一文詳解80C51系列單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器

在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)使用到精確延時(shí)，定時(shí)掃描，統(tǒng)計(jì)事件的發(fā)生次數(shù)和長生一定頻率的聲音等功能。

這些功能都需要在時(shí)序電路中實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能。

80C51系列單片機(jī)內(nèi)部集成了兩個(gè)可編程的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，簡稱T0和T1。每個(gè)定時(shí)器可以獨(dú)立工作，可以設(shè)置成定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種模式，有4種工作方式可供選擇。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)

80C51單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器的核心由兩個(gè)16位加1計(jì)數(shù)寄存器T0和T1組成，每個(gè)計(jì)數(shù)寄存器都分為高8位THx和低8位TLx分別訪問。

時(shí)鐘源可以選擇內(nèi)部時(shí)鐘源，也可以選擇外部時(shí)鐘源，當(dāng)選擇內(nèi)部時(shí)鐘源時(shí)，時(shí)鐘脈沖序列由單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生；當(dāng)選擇外部時(shí)鐘源時(shí)，由引腳P3.4、P3.5輸入外部時(shí)鐘脈沖序列。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的功能

作定時(shí)器時(shí)，常選用內(nèi)部時(shí)鐘源，由單片機(jī)內(nèi)部提供時(shí)鐘信號(hào)，頻率固定；

作計(jì)數(shù)器時(shí)，常用外部時(shí)鐘源，信號(hào)由相應(yīng)的引腳輸入，統(tǒng)計(jì)外部事件發(fā)生的次數(shù)。

1）計(jì)數(shù)功能

時(shí)鐘信號(hào)的下降沿有效，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間會(huì)采樣外部輸入時(shí)鐘信號(hào)的電平狀態(tài)，當(dāng)連續(xù)兩次采樣得到的信號(hào)先后為1和0時(shí)，單片機(jī)認(rèn)為外部輸入了一個(gè)下降沿，此時(shí)在下一個(gè)機(jī)器周期的S3P1期間計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值加1。

由于采樣一個(gè)下降沿需要兩個(gè)機(jī)器周期，即需要24個(gè)振蕩周期，因此外部輸入的計(jì)數(shù)脈沖的最高頻率為單片機(jī)振蕩頻率的1/24。

2）定時(shí)功能

選用內(nèi)部時(shí)鐘源，頻率是單片機(jī)主時(shí)鐘的12分頻。根據(jù)定時(shí)時(shí)間的長度和單片機(jī)的主時(shí)鐘頻率，要計(jì)算出定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值，然后啟動(dòng)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。

當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，產(chǎn)生中斷或者軟件查詢等待時(shí)間結(jié)束。

定時(shí)與計(jì)數(shù)在本質(zhì)是一致的，都是通過計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)的下降沿個(gè)數(shù)實(shí)現(xiàn)。

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的方式寄存器和控制寄存器

1）工作方式寄存器TMOD

TMOD用來設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)方式，選擇的時(shí)鐘源，設(shè)置工作方式。不可按位尋址，只能對(duì)整個(gè)寄存器進(jìn)行編程。

高4位控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器1，低4位控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器0。

GATE：計(jì)數(shù)器門控制位，用來決定啟動(dòng)是否受外部中斷輸入引腳的輸入電平控制。

為0時(shí)，引腳INTx電平不產(chǎn)生影響，只要啟動(dòng)控制位TRx，就開始工作；為1時(shí)，則需要INTx為1，且TRx也為1時(shí)，計(jì)數(shù)器才開始工作，這種設(shè)置常用來測(cè)量INTx引腳高電平的脈沖寬度。

C/T：時(shí)鐘選擇控制位；

M1M0：工作方式選擇位。

2）控制寄存器TCON

高4位用作控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)，停止和中斷請(qǐng)求標(biāo)志位；低4位用作外部中斷的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位和觸發(fā)方式控制位。

TF1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷請(qǐng)求標(biāo)志位；

TR1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1啟動(dòng)控制位；

TF0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷請(qǐng)求標(biāo)志位；

TR0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0啟動(dòng)控制位；

定時(shí)/計(jì)數(shù)器的4種工作方式

1）方式1:16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

2）方式0:13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

13位定時(shí)器由THx的8位再加上TLx的低5位，構(gòu)成的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。當(dāng)TLx的低5位計(jì)滿溢出時(shí)，直接向THx進(jìn)位。

3）方式2:自動(dòng)重裝的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

16位計(jì)數(shù)器分成獨(dú)立的兩個(gè)部分，其中THx作為計(jì)數(shù)初值寄存器，由于存放和保持初值，初值由軟件設(shè)置，而TLx用作8位計(jì)數(shù)器。

4）方式3

對(duì)于T1，設(shè)置為方式3時(shí)，相當(dāng)于使TR1=0，使其停止計(jì)數(shù)，沒有什么實(shí)際意義。因此只有定時(shí)/計(jì)數(shù)器0可以工作在方式3。