8051单片机的定时器/计数器

定时器/计数器是一种计数装置，若对内部时钟脉冲计数，可视为定时器；若对外部时钟脉冲计数，可视为计数器。

定时器/计数器的应用可以采用中断的方式当定时或计数达到时产生中断，另外也可以采用询问的方式，不断询问计数状态，以控制程序流程。

8051计数寄存器是THx和TLx两个8位的寄存器，x=1或x=0。

8051的定时器/计数器

8051单片机有2个16位定时器/计数器：定时器0（Timer0）和定时器1（Timer1）简称T0和T1，8052在包含了T0、T1还有一个Timer 2（T2）。这三个定时器/计数器都可作为内部定时器或外部计数器。

若是作为内部定时器时，是计数内部的脉冲。以12MHz的计数时钟脉冲系统为例，将12MHz/12送入定时器，此时定时器所计数的脉冲周期为1us。若采用16位的定时模式，则最多可计数65536个脉冲（即2^16），约0.0655s。

若作为外部计数器时，则是计数由T0或T1引脚送入的脉冲。同样的，若采用16位的定时模式，最多可计数65536（即2^16）个计数量。

定时器/计数器模式寄存器TMOD

定时器/计数器模式寄存器TMOD主要设定定时器/计数器的工作模式、计数信号来源及启动方式等。

TMOD模式寄存器的低四位T0（0-3）配置定时器/计数器0（Timer0）的工作模式，高四位T1（4-7）配置定时器/计数器1（Timer1）的工作模式，这两部分的结构类似，只是控制的对象不同。

我们以高四位为例来了解TMOD模式寄存器的使用，即使用T 1，（T0一样的用法）：

GATE为Timer的门控开关，用来决定Timer 1（T 1）的启动方式。

若GATE = 0，则只要 TR1 = 1，即可启动Timer 1，称为内部启动或软件启动；

若GATE = 1，则需要 TR1 = 1，还要等待外部中断引脚INT1为高电平，Timer 1才能启动工作，称为外部启动或硬件启动。

C/T（Count/Timer）定时器/计数器切换开关：C/T=0为内部定时器，用来计数OSC/12的脉冲；C/T=1为外部计数模式，用来计数由T 1（P3.5）引脚输入的脉冲；

M0,M1定时/计数模式选择开关：

Mode0（M1 = 0,M0 = 0）：

提供两个13位定时器/计数器（Timer 0/Timer 1），如前所述，计数量分别存放在TH1和TL1两个8位计数寄存器里。其中TH1放置8位，TL1放置5。

如前所述，若要执行定时功能，则C/T设定为0，计数内部脉冲；若要执行计数功能，设置C/T为1，计数外部脉冲信号。

启动方式为外部启动时：设定GATE = 1，TR1=1，再等待外部中断引脚INT1输入高电平，即可启动 Timer 1；

启动方式为内部启动时：设定GATE = 0，TR1=1，即可启动 Timer 1；

Mode1（M1 = 0,M0 = 1）：

提供两个16位定时/计数器，计数量分别存放在THx和TLx两个8位计数寄存器里。

Mode 1下的定时器/计数器的工作模式切换、启动方式等与Mode 0 完全一样，Mode 1计数量更大，所以完全可以替代Mode 0。

Mode 2（M1 = 1,M0 = 0）：

提供两个8位可自动加载的定时器/计数器（Timer 0和 Timer 1），其计数寄存器里的计数量放置在TLx里，当改定时器/计数器中断时，会自动将THx计数寄存器里的计数量载入到TLx里。由于计数只用了8位，所以其最大计数为256。

Mode 2下的定时器/计数器的工作模式切换、启动方式等与Mode 0 完全一样。

Mode 3（M1 = 1，M0 = 1）：

此工作模式是一种特殊的模式，提供一个8位的定时器/计数器 Timer 0和一个8位的定时器Timer 1。

其中Timer 0除了不具有自动加载功能外，与Mode 2的Timer0几乎完全一样。

而Timer 1定时器也几乎可以被Mode 2的Timer 1所取代。

定时器/计数器控制寄存器TCON

寄存器TCON的高四位一共定时器/计数器的启动开关和中断时的标志位，低四位为外部中断触发控制位和外部中断请求标志位，如下图：

TF1：定时器Timer 1中断（溢出）标志位。当Timer 1时，由硬件自动设定TF1= 1，并向CPU申请中断。Timer 1中断结束时，CPU自动对TF1清零。TF1也可以用软件清零。

TR1：定时器Timer 1启动开关。TR=1，Timer 1启动，TR1=0关闭Timer 1。

TF0：定时器T0溢出标志位。其功能与TF1相同。

TR0：定时器T0运行控制位。其功能与TR1相同。

IE1：外部中断1（INT1）标志位。

IT1：外部中断1（INT1）触发方式控制位。

IE0：外部中断0（INT0）标志位。

IT0：外部中断0（INT0）触发方式控制位。

计数寄存器：

8051的计数寄存器是THx和TLx两个8位寄存器，除了Mode 3之外，TH0和TL0是Timer 0所使用的计数寄存器，TH1和TL1是Timer 1所使用的的计数寄存器。若是8052还有Timer 2所使用的TH2和TL2。

8051定时器/计数器是一种正数计数器。当计数到满（溢出）时，即产生中断。我们计数时用该模式下的最大计数量减去所需计数，即从终点往前推，比如最大计数量为100，需要计数40，则从60处开始计数。

不同模式下的最大计数量不同，设定方式也有差异。

下面对各个模式下计数寄存器分别做说明：

Mode 0

由于Mode 0 TLx计数寄存器只使用5位，2^5 = 32，我们要把计数起点的值除以32，其余数放入TLx计数寄存器；其商放入THx计数寄存器。例如要使用Timer 0计数6000，则：

TL0 = （8192 - 6000）% 32；//取低5位

TH0 = （8192 - 6000）/ 32；//取高8位

Mode 1

在此模式下，TLx和THx计数寄存器都是8位，而2^8=256，同样使用Timer 0计数6000则

TL0 = （65536 - 6000）% 256；

TH0 = （65536 - 6000）/ 256；

Mode 3

在此模式下，使用TL0计数寄存器作为第一个定时器/计数器的计数量，而TH0计数寄存器作为第二个定时器的计数量，用到哪个就填入哪个。两个都用到就对TL0、TH0分别填入对应的值。填入方法与Mode 2一样。

定时器/计数器的使用

定时器/计数器有两种使用方式：中断和查询

中断：包括定时器/计数器中断的设定、计数量的设定、启动设定及中断子程序的编写

查询：只要设定计数量及启动，然后判断定时器/计数器的标志位（TFx）是否动作，接着程序流程的跳转。

中断设定（关于8051的中断就不展开了）：

中断的设定包括开启开关（IE寄存器的设定）、中断优先级的设定（即IP寄存器的设定）、中断信号的设定（TCON寄存器的设定）等。例如要开启中断总开关及T0开关（IE为中断启用寄存器，IP为中断优先级寄存器）：

IE=0x82；//打开中断总开关及启用T0中断

把T0中断设定高优先级，并设定为内部定时器，软件启动方式，采用Mode 1：

IP=0x02;//T0中断高优先级

TMOD = 0x01;//设定为内部定时器、软件启动和Mode 1

计数量设定（略，见上文）

定时器/计数器启动

TRx=1；// 启动Timer x

中断子程序

中断程序格式：void +函数名+interrupt +数字0—5

0 外部中断INT0

1 定时器/计数器TF0

2外部中断INT1

3定时器/计数器TF1

4串行口TI/RI

5定时器/计数器TF2/EXF2(8052才有)

注意区分定时器/计数器的中断编号与外部中断编号，定时器 0的中断编号为 1，定时器 1的中断编号为 3，定时器 2的中断编号为 5。

如：

void my_INT (void) interrupt 3 //Timer 1溢出中断子程序

{

…….//中断子程序逻辑代码

}