8051定时器认识

晶振是 12MHz，那么对于我们这个单片机系统来说，时钟周期=1/12000000 秒.

机器周期主要针对汇编语言 而言，在汇编语言下程序的每一条语句执行所使用的时间 都是机器周期的整数倍，而且语句占用的时间是可以计算出来的，而 C 语言一条语句的时间是不确定的 ，受到诸多因素的影响。51单片机系列，在其标准架构下一个机器周期是 12 个时钟周期 ，也就是 12/12000000 秒。(1us)

定时器 和计数器 是单片机内部的同一个模块，通过配置 SFR（特殊功能寄存器）可以实现两种不同的功能，我们大多数情况下是使用定时器功能。定时器内部有一个寄存器，我们让它开始计数后，这个寄存器的值每经过一个机器周期就会自动加 1 ，因此，我们可以把机器周期理解为定时器的计数周期。这个定时器就是每过一个机器周期的时间，也就是 12/12000000 秒，数字自动加 1。

定时器有多种工作模式，分别使用不同的位宽（指使用多少个二进制位），假如是 16 位的定时器，也就是 2 个字节，最大值就是 65535，那么加到 65535 后，再加 1 (65536)后就算溢出，如果有其他位数的话，道理是一样的，对于 51 单片机来说，溢出后，这个值会直接变成 0。从某一个初始值开始，经过确定的时间后溢出，这个过程就是定时的含义。

定时值存储寄存器：

名称

描述

SFR地址

复位值

TH0

定时器 0 高字节

0x8C

0x00

TL0

定时器 0 低字节

0x8A

0x00

TH1

定时器 1 高字节

0x8D

0x00

TL1

定时器 1低字节

0x8B

0x00

TCON——定时器控制寄存器的位分配（地址 0x88、可位寻址）

位

7

6

5

4

3

2

1

0

符号

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

复位值

0

0

0

0

0

0

0

0

TCON——定时器控制寄存器的位描述

TF1 ：定时器/计数器T1溢出标志 ，溢出时由硬件置1，直到CPU响应中断才由硬件置0，也可以用程序去软件置0.，即清零有两种方式：软件清零 ，或者进入定时器中断时硬件清零 。

TR1 ：定时器T1的运行控制位，软件置1/清零 来进行启动/停止 定时器。

TF0 ：定时器/计数器T0溢出标志，溢出时由硬件置1，直到CPU响应中断才由硬件置0，也可以用程序去软件置0.，即清零有两种方式：软件清零，或者进入定时器中断时硬件清零。

TR0 ：定时器T0的运行控制位，软件置1/清零来进行启动/停止定时器。

IE1 ：外部中断1请求源(INT1/P3^3)标志，IE1=1，外部中断向CPU请求中断，当响应中断时由硬件清0 IE1.

IT1 ：外部中断触发方式控制位，IT1=0，低电平触发；IT1=1，"1"-->"0"下降沿跳变触发.

IE0 ：外部中断1请求源(IN01/P3^2)标志，IE0=1，外部中断向CPU请求中断，当响应中断时由硬件清0 IE0.

IT0 ：外部中断触发方式控制位，IT0=0，低电平触发；IT0=1，"1"-->"0"下降沿跳变触发.

TMOD——定时器模式寄存器的位分配（地址 0x89、不可位寻址）

位

7

6

5

4

3

2

1

0

符号

GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

定时器

定时器T1

定时器T0

复位值

0

0

0

0

0

0

0

0

TMOD——定时器模式寄存器的位描述

GATE ：门控制 。GATE=0时，仅由TRx来控制定时器/计时器的开启；GATE=1时，由TRx和INTx脚为高时才可控制定时器/计时器的开启，用于计算外部中断"1"-->"0"下降沿跳变的次数， 常用来测量外部信号脉冲宽度。

C/T :C/T=0；选择定时器模式；C/T=1；选择计时器模式；

M1/M0：选择定时器/计数器的工作模式，如下表：

M1

M0

工作模式

0

0

模式0：13位定时/计数器，THn(8位)，TLn(5位)。

0

1

模式1：16位定时/计数器，THn(8位)，TLn(8位)。

1

0

模式2：8位初值自动重装定时/计数器，溢出后THn重装到TLn。

1

1

模式3：禁用定时器 1，定时器 0 变成 2 个 8 位定时器。

“可位寻址”，比如 TCON 有一个位叫 TR1，我们可以在程序中直接进行 TR1 = 1 这样的操作。“不可位寻址”，如对TMOD 里的位M1 = 1 这样的操作就是错误的。我们要操作就必须一次操作这整个字节，也就是必须一次性对 TMOD 所有位操作，不能对其中某一位单独进行操作。

模式1讲解

16位定时/计数器，THn(8位)，TLn(8位)

16位定时/计数器，THn(8位)，TLn(8位)

SYSclk和OSC 表示时钟频率，因为 1 个机器周期等于 12 个时钟周期，所以那个 d 就等于 12。下边 GATE 右边的那个门是一个非门电路，再右侧是一个或门，再往右是一个与门电路。

图上可以看出来，下边部分电路是控制了上边部分。

1.如果要让定时器0工作，那么 TR0 就必须置 1，及与门另一输入为1。

2.当 GATE = 1 时，非门后变成 0，那 INT0 脚必须是 1 ，经过或门电路后才为 1，这时定时器才会工作，而 INT0 引脚是为0 时，定时器不工作，这就是 GATE 位的作用。

3、当 GATE = 0 时，非门后变成 1，不管 INT0 引脚是什么电平，经过或门电路后都肯定是 1，定时器就会工作。

4、要想让定时器工作，就是自动加 1，从图上看有两种方式，第一种方式是 C/T = 0 的时候，一个机器周期 TL 就会加 1 一次，当开关打到下边时，即 C/T =1 的时候，T0 引脚即 P3.4 引脚来一个脉冲，TL 就加 1 一次，这也就是计数器功能。

定时器配置步骤：（查询法）

第一步：设置特殊功能寄存器 TMOD ，配置好工作模式 。

第二步：设置计数寄存器 TH0 和 TL0 的初值 。

第三步：设置 TCON，通过 TR0 置 1 来启动定时器。

第四步：判断 TCON 寄存器的 TF0 位，监测定时器溢出情况(查询法 )

定时器配置步骤：（中断法）

第一步：打开总中断，EA=1；

第二步：设置特殊功能寄存器 TMOD ，配置好工作模式 。

第三步：设置计数寄存器 TH0 和 TL0 的初值 。

第四步：使能定时器0中断，ET0=1。

第五步：设置 TCON，通过 TR0 置 1 来启动定时器。

第六步：编写中断服务函数，重新赋初值。

如何用定时器定时时间？

晶振是 12MHz，时钟周期就是 1/12000000，机器周期是 12/12000000，假如要定时 1ms，就是 0.001 秒，要经过x 个机器周期得到 0.001 秒，我们来算一下 x*12/12000000=0.001，得到 x= 1000。16 位定时器的溢出值是 65536（因 65535 再加 1 才是溢出），于是我们就可以这样操作，先给 TH0 和 TL0一个初始值，让它们经过 1000 个机器周期后刚好达到 65536，也就是溢出，溢出后可以通过检测 TF0 的值得知，就刚好是 0.001秒。那么初值 y = 65536 - 1000 = 64536，转成 16 进制就是 0xFC18，也就是 TH0 = 0xFC，TL0 = 0x18。

8051定时器计数器

定时器/计数器是一种计数装置，若对内部时钟脉冲计数，可视为定时器；若对外部时钟脉冲计数，可视为计数器。

定时器/计数器的应用可以采用中断的方式当定时或计数达到时产生中断，另外也可以采用询问的方式，不断询问计数状态，以控制程序流程。

8051计数寄存器是THx和TLx两个8位的寄存器，x=1或x=0。

8051的定时器/计数器

8051单片机有2个16位定时器/计数器：定时器0（Timer0）和定时器1（Timer1）简称T0和T1，8052在包含了T0、T1还有一个Timer 2（T2）。这三个定时器/计数器都可作为内部定时器或外部计数器。

若是作为内部定时器时，是计数内部的脉冲。以12MHz的计数时钟脉冲系统为例，将12MHz/12送入定时器，此时定时器所计数的脉冲周期为1us。若采用16位的定时模式，则最多可计数65536个脉冲（即2^16），约0.0655s。

若作为外部计数器时，则是计数由T0或T1引脚送入的脉冲。同样的，若采用16位的定时模式，最多可计数65536（即2^16）个计数量。

定时器/计数器模式寄存器TMOD

定时器/计数器模式寄存器TMOD主要设定定时器/计数器的工作模式、计数信号来源及启动方式等。

TMOD模式寄存器的低四位T0（0-3）配置定时器/计数器0（Timer0）的工作模式，高四位T1（4-7）配置定时器/计数器1（Timer1）的工作模式，这两部分的结构类似，只是控制的对象不同。

我们以高四位为例来了解TMOD模式寄存器的使用，即使用T 1，（T0一样的用法）：

GATE为Timer的门控开关，用来决定Timer 1（T 1）的启动方式。

若GATE = 0，则只要 TR1 = 1，即可启动Timer 1，称为内部启动或软件启动；

若GATE = 1，则需要 TR1 = 1，还要等待外部中断引脚INT1为高电平，Timer 1才能启动工作，称为外部启动或硬件启动。

C/T（Count/Timer）定时器/计数器切换开关：C/T=0为内部定时器，用来计数OSC/12的脉冲；C/T=1为外部计数模式，用来计数由T 1（P3.5）引脚输入的脉冲；

M0,M1定时/计数模式选择开关：

Mode0（M1 = 0,M0 = 0）：

提供两个13位定时器/计数器（Timer 0/Timer 1），如前所述，计数量分别存放在TH1和TL1两个8位计数寄存器里。其中TH1放置8位，TL1放置5。

如前所述，若要执行定时功能，则C/T设定为0，计数内部脉冲；若要执行计数功能，设置C/T为1，计数外部脉冲信号。

启动方式为外部启动时：设定GATE = 1，TR1=1，再等待外部中断引脚INT1输入高电平，即可启动 Timer 1；

启动方式为内部启动时：设定GATE = 0，TR1=1，即可启动 Timer 1；

Mode1（M1 = 0,M0 = 1）：

提供两个16位定时/计数器，计数量分别存放在THx和TLx两个8位计数寄存器里。

Mode 1下的定时器/计数器的工作模式切换、启动方式等与Mode 0 完全一样，Mode 1计数量更大，所以完全可以替代Mode 0。

Mode 2（M1 = 1,M0 = 0）：

提供两个8位可自动加载的定时器/计数器（Timer 0和 Timer 1），其计数寄存器里的计数量放置在TLx里，当改定时器/计数器中断时，会自动将THx计数寄存器里的计数量载入到TLx里。由于计数只用了8位，所以其最大计数为256。

Mode 2下的定时器/计数器的工作模式切换、启动方式等与Mode 0 完全一样。

Mode 3（M1 = 1，M0 = 1）：

此工作模式是一种特殊的模式，提供一个8位的定时器/计数器 Timer 0和一个8位的定时器Timer 1。

其中Timer 0除了不具有自动加载功能外，与Mode 2的Timer0几乎完全一样。

而Timer 1定时器也几乎可以被Mode 2的Timer 1所取代。

定时器/计数器控制寄存器TCON

寄存器TCON的高四位一共定时器/计数器的启动开关和中断时的标志位，低四位为外部中断触发控制位和外部中断请求标志位，如下图：

TF1：定时器Timer 1中断（溢出）标志位。当Timer 1时，由硬件自动设定TF1= 1，并向CPU申请中断。Timer 1中断结束时，CPU自动对TF1清零。TF1也可以用软件清零。

TR1：定时器Timer 1启动开关。TR=1，Timer 1启动，TR1=0关闭Timer 1。

TF0：定时器T0溢出标志位。其功能与TF1相同。

TR0：定时器T0运行控制位。其功能与TR1相同。

IE1：外部中断1（INT1）标志位。

IT1：外部中断1（INT1）触发方式控制位。

IE0：外部中断0（INT0）标志位。

IT0：外部中断0（INT0）触发方式控制位。

计数寄存器：

8051的计数寄存器是THx和TLx两个8位寄存器，除了Mode 3之外，TH0和TL0是Timer 0所使用的计数寄存器，TH1和TL1是Timer 1所使用的的计数寄存器。若是8052还有Timer 2所使用的TH2和TL2。

8051定时器/计数器是一种正数计数器。当计数到满（溢出）时，即产生中断。我们计数时用该模式下的最大计数量减去所需计数，即从终点往前推，比如最大计数量为100，需要计数40，则从60处开始计数。

不同模式下的最大计数量不同，设定方式也有差异。

下面对各个模式下计数寄存器分别做说明：

Mode 0

由于Mode 0 TLx计数寄存器只使用5位，2^5 = 32，我们要把计数起点的值除以32，其余数放入TLx计数寄存器；其商放入THx计数寄存器。例如要使用Timer 0计数6000，则：

TL0 = （8192 - 6000）% 32；//取低5位

TH0 = （8192 - 6000）/ 32；//取高8位

Mode 1

在此模式下，TLx和THx计数寄存器都是8位，而2^8=256，同样使用Timer 0计数6000则

TL0 = （65536 - 6000）% 256；

TH0 = （65536 - 6000）/ 256；

Mode 3

在此模式下，使用TL0计数寄存器作为第一个定时器/计数器的计数量，而TH0计数寄存器作为第二个定时器的计数量，用到哪个就填入哪个。两个都用到就对TL0、TH0分别填入对应的值。填入方法与Mode 2一样。

定时器/计数器的使用

定时器/计数器有两种使用方式：中断和查询

中断：包括定时器/计数器中断的设定、计数量的设定、启动设定及中断子程序的编写

查询：只要设定计数量及启动，然后判断定时器/计数器的标志位（TFx）是否动作，接着程序流程的跳转。

中断设定（关于8051的中断就不展开了）：

中断的设定包括开启开关（IE寄存器的设定）、中断优先级的设定（即IP寄存器的设定）、中断信号的设定（TCON寄存器的设定）等。例如要开启中断总开关及T0开关（IE为中断启用寄存器，IP为中断优先级寄存器）：

IE=0x82；//打开中断总开关及启用T0中断

把T0中断设定高优先级，并设定为内部定时器，软件启动方式，采用Mode 1：

IP=0x02;//T0中断高优先级

TMOD = 0x01;//设定为内部定时器、软件启动和Mode 1

计数量设定 （略，见上文）

定时器/计数器启动

TRx=1；// 启动Timer x

中断子程序

中断程序格式：void +函数名+interrupt +数字0—5

0 外部中断INT0

1 定时器/计数器TF0

2外部中断INT1

3定时器/计数器TF1

4串行口TI/RI

5定时器/计数器TF2/EXF2(8052才有)

注意区分定时器/计数器的中断编号与外部中断编号，定时器 0的中断编号为 1，定时器 1的中断编号为 3，定时器 2的中断编号为 5。

如：

void my_INT (void) interrupt 3 //Timer 1溢出中断子程序

{

…….//中断子程序逻辑代码

}

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