單片機定時器/計數器的結構以及工作原理

定時器/計數器的結構

定時器/計數器的實質是加1計數器(16位)，由高8位和低8位兩個寄存器組成。TMOD是定時器/計數器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能;TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。

計數器輸入的計數脈沖源

系統的時鐘振蕩器輸出脈沖經12分頻后產生;

T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。

計數過程

每來一個脈沖計數器加1，當加到計數器為全1(即FFFFH)時，再輸入一個脈沖就使計數器回零，且計數器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發出中斷請求(定時器/計數器中斷允許時)。如果定時器/計數器工作于定時模式，則表示定時時間已到;如果工作于計數模式，則表示計數值已滿。

定時應用

用作定時器：此時設置為定時器模式，加1計數器是對內部機器周期計數(1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數頻率為晶振頻率的1/12)。計數值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t 。

計數運用

用作計數器：此時設置為計數器模式，外部事件計數脈沖由T0或T1引腳輸入到計數器。每來一個外部脈沖，計數器加1。但單片機對外部脈沖有基本要求：脈沖的高低電平持續時間都必須大于1個機器周期。

工作方式寄存器(TMOD)

GATE：門控位。

GATE=0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時器/計數器工作;(即需要一個啟動條件)

GATE=1時，要用軟件使TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳也為高電平時，才能啟動定時器/計數器工作，即需要兩個啟動條件。

C/T :定時/計數模式選擇位。

C/T =0為定時模式; C/T =1為計數模式。

M1M0：工作方式設置位。

計數器工作方式選擇

M1 M0 工 作 方 式 功 能 說 明

0 0 方式0 13位計數器

0 1 方式1 16位計數器

1 0 方式2 自動重裝8位計數器

1 1 方式3 定時器0：分成兩個8位

定時器1：停止計數

定時器/計數器的控制

控制寄存器TCON

TCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時器/計數器的啟動和中斷申請。其格式如下：

TF1(TCON.7)：T1溢出中斷請求標志位。T1計數溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0。TR1(TCON.6)：T1起/停控制位。1：啟動 0：停止

TF0(TCON.5)：T0溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。

TR0(TCON.4)：T0起/停控制位。1：啟動 0：停止

定時器/計數器的工作方式

方式1

方式1為13位計數，由TL0的低5位(高3位未用)和TH0的8位組成TL0的低5位溢出時向TH0進位，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標志，向CPU發出中斷請求。

方式2

方式2的計數位數是16位，由TL0(TL1)作為低8位、TH0(TH1)作為高8位，組成了16位加1計數器 。

方式3

方式3為自動重裝初值的8位計數方式。

在方式3下，當計數器計滿255(FFH)溢出時，CPU自動把TH 的值裝入TL中，不需用戶干預。因此特別適合于用作較精確的脈沖信號發生器。

方式4

方式4只適用于定時器/計數器T0，定時器T1方式3時相當于TR1=0，停止計數。

工作方式4將T0分成為兩個獨立的8位計數器TL0和TH0 。