一文详解80C51系列单片机的定时/计数器

在单片机的实际应用系统中，经常会使用到精确延时，定时扫描，统计事件的发生次数和长生一定频率的声音等功能。

这些功能都需要在时序电路中实现定时和计数的功能。

80C51系列单片机内部集成了两个可编程的16位定时/计数器，简称T0和T1。每个定时器可以独立工作，可以设置成定时和计数两种模式，有4种工作方式可供选择。

定时/计数器的结构

80C51单片机内部的定时计数器的核心由两个16位加1计数寄存器T0和T1组成，每个计数寄存器都分为高8位THx和低8位TLx分别访问。

时钟源可以选择内部时钟源，也可以选择外部时钟源，当选择内部时钟源时，时钟脉冲序列由单片机内部产生；当选择外部时钟源时，由引脚P3.4、P3.5输入外部时钟脉冲序列。

定时/计数器的功能

作定时器时，常选用内部时钟源，由单片机内部提供时钟信号，频率固定；

作计数器时，常用外部时钟源，信号由相应的引脚输入，统计外部事件发生的次数。

1）计数功能

时钟信号的下降沿有效，单片机在每个机器周期的S5P2期间会采样外部输入时钟信号的电平状态，当连续两次采样得到的信号先后为1和0时，单片机认为外部输入了一个下降沿，此时在下一个机器周期的S3P1期间计数器的计数值加1。

由于采样一个下降沿需要两个机器周期，即需要24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为单片机振荡频率的1/24。

2）定时功能

选用内部时钟源，频率是单片机主时钟的12分频。根据定时时间的长度和单片机的主时钟频率，要计算出定时/计数器的初值，然后启动定时器开始计时。

当定时时间到，产生中断或者软件查询等待时间结束。

定时与计数在本质是一致的，都是通过计数时钟信号的下降沿个数实现。

定时/计数器的方式寄存器和控制寄存器

1）工作方式寄存器TMOD

TMOD用来设置定时/计数器的启动方式，选择的时钟源，设置工作方式。不可按位寻址，只能对整个寄存器进行编程。

高4位控制定时/计数器1，低4位控制定时/计数器0。

GATE：计数器门控制位，用来决定启动是否受外部中断输入引脚的输入电平控制。

为0时，引脚INTx电平不产生影响，只要启动控制位TRx，就开始工作；为1时，则需要INTx为1，且TRx也为1时，计数器才开始工作，这种设置常用来测量INTx引脚高电平的脉冲宽度。

C/T：时钟选择控制位；

M1M0：工作方式选择位。

2）控制寄存器TCON

高4位用作控制定时/计数器的启动，停止和中断请求标志位；低4位用作外部中断的中断请求标志位和触发方式控制位。

TF1：定时/计数器1中断请求标志位；

TR1：定时/计数器1启动控制位；

TF0：定时/计数器0中断请求标志位；

TR0：定时/计数器0启动控制位；

定时/计数器的4种工作方式

1）方式1:16位定时/计数器

2）方式0:13位定时/计数器

13位定时器由THx的8位再加上TLx的低5位，构成的定时/计数器。当TLx的低5位计满溢出时，直接向THx进位。

3）方式2:自动重装的8位定时/计数器

16位计数器分成独立的两个部分，其中THx作为计数初值寄存器，由于存放和保持初值，初值由软件设置，而TLx用作8位计数器。

4）方式3

对于T1，设置为方式3时，相当于使TR1=0，使其停止计数，没有什么实际意义。因此只有定时/计数器0可以工作在方式3。