单片机（AT89C51）定时/计数器详解及其实验案例
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定时/计数器应用范围
定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。
定时/计数器概述
- 80C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器，基本功能是加1。
- 对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周脉冲计数，是定时器。
- 计数器由二个8位计数器组成。
- 定时时间和计数值可以编程设定，其方法是在计数器内设置一个初值，然后加1计满后溢出。调整计数器初值，可调整从初值到计满溢出的数值，即调整了定时时间和计数值。
- 定时/计数器作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚（P3.4，P3.5）输入。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24
定时/计数器的结构和工作原理
定时/计数器的结构：
8051单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为定时器0（T0）和定时器1（T1），可编程选择其作为定时器用或作为计数器用。其逻辑结构如下图所示：
定时/计数器的工作原理：
可用一个简单的框图构造它的模型 ：N位计数器构成了电路的核心。定时和计数两种方式的区别在于计数器的脉冲来源.初值寄存器是用来设定“定时/计数的具体参数”
注：
（1） 何时控制启动计数？ 启动控制（TR）
（2） 如何控制定时还是计数？ 定时/计数控制C/T来控制（后面会介绍）
（3） 如何控制定时/计数的长短？ N位初值寄存器（设定初值）
定时/计数器的控制寄存器
参与定时器/计数器管理的SFR有TMOD和TCON
定时/计数器方式寄存器TMOD
| 高4位控制T1 | 低4位控制T0 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 门控位 | 计数/定时 方式选择 | 工作方式 选择 | 门控位 | 计数/定时 方式选择 | 工作方式 选择 | ||
| G | C / T | M1 | M0 | G | C / T | M1 | M0 |
M1-M0：工作方式的选择位
| M1M0 | 工作方式 | 功能 |
|---|---|---|
| 00 | 方式0 | 13位计数器 |
| 01 | 方式1 | 16位计数器 |
| 10 | 方式2 | 两个8位计数器，初值自动装入 |
| 11 | 方式3 | 两个8位计数器，仅适用T0 |
C/T：计数/定时方式选择位
- C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。
- C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。
GATE：门控位
- GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。
- GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。
注：TMOD字节地址89H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。
eg：TMOD=0XA6 0XA6 --->1010 0110 说明：高四位（T1双重控制，定时工作方式，并且为方式2）低四位（T0只 受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制，计数工作方式，并且方式2）
说明：不管是定时还是计数工作方式，定时器T0或T1在对内部时钟或外部脉冲计数时，不占用CPU时间，除非产生溢出时才可能中断CPU的当前操作。
定时/计数器控制寄存器TCON
|
TCON | T1 中断标志 | T1 运行标志 | T0 中断标志 | T0 运行 标志 | INT1 中断 标志 | INT1 触发 方式 | INT0 中断 标志 | INT0 触发 方式 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 位名称 | TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
TCON低4位与外中断INT1，INT0有关，已在中断中叙述。不清楚可以查看上一篇blog（单片机（AT89C51）中断系统详解和中断系统应用实验）
高4位与定时/计数器T0、T1有关。
⑴ TF1: 定时/计数器T1溢出（中断）标志。
⑵ TF0: 定时/计数器T0溢出（中断）标志。
⑶ TR1: 定时/计数器T1运行控制位。TR1=1,T1运行; TR1=0,T1停止。
⑷ TR0: 定时/计数器T0运行控制位。TR0=1,T0运行; TR0=0,T0停止。
注：TCON的字节地址为88H，每一位有位地址，均可位操作。
定时/计数器的四种工作方式
在TMOD的M1-M0中已经提到，现在对此进行深入的探讨
方式0
当TMOD中的M0=0，M1=0时，为13位计数或定时方式。其中 TLi 使用低5位。
方式1
当TMOD中的M0=1，M1=0时，为16位计数或定时方式。
方式2
当TMOD中的M0=0，M1=1时，为8位自动重装初值计数或定时方式。
在方式2时，将16位计数器分成两个8位的计数器，THi 用来存放初值，当计数器溢出时，一方面将TFi置1，申请中断，一方面自动将TH的值装入TL。
方式3
T0 在方式3下时，T1作为波特率发生器，T1的控制位TF1、TR1出借给T0使用，而T0则构成两个独立的结构，其中TL0构成一个完整的8位定时器/计数器，而TH0则是一个仅能对晶振频率12分频的定时器。
T1作波特率发生器时，可以设置成方式0、1或2，用在任何不需要中断控制的场合。一般作波特率时常设成方式2的自动重装模式。
总结：
| M1M0 | 方式 | 计 数 器 配 置 |
| 0 0 | 0 | TLx低5位与THx的8位构成13位计数器 |
| 0 1 | 1 | TLx与THx构成16位计数器 |
| 1 0 | 2 | 自动重装初值(THx)的8位(TLx溢出时)计数器 |
| 1 1 | 3 | 仅用于T0，分成两个8位计数器，T1停止计数 |
定时/计数器的应用
计算定时/计数初值
定时/计数初值计算公式：
其中:
N与工作方式有关: 方式0时,N=13； 方式1时,N=16； 方式2、3时,N=8。
机周时间与主振频率有关:机周时间=12/fosc eg：fosc=12MHZ时，1机周=1uS； fosc=6MHZ 时，1机周=2uS
例：定时器工作方式0，晶振频率6MHz，定时1ms，初值为？
T=2^13-1ms/2us= 8192-500=7692=1 1110 0000 1100 所以：TLi(低五位)=01100 THi(高八位)=11110000
工作方式1，频率12MHz，定时25ms，初值为？
T=2^16-25ms/1us=65536-25000=9E58 所以：TLi(低八位)=0101 1000 THi(高八位)=1001 1110
晶振频率12MHz时，工作方式2的最长定时时间为多少毫秒？四种工作方式最长定时时间分别为多少毫秒？
工作方式2，3--->八位 最长时间=1us*2^8=0.256ms
工作方式1 ---->16位 最长时间=1us*2^16=65.536ms
工作方式0 ---->13位 最长时间=1us*2^13=8.192ms
定时/计数器应用步骤
⑴ 合理选择定时/计数器工作方式
⑵ 计算定时/计数器定时初值(按上述公式计算)
⑶ 编制应用程序
①定时/计数器的初始化
包括定义TMOD、写入定时初值、设置中断系统、启动定时/计数器运行等。
②正确编制定时/计数器中断服务程序
注意是否需要重装定时初值，若需要连续反复使用原定时时间，且未工作在方式2，则应在中断服务程序中重装定时初值。
定时/计数器的案例分析（见下一篇，尽请期待！！！https://blog.csdn.net/weixin_45629315/article/details/105657169）
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