单片机定时器计数器的结构以及和工作原理

定时器/计数器的实质是加1计数器(16位)，由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时器/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能;TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

定时器/计数器的工作原理

计数器输入的计数脉冲源

系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后产生;

T0或T1引脚输入的外部脉冲源。

计数过程

每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1(即FFFFH)时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求(定时器/计数器中断允许时)。如果定时器/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到;如果工作于计数模式，则表示计数值已满。

定时应用

用作定时器：此时设置为定时器模式，加1计数器是对内部机器周期计数(1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12)。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t 。

计数运用

用作计数器：此时设置为计数器模式，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。每来一个外部脉冲，计数器加1。但单片机对外部脉冲有基本要求：脉冲的高低电平持续时间都必须大于1个机器周期。

工作方式寄存器(TMOD)

GATE：门控位。

GATE=0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时器/计数器工作;(即需要一个启动条件)

GATE=1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚也为高电平时，才能启动定时器/计数器工作，即需要两个启动条件。

C/T :定时/计数模式选择位。

C/T =0为定时模式; C/T =1为计数模式。

M1M0：工作方式设置位。

计数器工作方式选择

M1 M0 工 作 方 式 功 能 说 明

0 0 方式0 13位计数器

0 1 方式1 16位计数器

1 0 方式2 自动重装8位计数器

1 1 方式3 定时器0：分成两个8位

定时器1：停止计数

定时器/计数器的控制

控制寄存器TCON

TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时器/计数器的启动和中断申请。其格式如下：

TF1(TCON.7)：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。TR1(TCON.6)：T1起/停控制位。1：启动 0：停止

TF0(TCON.5)：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。

TR0(TCON.4)：T0起/停控制位。1：启动 0：停止

定时器/计数器的工作方式

方式0

方式0为13位计数，由TL0的低5位(高3位未用)和TH0的8位组成TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。

方式1

方式1的计数位数是16位，由TL0(TL1)作为低8位、TH0(TH1)作为高8位，组成了16位加1计数器 。

方式2

方式2为自动重装初值的8位计数方式。

在方式2下，当计数器计满255(FFH)溢出时，CPU自动把TH 的值装入TL中，不需用户干预。因此特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。

方式3

方式3只适用于定时器/计数器T0，定时器T1方式3时相当于TR1=0，停止计数。

工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 。

学习笔记单片机的40个经典实验之27：6 位数显频率计数器

一、 实验任务

利用 AT89S51 单片机的 T0、T1 的定时计数器功能，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果通过 8 位动态数码管显示出来。要求能够对0－250KHZ 的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。

二、电路原理图

图 4.31.1

三、系统板上硬件连线

（1）． 把“单片机系统”区域中的 P0.0－P0.7 与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH 端口用 8 芯排线连接。

（2）． 把“单片机系统”区域中的 P2.0－P2.7 与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8 端口用 8 芯排线连接。

（3）． 把“单片机系统”区域中的 P3.4（T0）端子用导线连接到“频率产生器”区域中的 WAVE 端子上。

四、程序设计内容

（1）． 定时/计数器 T0 和 T1 的工作方式设置，由图可知，T0 是工作在计数状态下，对输入的频率信号进行计数，但对工作在计数状态下的 T0，最大计数值为 fOSC/24，由于 fOSC＝12MHz，因此：T0 的最大计数频率为250KHz。对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数，即为频率值。所以 T1 工作在定时状态下，每定时 1 秒中到，就停止 T0 的计数，而从 T0 的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理。送到数码管显示出来。

（2）． T1 工作在定时状态下，最大定时时间为 65ms，达不到 1 秒的定时，所以采用定时 50ms，共定时 20 次，即可完成 1 秒的定时功能。

五、C 语言源程序

#include <AT89X52.H>

unsigned char code

dispbit={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

unsigned char code dispcode={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,

0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};

unsigned char dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10};

unsigned char temp[8];

unsigned char dispcount;

unsigned char T0count;

unsigned char timecount;

bit flag;

unsigned long x;

void main(void)

{

unsigned char i;

TMOD=0x15;

TH0=0;

TL0=0;

TH1=(65536-4000)/256;

TL1=(65536-4000)%256;

TR1=1;

TR0=1;

ET0=1;

ET1=1;

EA=1;

while(1)

{

if(flag==1)

{

flag=0;

x=T0count*65536+TH0*256+TL0;

for(i=0;i<8;i++)

{

temp[i]=0;

}

i=0;

while(x/10)

{

temp[i]=x%10;

x=x/10;

i++;

}

temp[i]=x;

for(i=0;i<6;i++)

{

dispbuf[i]=temp[i];

}

timecount=0;

T0count=0;

void t0(void) interrupt 1 using 0

{

T0count++;

}

void t1(void) interrupt 3 using 0

timecount++;

if(timecount==250)

{

TR0=0;

timecount=0;

flag=1;

}

P0=dispcode[dispbuf[dispcount]];

P2=dispbit[dispcount];

dispcount++;

if(dispcount==8)

{

dispcount=0;

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