1、定時計(jì)數(shù)器概述

定時/計(jì)數(shù)器，其具有定時和計(jì)數(shù)的功能。計(jì)數(shù)是指對外部脈沖信號進(jìn)行比較，每來一個脈沖，計(jì)數(shù)值加1；當(dāng)產(chǎn)生的信號脈沖很有規(guī)律時，比如1秒鐘來一個，那么計(jì)數(shù)多少個脈沖就知道過了多少秒，從而計(jì)數(shù)功能可以演化為定時功能。時功能需要用到某個基準(zhǔn)時鐘，通過對基準(zhǔn)時鐘的計(jì)數(shù)來完成定時功能。

定時/計(jì)數(shù)器的種類比較多，但一般可歸為兩類：
（1）專用的定時/計(jì)數(shù)器器件（如8253）；
（2）處理器中集成定時器/計(jì)數(shù)器（如8051單片機(jī)自帶2個16位定時/計(jì)數(shù)器）。這些定時器一般都有一個輸入時鐘，即基準(zhǔn)時鐘。

定時/計(jì)數(shù)器有如下一些用途：
（1）產(chǎn)生所需頻率的脈沖。如產(chǎn)生頻率1000hz，占空比1:1的脈沖波。
（2）在累加計(jì)數(shù)中的應(yīng)用。計(jì)數(shù)器可在一段時間內(nèi)記錄信號A經(jīng)整形后的脈沖個數(shù)。
（3）在頻率測量中的應(yīng)用。通過測量脈沖寬度或在一定時間內(nèi)測量脈沖的個數(shù)，從而推算出脈沖的頻率。
（4）定時/計(jì)數(shù)器在計(jì)時中的應(yīng)用。定時/計(jì)數(shù)器可對時鐘信號，如秒信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可用來倒計(jì)時，秒表計(jì)，時間循環(huán)等。

1、8051定時計(jì)數(shù)器

8051單片機(jī)內(nèi)部有2個16位的定時/計(jì)數(shù)器：T1和T0。
T0定時/計(jì)數(shù)器詳解： 寄存器位C/T控制開關(guān)，往上是振蕩器，即CPU晶振產(chǎn)生的脈沖，往下是P3.4的引腳，即從外部得到的脈沖信號。進(jìn)來之后首先送到TL0寄存器中，當(dāng)TL0寄存器計(jì)數(shù)滿了之后，就會進(jìn)位到TH0寄存器，當(dāng)TH0寄存器計(jì)數(shù)滿了之后，就會產(chǎn)生溢出信號，TCON寄存器就會設(shè)置一個相應(yīng)的標(biāo)志，標(biāo)志會引發(fā)CPU的中斷，即51單片機(jī)的內(nèi)核處理單元處理。整個定時器是受到TMOD和TCON這兩個寄存器的控制，分別控制工作模式與工作狀態(tài)。

1、計(jì)數(shù)功能與定時功能
計(jì)數(shù)功能就是對外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；
計(jì)時就是針對內(nèi)部振蕩器，一般12MHz，除以12 ，就是1MHz，相當(dāng)于一個脈沖就是1us，數(shù)多少個脈沖就知道多少us，就是定時功能；
2、T0相關(guān)寄存器4個

6個相關(guān)的寄存器：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1
其中TMOD用于控制和確定各定時/計(jì)數(shù)器的功能和工作方式，TCON用于控制各定時/計(jì)數(shù)器的啟動和停止計(jì)數(shù)，同事 包含定時/計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，TH0、TL0用于T0的計(jì)數(shù)，TH1、TL1用于T1的計(jì)數(shù)。系統(tǒng)復(fù)位時，這些寄存器的所有為都被清零。

#TMOD方式寄存器描述

圖片5.png (69.62 KB, 下載次數(shù): 100)

下載附件

2021-7-23 16:13 上傳

圖片6.png (126.69 KB, 下載次數(shù): 73)

下載附件

2021-7-23 16:13 上傳

C/T：選擇計(jì)數(shù)器或定時器功能，C/T=1位外部脈沖計(jì)數(shù)器功能，C/T=0為內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)器功能（可做定時器）
GATE：選通控制，GATE=0，由軟件控制TR0或TR1位啟動定時器：GATE=1，由外部中斷引腳INT0（P3.2）和INT1（P3.3）輸入電平分別控制T0和T1的運(yùn)行。

方式1
方式0和方式1工作過程差不多，只不過方式0為13位計(jì)數(shù)方式，最大計(jì)數(shù)值只能達(dá)到213=8192；而方式1為16位計(jì)數(shù)方式，最大計(jì)數(shù)值為216=65536。
當(dāng)工作在計(jì)數(shù)方式時，最大計(jì)數(shù)值為2^16=65536。
當(dāng)為定時工作方式時，定時時間計(jì)算公式為：
T=（216-計(jì)數(shù)初值）×晶振周期×12=（216-計(jì)數(shù)初值）×12÷晶振頻率
假設(shè)晶振頻率為12MHz，則方式1下最大定時時間T=（2^16-0）×12÷12MHz=65536x1us=65.536ms。
方式2
方式2為8位計(jì)數(shù)方式，最大計(jì)數(shù)值為2^8，能夠自動重裝計(jì)數(shù)值。
方式2特別適合于把定時/計(jì)數(shù)器用作串口波特率發(fā)生器。
定時時間T=（2^8-計(jì)數(shù)初值）×晶振周期×12 =（2^8-計(jì)數(shù)初值）×12÷晶振頻率。

方式1詳解： C/T開關(guān)控制脈沖的來源，不管哪種脈沖，都會送到K往后計(jì)數(shù)，其中K的狀態(tài)受下方邏輯控制。當(dāng)GATE=0，A處輸出1，此時B處的狀態(tài)只受TR0控制，當(dāng)TR0=1，K處開關(guān)閉合，當(dāng)TR0=0，K處開關(guān)斷開，即只通過TR0（軟件控制位）來控制定時器。當(dāng)GATE=1，A處輸出值受INT0引腳控制，當(dāng)TR0=1，此時K狀態(tài)只受INT0控制，當(dāng)INT0=1，K處開關(guān)閉合，當(dāng)INT0=0，K處開關(guān)斷開，即只通過引腳的電平來控制定時器。開關(guān)閉合后，開始計(jì)數(shù)，TL0計(jì)數(shù)滿進(jìn)位到TH0，TH0計(jì)數(shù)滿進(jìn)位到TF0（中斷標(biāo)志），即產(chǎn)生中斷給了51。
方式2詳解： 方式２與方式１的前面大部分原理相同，不同的是８位計(jì)數(shù)方式，TL0計(jì)數(shù)滿直接進(jìn)位給TF0產(chǎn)生中斷，同時通過選通控制將TH0（已設(shè)置好）的值覆蓋到TH0（自動重裝計(jì)數(shù)值），重新計(jì)數(shù)。

其中高4位控制定時/計(jì)數(shù)器T0和T1的運(yùn)行，低4位控制外部中斷INT1和INT0的運(yùn)行。
TF1： T1計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位，計(jì)數(shù)寄存器產(chǎn)生溢出時由硬件自動置位，置位后向CPU申請中斷，中斷響應(yīng)后硬件自動復(fù)位，若采用程序查詢方式，必須軟件清除該位。
TR1： T1運(yùn)行控制位，由軟件置位和復(fù)位。當(dāng)GATE（TMOD.7）為0時，由軟件設(shè)置為“1”時立即啟動T1計(jì)數(shù)寄存器開始計(jì)數(shù)，清除為“0”時立即停止T1計(jì)數(shù)器寄存器計(jì)數(shù)。當(dāng)GATE為1時，置位TR1為“1”時還必須INT1輸入為高電平時，才啟動T1計(jì)數(shù)，清除為“0”時或INT1輸入為低電平時均可停止T1計(jì)數(shù)。
TF0： 定時器T0溢出標(biāo)志位，其含義與TF1類似。
TR0： 定時器T0的運(yùn)行控制位，其含義與TR1類似。
#使用步驟
1、定時/計(jì)數(shù)功能的確定，從而確定C/T位的值；以及T0、T1的選用。
2、計(jì)數(shù)值的確定。 如果選擇為定時功能，則需要計(jì)算計(jì)數(shù)值，公式如下：
（注：一個機(jī)器周期等于12個時鐘周期，時鐘周期是晶振振蕩頻率的倒數(shù)）
計(jì)數(shù)值 = 定時時間/機(jī)器周期 = 定時時間×12/晶振頻率。比如單片機(jī)系統(tǒng)的晶振頻率為12MHz，現(xiàn)需要定時1ms，則計(jì)數(shù)值 = 1ms × 12/12MHz = 1000。
3、確定定時/計(jì)數(shù)器的工作方式，一般選用方式1和方式2，當(dāng)需要計(jì)數(shù)值比較大時（計(jì)數(shù)值＞256），選用方式1工作，此時最大計(jì)數(shù)范圍為2^16。
4、計(jì)數(shù)初值的確定，即THn和TLn的確定。因?yàn)?1單片機(jī)的定時/計(jì)數(shù)器是采用計(jì)滿溢出的，所以：計(jì)數(shù)初值=（計(jì)數(shù)最大值-計(jì)數(shù)值），從而確定計(jì)數(shù)初值。比如計(jì)數(shù)值為1000，選用方式2（16位寄存器），則：計(jì)數(shù)初值 = 2^16-1000 = 64536 = 0xFC18，所以THn = 0xFC，TLn = 0x18。
5、溢出標(biāo)志位TFn（n=0或1）清0。
6、運(yùn)行控制位TRn置1，定時/計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)。