51单片机定时器和计数器
8051单片机内部有两个定时/计数器t0及t1，具有定时和计数两种功能。t0及t1在计数过程中不需要cpu参与，也不影响cpu的其他工作。当计数溢出后，定时/计数器给出中断信号，申请cpu停止当前的工作，去处理预先设定的中断事件。
一、t1内部结构
定时器工作模式:对内部时钟信号计数。由于时钟频率是定值，所以可根据计数值计算出定时时间。
计数器工作模式：是对加在t1（p3.5）引脚上的外部脉冲进行计数。
二、计数功能计数器用于统计从to(p3.4)和tl(p3.5)两个引脚输入脉冲的负跳变数量。负跳变是指前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期为低电平。每输入一个脉冲负跳变，计数器加1。
输入脉冲的高电平与低电平至少应保持一个机器周期时间，以确保正确采样，因此输入脉冲的频率最高为单片机内部脉冲频率的一半。如果内部脉冲频率为1 mhz，则最高计数频率为0.5 mhz。
三、定时功能定时功能是单片机通过对内部机器脉冲信号计数实现的，计数值乘以机器周期就是相应的时间。例如，如果单片机采用12 mhz的晶振，则机器内部脉冲频率为1 mhz，则机器周期为1us，若共计数1000，则用时为1ms时间。
四、工作方式工作方式寄存器tmod
工作方式寄存器tmod用于控制定时/计数器的工作方式和工作模式，长度为一个字节，只能按字节整体赋值。
(1)ml和m0用于设置to(t1)的工作方式。
(2)c/t用于设置tro(tr1)是工作于计数器或定时器模式。
c/t—计数器模式和定时器模式选择位0：定时器工作模式，对单片机的晶体振荡器12分频后的脉冲进行计数。
1：计数器工作模式，计数器对外部输入引脚t0（p3.4）或t1（p3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。
(3)gate（门控制位）用于设置to(t1)的启动方式。
gate—门控位。
0：仅由运行控制位trx（x =0，1）来控制定时器/计数器运行。
1：用外中断引脚int0（或int1 ）上的电平与运行控制位trx共同来控制定时器/计数器运行。
例：设定时器1为定时工作方式，按方式2工作，定时器0为计数方式，按方式1工作，均由程序单独控制启动和停止，请给出tmod控制字。
解：
定时器1做定时器使用则d6=0；按方式2工作则d5=1，d4=0；由程序单独控制启停则d7=0 。定时器0做计数器使用则d2=1；按方式1工作则d0=0，d1=1；由程序单独控制启停则d3=0。因此命令字tmod的值应为00100101b，即25h。
定时器控制寄存器tcon (timer controller)
tcon也是8位寄存器，与tmod不同的是它可按位单独赋值,其各位的意义见下表。
1、tf1、tf0—计数溢出标志位。
当计数器计数溢出时，该位置“1”。
使用中断方式时，此位作为中断请求标志位，标志位由硬件自动清“0”。使用查询方式时，应注意查询有效后使用软件及时将该位清“0”。
2、tr1、tr0—计数运行控制位。
tr1位（或tr0位）=1，启动定时器/计数器工作的必要条件。
tr1位（或tr0位）=0，停止定时器/计数器工作。
4.1、工作方式0方式0是13位的定时/计数器，它由tl的低5位和th的8位构成。
4.2、工作方式1方式1是16位的定时/计数器，由th的8位和tl的8位构成。方式0和方式1的工作原理基本相同。
方式0和方式1的特点：
t1启动后，在tl1和th1中存储的计数初值基础上进行加“1”计数，直至溢出。溢出时t1寄存器被清零，tf1被置位，并申请中断。此后，若t1重新启动，则从零重新开始计数。若希望t1从某一数值开始计数，则应给计数器赋初值。
若所需计数长度为n，则计数初值x=2m-n(1≤n≤2m)，其中当工作于方式0时，m=13，当工作于方式1时，m=16。在为计数器赋初值时，应将初值拆成高低两部分字节，分别送入tl1和th1。
实例：欲采用8051单片机控制8个led同时以1s为周期闪烁，设计电路原理图并编写程序。
设置定时/计数器的过程：
1）先初始化工作方式寄存器tmod
2)为定时/计数器赋初值
3)通过控制寄存器tcon中的tro或trl实现启动或停止。
#include // 将8051单片机头文件包含到文件中main(void ){ unsigned char counter; //设置无符号字符型变量，存储定时器中断次数。 tmod=0x01; //设t0为定时模式，由tr0控制启动和停止，且工作于方式1 th0=(65536-46083)/256; //初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //初始化t0的低8位 tf0=0; //初始化定时器溢出标志 p0=0xff; //关闭led counter=0; //从0开始计数 tr0=1; //启动定时器0 while(1) { while(tf0==1) //如果定时器溢出 { counter++; //计时次数加1 if(counter==20) //计时时间达到1s { p0=~p0; // p0所有位取反，使led闪烁 counter=0; //重新从0开始计数 } th0=(65536-46083)/256; //重新初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //重新初始化t0的低8位 tf0=0; //重新初始化定时器溢出标志 } }}方式0和方式1的特点：
t1启动后，在tl1和th1中存储的计数初值基础上进行加“1”计数，直至溢出。溢出时t1寄存器被清零，tf1被置位，并申请中断。此后，若t1重新启动，则从零重新开始计数。若希望t1从某一数值开始计数，则应给计数器赋初值。
若所需计数长度为n，则计数初值x=2m-n(1≤n≤2m)，其中当工作于方式0时，m=13，当工作于方式1时，m=16。在为计数器赋初值时，应将初值拆成高低两部分字节，分别送入tl1和th1。
实例：欲采用8051单片机控制8个led同时以1s为周期闪烁，设计电路原理图并编写程序。
设置定时/计数器的过程：
1）先初始化工作方式寄存器tmod
2)为定时/计数器赋初值
3)通过控制寄存器tcon中的tro或trl实现启动或停止。
#include // 将8051单片机头文件包含到文件中main(void ){ unsigned char counter; //设置无符号字符型变量，存储定时器中断次数。 tmod=0x01; //设t0为定时模式，由tr0控制启动和停止，且工作于方式1 th0=(65536-46083)/256; //初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //初始化t0的低8位 tf0=0; //初始化定时器溢出标志 p0=0xff; //关闭led counter=0; //从0开始计数 tr0=1; //启动定时器0 while(1) { while(tf0==1) //如果定时器溢出 { counter++; //计时次数加1 if(counter==20) //计时时间达到1s { p0=~p0; // p0所有位取反，使led闪烁 counter=0; //重新从0开始计数 } th0=(65536-46083)/256; //重新初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //重新初始化t0的低8位 tf0=0; //重新初始化定时器溢出标志 } }4.3、工作方式2方式2的特点是能自动加载计数初值。16位计数器被分为两部分，以tl0作为计数器，以th0作为存储器。初始化时把计数初值分别加载至tl0和th0中，当计数溢出时，由存储器th0自动给计数器tl0加载计数初值。若所需计数长度为n，则计数初值x=28-n(1≤n≤256)。
实例：下图是产品包装生产线的计数系统，每个产品经过计数装置时由机械杆碰合按键s1一次。当第一次计满一包(5个)则d1亮，计满第二包则d2亮…，计满第八包则d1~d8全亮，八包包装成一箱，此后重复以上过程。编写程序实现此功能。
#include // 包含51单片机寄存器定义的头文件unsigned char counter; //计数初值main(void ){ tmod=0x60; //使用t1的工作方式2 th1=256-5; // t1的高8位赋初值 tl1=256-5; // t1的低8位赋初值 counter=0; tr1=1; //启动t1 while(1) { while(tf1==1) //如果计满 { tf1=0; //计数器溢出后，将tf1清0 counter++; //计数加1 switch (counter) //检查中断计数值 { case 1: p0=0xfe; break; //则第1个灯亮 case 2: p0=0xfd; break; //第2个灯亮 case 3: p0=0xfb; break; //第3个灯亮 case 4: p0=0xf7; break; //第4个灯亮 case 5: p0=0xef; break; //第5个灯亮 case 6: p0=0xdf; break; //第6个灯亮 case 7: p0=0xbf; break; //第7个灯亮 case 8: p0=0x00; counter=0; break; //8个灯全亮 } } } }4.4、工作模式3to被拆成两个独立的8位计数器tlo和tho，tl0独占t0的各控制位、引脚和中断源，既可以用作定时器也可作计数器。th0只能作为定时器使用，且需要占用t1的控制位tr1和tf1实现启停和中断。
两个定时/计数器的使用方法与方式0或1相似。工作方式3只适用于t0，不适用于t1。若将t1强行设置为模式3,将使t1立即停止计时或计数，相当于使tr1=0。
当t0作方式3时，t1仍可以设置为除工作方式3外的其它工作方式，但由于它的tr1和tf1已被t0占用，因此无法按正常计时/计数器工作，常用于串行通信时的波特率发生器，以控制传输数据的速度。
单片机的p0口接了8个发光二极管，要求使用定时器t0中断实现流水灯操作，流水频率为每0.5秒钟更替一次（假设单片机外接11.0592mhz的晶振）。
#includeunsigned char cnt=0; //用于中断次数计数unsigned char led =0xfe; //初始化流水灯int main(void){ tmod=0x01; //16位定时方式 th0=(65536-46083)/256; //初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //初始化t0的低8位 ea=1; et0=1; //开中断 tr0=1; //启动t0工作 while(1);}void t0_int(void) interrupt 1 { cnt++; if( cnt==10 ) //0.5秒钟的时间到了 { cnt=0; //清除次数统计 led =(led <<1)|1; //更新流水灯数据 if(led ==0xff) { led =0xfe; } p0=led; //显示流水灯 } th0=(65536-46083)/256; //初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //初始化t0的低8位}
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一、t1内部结构
定时器工作模式:对内部时钟信号计数。由于时钟频率是定值，所以可根据计数值计算出定时时间。
计数器工作模式：是对加在t1（p3.5）引脚上的外部脉冲进行计数。
二、计数功能计数器用于统计从to(p3.4)和tl(p3.5)两个引脚输入脉冲的负跳变数量。负跳变是指前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期为低电平。每输入一个脉冲负跳变，计数器加1。
输入脉冲的高电平与低电平至少应保持一个机器周期时间，以确保正确采样，因此输入脉冲的频率最高为单片机内部脉冲频率的一半。如果内部脉冲频率为1 mhz，则最高计数频率为0.5 mhz。
三、定时功能定时功能是单片机通过对内部机器脉冲信号计数实现的，计数值乘以机器周期就是相应的时间。例如，如果单片机采用12 mhz的晶振，则机器内部脉冲频率为1 mhz，则机器周期为1us，若共计数1000，则用时为1ms时间。
四、工作方式工作方式寄存器tmod
工作方式寄存器tmod用于控制定时/计数器的工作方式和工作模式，长度为一个字节，只能按字节整体赋值。
(1)ml和m0用于设置to(t1)的工作方式。
(2)c/t用于设置tro(tr1)是工作于计数器或定时器模式。
c/t—计数器模式和定时器模式选择位0：定时器工作模式，对单片机的晶体振荡器12分频后的脉冲进行计数。
1：计数器工作模式，计数器对外部输入引脚t0（p3.4）或t1（p3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。
(3)gate（门控制位）用于设置to(t1)的启动方式。
gate—门控位。
0：仅由运行控制位trx（x =0，1）来控制定时器/计数器运行。
1：用外中断引脚int0（或int1 ）上的电平与运行控制位trx共同来控制定时器/计数器运行。
例：设定时器1为定时工作方式，按方式2工作，定时器0为计数方式，按方式1工作，均由程序单独控制启动和停止，请给出tmod控制字。
解：
定时器1做定时器使用则d6=0；按方式2工作则d5=1，d4=0；由程序单独控制启停则d7=0 。定时器0做计数器使用则d2=1；按方式1工作则d0=0，d1=1；由程序单独控制启停则d3=0。因此命令字tmod的值应为00100101b，即25h。
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tcon也是8位寄存器，与tmod不同的是它可按位单独赋值,其各位的意义见下表。
1、tf1、tf0—计数溢出标志位。
当计数器计数溢出时，该位置“1”。
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2、tr1、tr0—计数运行控制位。
tr1位（或tr0位）=1，启动定时器/计数器工作的必要条件。
tr1位（或tr0位）=0，停止定时器/计数器工作。
4.1、工作方式0方式0是13位的定时/计数器，它由tl的低5位和th的8位构成。
4.2、工作方式1方式1是16位的定时/计数器，由th的8位和tl的8位构成。方式0和方式1的工作原理基本相同。
方式0和方式1的特点：
t1启动后，在tl1和th1中存储的计数初值基础上进行加“1”计数，直至溢出。溢出时t1寄存器被清零，tf1被置位，并申请中断。此后，若t1重新启动，则从零重新开始计数。若希望t1从某一数值开始计数，则应给计数器赋初值。
若所需计数长度为n，则计数初值x=2m-n(1≤n≤2m)，其中当工作于方式0时，m=13，当工作于方式1时，m=16。在为计数器赋初值时，应将初值拆成高低两部分字节，分别送入tl1和th1。
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t1启动后，在tl1和th1中存储的计数初值基础上进行加“1”计数，直至溢出。溢出时t1寄存器被清零，tf1被置位，并申请中断。此后，若t1重新启动，则从零重新开始计数。若希望t1从某一数值开始计数，则应给计数器赋初值。
若所需计数长度为n，则计数初值x=2m-n(1≤n≤2m)，其中当工作于方式0时，m=13，当工作于方式1时，m=16。在为计数器赋初值时，应将初值拆成高低两部分字节，分别送入tl1和th1。
实例：欲采用8051单片机控制8个led同时以1s为周期闪烁，设计电路原理图并编写程序。
设置定时/计数器的过程：
1）先初始化工作方式寄存器tmod
2)为定时/计数器赋初值
3)通过控制寄存器tcon中的tro或trl实现启动或停止。
#include // 将8051单片机头文件包含到文件中main(void ){ unsigned char counter; //设置无符号字符型变量，存储定时器中断次数。 tmod=0x01; //设t0为定时模式，由tr0控制启动和停止，且工作于方式1 th0=(65536-46083)/256; //初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //初始化t0的低8位 tf0=0; //初始化定时器溢出标志 p0=0xff; //关闭led counter=0; //从0开始计数 tr0=1; //启动定时器0 while(1) { while(tf0==1) //如果定时器溢出 { counter++; //计时次数加1 if(counter==20) //计时时间达到1s { p0=~p0; // p0所有位取反，使led闪烁 counter=0; //重新从0开始计数 } th0=(65536-46083)/256; //重新初始化t0的高8位 tl0=(65536-46083)%256; //重新初始化t0的低8位 tf0=0; //重新初始化定时器溢出标志 } }4.3、工作方式2方式2的特点是能自动加载计数初值。16位计数器被分为两部分，以tl0作为计数器，以th0作为存储器。初始化时把计数初值分别加载至tl0和th0中，当计数溢出时，由存储器th0自动给计数器tl0加载计数初值。若所需计数长度为n，则计数初值x=28-n(1≤n≤256)。
实例：下图是产品包装生产线的计数系统，每个产品经过计数装置时由机械杆碰合按键s1一次。当第一次计满一包(5个)则d1亮，计满第二包则d2亮…，计满第八包则d1~d8全亮，八包包装成一箱，此后重复以上过程。编写程序实现此功能。
#include // 包含51单片机寄存器定义的头文件unsigned char counter; //计数初值main(void ){ tmod=0x60; //使用t1的工作方式2 th1=256-5; // t1的高8位赋初值 tl1=256-5; // t1的低8位赋初值 counter=0; tr1=1; //启动t1 while(1) { while(tf1==1) //如果计满 { tf1=0; //计数器溢出后，将tf1清0 counter++; //计数加1 switch (counter) //检查中断计数值 { case 1: p0=0xfe; break; //则第1个灯亮 case 2: p0=0xfd; break; //第2个灯亮 case 3: p0=0xfb; break; //第3个灯亮 case 4: p0=0xf7; break; //第4个灯亮 case 5: p0=0xef; break; //第5个灯亮 case 6: p0=0xdf; break; //第6个灯亮 case 7: p0=0xbf; break; //第7个灯亮 case 8: p0=0x00; counter=0; break; //8个灯全亮 } } } }4.4、工作模式3to被拆成两个独立的8位计数器tlo和tho，tl0独占t0的各控制位、引脚和中断源，既可以用作定时器也可作计数器。th0只能作为定时器使用，且需要占用t1的控制位tr1和tf1实现启停和中断。
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