定时/计数器
一、定时器/计数器的基本性能特点
- 定时/计数器简称定时器
- 8051单片机有2个16位的定时/计数器
定时器0（T0）和定时器1（T1）；
它们都有定时器或事件计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。
- T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成
- T1则由TH1和TL1构成
- 作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。
二、定时/计数器工作方式
- 每个定时/计数器有4种工作模式，也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。
- 在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同。
- 在模式3，两个定时器的模式不同。
1.TMOD定时器方式寄存器
2.TCON定时器控制/状态寄存器
启动控制位TR0、TR1
=0，停止定时器工作
=1，启动定时器工作
例：启动T0： SETB TR0
溢出中断标志位TF0、TF1
定时器溢出使TFx=1，引起中断请求，CPU响应Tx中断后，自动清0
可用软件检测TFx，必须软件清0。
1 WAIT：JBC TF0，NEXT；检测T0是否溢出 2 SJMP WAIT ；未溢出，继续检测 3 NEXT： … ；溢出，TF0清0，处理溢出
3．可预置初值的16位加1计数器TH0、TL0、 TH1、TL1
预置T0初值指令： MOV TH0，#XH
MOV TL0，#XL
二. 定时器工作模式 由模式选择位M1、M0设定
1.模式0
13位定时/计数器。 THx 8位和TLx低5位组成13位加1计数器
计数外部脉冲个数：1～8192(213)
定时时间(T=1s)：1s ～8.19ms
2.模式1
16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器
计数外部脉冲个数：1～65536(216)
定时时间(T=1s)：1s ～ 65536×T= 65.54ms
3. 模式2
自动恢复初值8位定时/计数器。TLx为8位加1计数器，THx为8位初值重装寄存器。
用于需要重复定时和计数的场合。
最大计数值：256 (28)
最大定时时间(T=1s)： 256s
4. 模式3
T0分成2个8位定时器：TL0定时/计数器和TH0定时器
TL0占用T0控制位：C/T，TR0，GATE；
TH0占用T1控制位：TR1。
T1不能使用方式3工作
定时器/计数器的初始化
一、定时/计数器常数X的计算
计数功能：X= 2n -计数值 n：8/13/16
定时功能：X= 2n – t/T t：定时时间、T：机器周期
二、定时器的初始化
确定工作模式：对TMOD寄存器正确赋值；
确定定时初值：计算初值，直接将初值写入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1；
根据需要，对IE置初值，开放定时器中断；
启动定时/计数器，对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行计数或开始定时。
三. 初始化程序格式
1 MOV TMOD，# 模式字 ；选择模式 2 MOV THx， #XH ；装入Tx时间常数 3 MOV TLx， #XL 4 (SETB EA ) ；开总中断（可选） 5 (SETB ETx) ；允许定时器中断（可选） 6 SETB TRx ；启动Tx定时器
四、 溢出处理程序格式——查询和中断
1.查询方式：先查询定时器溢出标志，再进行溢出处理。
1 … ；定时器初始化 2 WAIT：JBC TFx，PT ；检测溢出标志 3 SJMP WAIT 4 PT： MOV THx，#XH ；重装时间常数 5 MOV TLx，#XL 6 … ；溢出处理 7 SJMP WAIT
2.中断方式：初始化后执行其他任务，中断服务程序处理溢出
1 ORG 0000H 2 LJMP MAIN 3 ORG 000BH(001BH) ；Tx中断入口 4 LJMP PTS 5 MAIN： … ；初始化后执行其他程序 6 PTS： … ；溢出中断服务程序 7 MOV THx，#XH ；重装时间常数 8 MOV TLx，#XL 9 RETI ；中断返回
例题
一、定时器模式0的应用
例3-7-1：由P1.0输出方波信号，周期为2ms，设fosc= 12MHz。解：每隔1ms改变一次P1.0的输出状态。用T0非门控方式0定时。计算定时器初值：X = 213 – t/T = 213 -1000/1 = 7192 = 1C18H
TH0＝E0H，TL0＝18H
（1）查询方式：
1 START： MOV TMOD，#00H ; 设置定时器0模式0 2 MOV TL0， #18H ；装载定时器0初值 3 MOV TH0， #0E0H ； 4 SETB TR0 ；启动定时器0 5 LOOP： JBC TF0，PTF0 ；查询定时器0溢出标志 6 SJMP LOOP ；未溢出，继续查询 7 PTF0： CPL P1.0 ；若溢出，P1.0口取反 8 MOV TL0，# 18H ；重新装载定时器0 9 MOV TH0，# E0H 10 SJMP LOOP ；继续查询溢出标志
（2）中断方式
1 ORG 0000H ；定位以下代码起始地址 2 AJMP MAIN ；跳转至主程序代码段 3 ORG 000BH ；定位定时器0中断入口矢量地址 4 AJMP PT0INT ；跳转至中断服务子程序 5 ORG 0100H ；定位主程序代码段起始地址 6 MAIN： MOV SP，#60H ；设置硬件堆栈指针 7 MOV TMOD，#00H ；设置定时器0工作于模式0 8 MOV TL0，#18H ；装载定时器0计数初值 9 MOV TH0，#E0H 10 SETB EA ；开放总中断 11 SETB ET0 ；允许定时器0中断 12 SETB TR0 ；启动定时器0 13 HERE： SJMP HERE ；原地跳转，等待中断到来 14 PT0INT：CPL P1.0 ; 中断服务子程序，P1.0口取反 15 MOV TL0，#18H ；装载定时器0计数初值 16 MOV TH0，#0E0H 17 RETI ；中断返回
二、定时器模式1的应用
例3-7-2：用定时器0模式1在P1.0口上输出50Hz方 波，单片机振荡时钟12MHz，采用查询方式。
解：初值x计算结果
X=55536
1 MOV TMOD, #01H ；设置定时器0模式1 2 SETB TR0 ；启动定时器0 3 LOOP: MOV TH0, #0D8H ；装载初值 4 MOV TL0, #0F0H 5 JNB TF0, $ ；查询溢出标志 6 CLR TF0 ；则清溢出标志 7 CPL P1.0 ；P1.0口取反 8 SJMP LOOP ；转回LOOP处
三、定时器模式2的应用
自动重载，定时器0和1相同，定时器1可作波特率发生器
11.059MHz晶振，定时器1产生1200波特率（TH1）＝232＝E8H
MOV TMOD, #20H
MOV TL1, #0E8H
MOV TH1, #0E8H
SETB TR1
四 门控制位GATE的应用—测量脉冲宽度
GATE门可使定时器Tx(T0或T1)的启动计数受INTx的控制，可测量引脚INTx(P3.2或P3.3) 上正脉冲的宽度(机器周期数) 。
例3-7-3利用T1门控位GATE测试INT1引脚上出现的正脉冲的宽度。
分析：
根据设计要求，将T1设定为定时工作模式1、GATE=1；
当TR1=1时，一旦INT1引脚上出现高电平就开始计数，直到出现低电平为止。
然后读取TH1、TL1中的计数值，分别送到寄存器A和B中。
由于工作在定时模式，计数器计数的是机器周期的脉冲数；
将脉冲数转化成时间，就可得到正脉冲的宽度。
由于定时器最长为16位计数器，因此被测脉冲高电平的宽度一般不能超过65536个机器周期。
参考程序：（1）假设被测脉宽≤65536个机器周期
1 ORG 0100H 2 MAIN: MOV TMOD, #90H ；设置T1为模式1 3 MOV TL1, #00H ；计数器初值为0 4 MOV TH1, #00H 5 LOOP: JB P3.3, LOOP ；等待INT1低 6 SETB TR1 ；如INT1为低，启动T1 7 8 LOOP1: JNB P3.3, LOOP1 ；等待INT1升高，开始计数 9 10 LOOP2: JB P3.3, LOOP2 ；等待INT1降低，停止计数 11 CLR TR1 ；停止T1计数 12 MOV A, TL1 ；T1计数值的低8位送A 13 MOV B, TH1 ；T1计数值的高8位送B
2）若脉宽≥65535个机器周期，中断方式记录TH1TL1溢出中断次数。
1 SETB TR1 ；开启T1 2 SETB ET1 ；允许T1中断 3 SETB EA ；开放总中断 4 WAIT2： JNB P3.3，WAIT2 ；等待正脉冲到来 5 WAIT3： JB P3.3，WAIT3 ；等待正脉冲结束 6 CLR TR1 ；关闭T1 7 MOV IE，#00 ；关闭中断 8 MOV R2，TL1 ；读出T1 9 MOV R3，TH1 10 LCALL PPS ；计算脉宽 11 HERE： SJMP HERE ；其他任务 12 PRIC： INC R4 ；记录溢出次数 13 RETI 14 PPS： … ；计算脉宽子程序
计算脉宽的子程序的计算式如下：
脉宽t = （R4 ×216 + R3 R2 ) ×T （T为机器周期
五、定时器长定时方法的应用
长定时方法：增加一个软件计数器或一个硬件计数器。
例3-7-4 P1.7驱动LED亮1秒灭1秒地闪烁，设时钟频率为6MHz。硬件方式： T0定时，T1计数T0的定时跳变信号P1.0的负跳变次数，计满5个跳变为1秒。
1 START： MOV TMOD，#61H 2 MOV TL1， #0FBH 3 MOV TH1， #0FBH 4 CLR P1.0 5 SETB TR1 6 LOOP1： CPL P1.7 7 LOOP2 ： MOV TL0， #3CH 8 MOV TH0， #0B0H 9 SETB TR0 10 LOOP3: JBC TF0， LOOP4 11 SJMP LOOP3 12 LOOP4： CPL P1.0 13 JBC TF1， LOOP1 14 SJMP LOOP2