第4章-定时器与计数器

第4章定时器/计数器

4.1定时器/计数器T0和T1

4.1.1定时器/计数器T0和T1的结构及功能

4.1.2定时器/计数器T0和T1的功能寄存器

4.1.3定时器/计数器T0和T1的工作方式

4.1.4定时器/计数器T0和T1应用举例

4.2定时器/计数器T2

4.2.1定时器/计数器T2的控制寄存器

4.2.1定时器/计数器T2的操作模式

对于定时器/计数器来说，不管是独立的定时器芯片还是单片机内的定时器，大都具有以下特点：◆定时器/计数器有多种工作方式，可以是计数方式，也可以是定时方式。

◆定时器/计数器的计数值是可变的，计数的最大值也是有限的，这取决于计数器的位数。计数的最大值也就限定了定时时间的最大值。

◆在到达设定的定时或计数值时发出中断申请，以便实现定时控制。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的结构及功能

定时器/计数器T0、T1是由加法计数器、TMOD寄存器和TCON寄存器等组成，其结构如下：4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的结构及功能

◆

T0和T1的结构定时器/计数器的T0和T1的核心是16位加法计数器，图中用特殊功能寄存器TH0、TL0及TH1、TL1表示，它们分别为T0加法计数器和T1加法计数器的高8位和低8位。作计数器用时，加法计数器对芯片引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)上的输入脉冲计数。每输入一个脉冲，加法计数器增加1。加法计数器溢出时可向CPU发出中断请求信号。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的结构及功能

◆

T0和T1的结构

作定时器用时，加法计数器对单片机内部机器周期脉冲Tcy计数。由于机器周期是定值，所以对Tcy的计数就相当于定时，如Tcy=1μs，计数值100，相当于定时100μs。加法计数器的初值可以由程序设定，设置的初值不同，计数值或定时时间就不同。在定时器/计数器的工作过程中，加法计数器的内容可用程序读回CPU。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的功能寄存器

◆定时器/计数器方式控制字TMOD

定时器/计数器T0、T1均有4种工作方式，可通过方式控制字TMOD进行设置，各位定义如下：

TMOD的低四位用于T0，高四位用于T1。位为定时或计数功能选择位，位为“1”，为计数方式；位为“0”，为定时方式。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的功能寄存器

◆定时器/计数器方式控制字TMOD

M1、M0：定时器/计数器工作方式选择位，其值与工作方式对应关系如下表所示。4.1定时器/计数器T0和T1M1M0工作方式方式说明00013位定时器/计数器01116位定时器/计数器102具有自动重装初值功能的8位定时器/计数器113两个8位定时器/计数器(T0)■定时器/计数器T0、T1的功能寄存器

◆定时器/计数器方式控制字TMOD

GATE：门控位，用于控制定时器/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。如果GATE=1，定时器/计数器0的启动受芯片引脚INT0(P3.2)控制，定时器/计数器1的启动受芯片引脚INT1(P3.3)控制；如果GATE=0，则定时器/计数器的启动与引脚INT0、INT1无关。

一般情况下GATE端为0。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的功能寄存器

◆定时器/计数器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位定义如下：

TR0(TR1)：T0(T1)运行控制位。当TR0(TR1)=1时启动T0(T1)；TR0(TR1)=0时关闭T0(T1)。该位由软件进行设置。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的功能寄存器

◆定时器/计数器控制寄存器TCONTCON控制寄存器各位定义如下：TF0(TF1)：T0(T1)定时器/计数器溢出中断标志位。当T0(T1)计数溢出时，由硬件置位，并在允许中断的情况下，向CPU发出中断请求信号，CPU响应中断转向中断服务程序时，由硬件自动将该位清零（也可用软件清除）。

TCON的低四位与外部中断有关。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

当M1M0=00时，定时器/计数器工作于方式0下，构成13位定时器/计数器（8位计数器带32分频的预分频器）。其逻辑结构如下图所示。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0THx是高8位加法计数器，TLx是低5位加法计数器，TLx的高3位未用。TLx加法计数溢出时向THx进位，THx加法计数溢出时置位TFx，最大计数值为213。可用程序将0～8191(213-1)的某一数送入THx、TLx作为初值。THx、TLx从初值开始加法计数，直至溢出。所以初值不同，定时时间或计数值不同。

必须注意的是：加法计数器THx溢出后，必须用程序重新对THx、TLx设置初值，否则下一次THx、TLx将从0开始重新计数。（重写初值）4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

如果C/T=1，图中开关S1自动地接到下面，定时器/计数器工作在计数状态，加法计数器对Tx（x=1,2）引脚上的外部脉冲进行计数。计数值由下式确定：式中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。x值为8191时计数值最小，其值为1；当x值为0时计数值最大，其值为8192，即计数范围为1～8192。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

定时器/计数器是在每个机器周期的S5P2期间采样Tx脚的输入信号，若前一个机器周期的采样值为“1”，下一个机器周期的采样值为“0”，则计数器当前值加1。由于识别一个高电平到低电平的跳变需两个机器周期，所以对外部计数脉冲的频率应小于fosc/24，且高电平与低电平的延续时间均不得小于1个机器周期。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

当C/T=0时为定时方式，开关S1自动地接到上面，加法计数器对机器周期脉冲Tcy计数，每个机器周期TLx加1。定时时间由下式确定：式中：Tcy为单片机的机器周期。如果振荡频率fosc=12MHz，则Tcy=1μs，定时范围为1～8192μs。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

定时器/计数器的启动或停止由TRx控制。

当GATE为“0”时，只要用软件置TRx=1，开关S2闭合，定时器/计数器就开始工作；当TRx=0时，S2打开，定时器/计数器停止工作。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式0

当GATE=1时为门控方式。此时，仅当TRx=1且INTx引脚上出现高电平(即无外部中断请求信号)，S2才闭合，定时器/计数器开始工作。如果INTx引脚上出现低电平(即有外部中断请求信号)，则停止工作。所以，门控方式下，定时器/计数器的启动受外部中断请求的影响，可用来测量INTx引脚上出现正脉冲的宽度。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式1

当M1M0=01

时，定时器/计数器工作于方式1下，构成16位定时器/计数器。其逻辑结构图如下所示。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式1THx、TLx都是8位加法计数器。在方式1时，计数器的计数值由下式确定：

所以计数范围为1～65536。定时器的定时时间由下式确定：如果fosc=12MHz，则Tcy=1μs，定时范围为1～65536μs。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式2

当M1M0=10时，定时器/计数器工作于方式2下，为自动重装初值的8位定时器/计数器。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式2

在方式2下，TLx作为8位加法计数器使用，THx作为初值寄存器使用，THx、TLx的初值由程序设定。当TLx

计数溢出时，不仅置为TFx，而且自动发出重装信号，使三态门打开，将THx中的初值自动送至TLx，并从初值开始重新计数。重装初值后，THx中的值保持不变，除非用程序重新给THx赋值。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式2

在方式2时，计数器的计数值由下式确定：

所以计数范围为1～256。定时器的定时时间由下式确定：如果fosc=12MHz，则Tcy=1μs，定时范围为1～256μs。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式3

当M1M0=11时，定时器/计数器工作于方式3下，构成两个8位定时器/计数器。其逻辑结构图如下所示。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式3

工作方式3只适用于T0。当T0工作于方式3时，TH0和TL0被分为2个独立的定时器/计数器。其中TL0既可以是定时器，也可以是计数器；TH0只能用于定时器使用，并且占用了T1的两个控制信号TR1和TF1。在这种情况下，T1虽然仍可工作于方式0、1、2，但是不能采用中断方式。此时通常将T1用作串行口的波特率发生器。由于T1无方式3，若强行将其设置为工作方式3，相当于令其停止工作。4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器T0、T1的四种工作方式

◆工作方式3

在方式3下，定时器/计数器的定时、计数范围和定时/计数值的确定与方式2相同。计数值确定如下：

所以计数范围为1～256。定时器的定时时间可由下式确定：4.1定时器/计数器T0和T1■定时器/计数器的启动和使用

◆初始化。包括工作方式字TMOD设定、初值设定。◆启动定时器（置位TRx）。◆溢出处理（TFx=1）。中断方式或查询方式。在中断方式下，CPU响应中断时会由硬件自动复位TFx，查询方式下需要用软件复位。

注意：为实现“定时处理”某任务或事件，CPU响应中断后应该重写定时器初值，否则定时器将由0值开始计数。4.1定时器/计数器T0和T1■例4-1：设单片机系统时钟为12MHz，试编程从I/O端口P1.2输出周期为5ms的方波（脉冲序列）。分析：当系统时钟为12MHz时，若选用T0工作于方式0下，则最大定时时间为213=8192μs，满足周期5ms的要求；同样，若T0也可

工作于方式1下，则最大定时时间为216=65536μs，亦可满足周期5ms的要求。方波脉宽为2.5ms=2500μs，工作于方式1时有：可知：定时器T0初值为5692，方式0下用到了TH0的8位和TL0的低5位，即：TH0=0B1H，TL0=1CH。4.1定时器/计数器T0和T1■例4-1：C51程序如下。

#include<reg52.h>

sbitp1_2=P1^2;voidmain(){TMOD=0x00;TH0=0xb1;TL0=0x1c;TR0=1;while(1);{while(TF0==0);//等待定时器0溢出（程序查询方式）TF0=0;p1_2=!p1_2;TH0=0xb1;//重写定时器初值TL0=0c1c;}}4.1定时器/计数器T0和T1■例4-2：利用定时器T0测量脉冲宽度。设脉冲从P3.2引脚输入，单片机系统时钟为12MHz。要求将该脉冲宽度值存入变量pul_width中。分析：当定时器工作于方式0时，利用门控位GATE可以测量外部脉冲宽度。方法：令GATE=1，然后软件置位TR0（或TR1），这时当INT0（或INT1）为“1”时（外部脉冲上升沿），就会自动启动定时器；当INT0（或INT1）为“0”时（外部脉冲下降沿），会关闭定时器。因此，此时定时器的计数值就等同于外部输入脉冲的宽度。4.1定时器/计数器T0和T1■例4-2：C51