向CPU發出中斷請求。注意：在方式0時，TL1只用到了低5位，高3位內容不定不能使用，控制邏輯計數的允許/禁止并不改變計數值。
（2）工作方式1
當TMOD寄存器中M1、M0的值為01時，定時器工作于方式1。工作方式1和工作方式0的唯一區別在于，工作方式1可以實現16位計數，其它都和工作方式0相同。如果以定時器T1為例來圖示講解，可如下：

（3）工作方式2
當TMOD寄存器的M1、M0位值為10時，定時器工作于工作方式2。方式2為自動恢復初值的8位計數器，TL1作為8位計數寄存器，TH1作為8位計數常數寄存器，當TL1溢出時，一方面將TF1置位，并向CPU發出中斷請求，另一方面將預設在TH1中的常數重新裝入TL1，繼續計數。重新裝入不會影響TH1的內容。其結構簡圖如下：

在方式2中通過改變TH1的值可以改變計數次數。
（4）工作方式3
方式3只適用于T0，此時T1停止計數。

4、定時器/計數器溢出率的計算
定時器/計數器在工作之前必須先設定計數初始值Ta。初值計數公式如下：

在給定時間t后，求初值的公式如下：

5、總結
對定時器/計數器編程的步驟如下：
a、寫TMOD，設定工作方式、定時/計數方式、啟動哪個定時器（開啟相應的門控位GATE）；
b、將初值寫入對于寄存器；
c、定時器中斷開或關；
d、啟動定時器，即向TCON寫入數據。