51单片机的定时器

        本文围绕单片机定时/计数器展开，介绍了工作方式寄存器 TMOD 与控制寄存器 TCON。TMOD 用于设置定时/计数器工作方式，不可位寻址，通过不同位设置定时器的工作模式等；TCON 包含中断请求标志位与运行控制位等，可控制定时/计数器启动、停止及反映溢出等状态。阐述了中断服务程序中 main 函数与中断函数的特殊跳转机制，由单片机硬件自动操控两者切换。说明了定时器初始化步骤，包括设置 TMOD 寄存器、计算初值、开放中断及启动定时器，并介绍了定时器初值计算方法。同时详细介绍了定时/计数器的四种工作方式，即方式 0（13 位计数）、方式 1（16 位计数）、方式 2（自动重装初值的 8 位计数）、方式 3（仅适用于 T0，分成两个独立 8 位计数器），其中方式 1 和方式 2 应用较多。最后提及定时器 2 的妙用但未展开详述。

1、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。不能进行位寻址，如果设置定时器0为工作方式1的话就是0x01,即0000 0001高四位（定时器1可以理解为没有设置，其实0000是定时器1的方式0）是0，低四位0001是GATE＝0，C/T＝0选择为定时模式，M1M0=01是16位定时器，其格式如下：

GATE：门控制位。GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可以启动定时/计数器工作；GATA＝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/计数器工作，即此时定时器的启动多了一条件。

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：工作方式选择位。定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。

2、控制寄存器TCON

TF1（TCON.7）：定时器1（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。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。

TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止。

TF0（TCON.5）：定时器0（T0）溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。

TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。

IE1（TCON.3），外部中断1中断请求标志位。

IT1（TCON.2），外部中断1触发方式控制位。

IE0（TCON.1），外部中断0中断请求标志位。（在IT0下当INT0(外部中断0)为低电平或从高到低的负跳变时，IE0置1）

IT0（TCON.0），外部中断0触发方式控制位。当IT0=0时，为电平触发方式。当IT0=1时，为跳边沿触发方式（下降沿有效）。

中断服务程序

可以看出“main函数”与“中断函数”在软件上看不到任何关联，既不存在“main函数”调用“中断函数”，也不存在“中断函数”调用“main函数”的情况，在观感上，“main函数”与“中断函数”仿佛是隔离的毫无“物理连接”的，为什么单片机还能在“main函数”与“中断函数”两者中切换自如？没错，“main函数”与“中断函数”在书写上是隔离的毫无关联的，但是它们之间之所以能相互切换，是因为背后有一只无形的手在自动操控这一切，这只手就是单片机硬件自身，这是一种特殊机制，也可以理解成一种特殊的游戏规则，我们只要遵守就好了，除了普通函数，其它凡是中断函数的，都不用跟main函数发生软件上的关联调用，它们之间的切换都是硬件自动完成的，这就是main函数与中断函数的特殊跳转机制（或者称为游戏规则也可以）

定时器初始化步骤

①初始化TMOD寄存器，确定定时器1（T1）和定时器0（T0）的工作方式，如TMOD=0x01,就是设置定时器0为工作方式1；

②计算初值，THX=（65536-50000）/256；TLX=（65536-50000）%256；就是将定时器定时为50ms（12MHz的晶振）；

③开放中断，EA=1；ET0=1；开总中断和定时器0中断；

④启动定时器，TR0=1；启动定时器0。

定时器初值计算：

1.机器周期的概念，它是 CPU 完成一个基本操作所需要的时间。 其计算公式是：机器周期 =1/单片机的时钟频率。

2.51 单片机内部时钟频率是外部 时钟的 12 分频，也就是说当外部晶振的频率输入到单片机 里面的时候要进行 12 分频。比如说你用的是 12MHZ 晶振，那么单片机内部的时钟频率 就12/12MHZ，

3.当你使用 12MHZ 的外部晶振的时候，机器周期=1/1M=1us。如果我们想定时 1ms 的初值是多少呢？1ms/1us=1000。也就是要计数 1000 个，初值=65535-1000+1（因为实际上计数器计数到 66636（2 的 16 次方）才溢出，所以后面要加 1） =64536=FC18H，

所以初值即 为 THx=0XFC，TLx=0X18。

定时/计数器的工作方式：

1.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。其结构图如下所示：

计数初值与计数个数的关 系为：X=2（13）-N。

2.方式 1:

方式 1 的 计数位数是 16 位 ，由 TL0 作为低 8 位 ， TH0 作为高 8 位 ，组成了 16 位加 1 计数 器。其结构图如下所示：

计数初值与计数个数的关 系为：X=2（16）-N。

3.方式 2:

方式 2 为 自动重装初值的 8 位计数方式 。工作方式 2 特别适合于用作较 精确的脉冲信号发生器。其结构图如下所示：

计数初值与计数个数的关系为：X=2（8）-N。

4.方式 3:

方式 3 只适用于定时/计数器 T0 ， 定时器 T1 处于方式 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 。其 结构如下所示：

这几种工作方式中应用较多的是方式 1 和方式 2。定时器中通常使用定时器方式 1，串口通信中通常使用方式 2

定时器2的妙用

• 用定时器2来定时刷新数码管，led等（不关中断），减少闪烁。

• 定时扫描按键