51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。本文主要介紹51單片機(jī)定時/計數(shù)器，首先介紹了51單片機(jī)定時/計數(shù)器的工作原理，其次介紹了51單片機(jī)定時/計數(shù)器的工作模式，最后闡述了51單片機(jī)定時/計數(shù)器的應(yīng)用，具體的跟隨小編一起來了解一下吧。

51單片機(jī)的定時/計數(shù)器的概念

單片機(jī)中，脈沖計數(shù)與時間之間的關(guān)系十分密切，每輸入一個脈沖，計數(shù)器的值就會自動累加1，只要相鄰兩個計數(shù)脈沖之間的時間間隔相等，則計數(shù)值就代表了時間的流逝，因此，單片機(jī)中的定時器和計數(shù)器其實是同一個物理的電子元件，只不過計數(shù)器記錄的是單片機(jī)外部發(fā)生的事情（接受的是外部脈沖），而定時器則是由單片機(jī)自身提供的一個非常穩(wěn)定的計數(shù)器，這個穩(wěn)定的計數(shù)器就是單片機(jī)上連接的晶振部件;MCS-51單片機(jī)的晶振經(jīng)過12分頻之后提供給單片機(jī)穩(wěn)定脈沖;晶振的頻率是非常準(zhǔn)確的，所以單片機(jī)的計數(shù)脈沖之間的時間間隔也是非常準(zhǔn)確的。

51單片機(jī)的定時/計數(shù)器的工作原理

加1計數(shù)器輸入的計數(shù)脈沖有兩個來源，一個是由系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來；一個是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。

作為定時器使用時，定時器計數(shù)8051單片機(jī)片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)過12分頻后的脈沖個數(shù)，即：每個機(jī)器周期使定時器T0/T1的寄存器值自動累加1，直到溢出，溢出后繼續(xù)從0開始循環(huán)計數(shù);所以，定時器的分辨率是時鐘振蕩頻率的1/12;

作為計數(shù)器使用時，通過引腳T0（P3.4）或T1（P3.5）對外部脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)輸入的外部脈沖信號發(fā)生從1到0的負(fù)跳變時，計數(shù)器的值就自動加1由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時，最高計數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計數(shù)脈沖的周期要大于2微秒。;計數(shù)器的最高頻率一般是時鐘振蕩頻率的1/24;

由此可知，不論是定時器還是計數(shù)器工作方式，定時器T0和T1均不占用CPU的時間，除非定時器/計數(shù)器T0和T1溢出，才可能引起CPU中斷，轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷處理程序。所以說，定時器/計數(shù)器是單片機(jī)中效率高而工作靈活的部件。

51單片機(jī)定時器工作原理圖：

由上圖可見與定時器相關(guān)的寄存器主要有下面這幾個：TMOD、 TCON、 TL0、TH0、TL1、TH1。下面介紹一下這幾個寄存器

16位加法計數(shù)器：

是定時計數(shù)器的核心，其中 TL0、TH0、是定時計數(shù)器0的底八位和高八位；TL1、TH1是定時計數(shù)器1的底八位和高八位；并且高八位和底八位可單獨(dú)使用。16位加法計數(shù)器主要是在設(shè)置定時計數(shù)器的初值時候使用

TMOD定時器工作模式及方式寄存器

GATE ：定時操作開關(guān)控制位，當(dāng)GATE=1時，INT0或INT1引腳為高電平，同時TCON中的TR0或TR1控制位為1時，計時/計數(shù)器0或1才開始工作。若GATE=0，則只要將TR0或TR1控制位設(shè)為1，計時/計數(shù)器0或1就開始工作。

C/T ：定時器或計數(shù)器功能的選擇位。C/T=1為計數(shù)器，通過外部引腳T0或T1輸入計數(shù)脈沖。C/T=0時為定時器，由內(nèi)部系統(tǒng)時鐘提供計時工作脈沖。

M1 M0：T0、T1工作模式選擇位

TCON定時器控制寄存器

TF1：定時器T1溢出標(biāo)志，可由程序查詢和清零，TF1也是中斷請求源，當(dāng)CPU響應(yīng)T1中斷時由硬件清零。

TF0：定時器T0溢出標(biāo)志，可由程序查詢和清零，TF0也是中斷請求源，當(dāng)CPU響應(yīng)T0中斷時由硬件清零。

TR1：T1充許計數(shù)控制位，為1時充許T1計數(shù)（定時）。

TR0：T0充許計數(shù)控制位，為1時充許T0計數(shù)（定時）。

IE1：外部中斷1請示源（INT1，P3.3）標(biāo)志。IE1＝1，外部中斷1正在向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時由硬件清“0”。

IT1：外部中斷源1觸發(fā)方式控制位。此位為1設(shè)置為底電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。

IE0：外部中斷0請示源（INT0，P3.2）標(biāo)志。IE0＝1，外部中斷1正在向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)該中斷時由硬件清“0”。

IT0：外部中斷源0觸發(fā)方式控制位。此位為1設(shè)置為底電平觸發(fā)，為0設(shè)置為下降沿觸發(fā)。

51單片機(jī)定時器4種工作模式

工作模式0：

由TL0的低5位和TH0的全部8位共同構(gòu)成一個13位的定時器/計數(shù)器，定時器/計數(shù)器啟動后，定時或計數(shù)脈沖個數(shù)加到TL0上，從預(yù)先設(shè)置的初值（時間常數(shù)）開始累加，不斷遞增1，當(dāng) TL0計滿后，向TH0進(jìn)位，直到13位寄存器計滿溢出，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請求。并且定時器/計數(shù)器硬件會自動地把13位的寄存器值清0，如果需要進(jìn)一步定時/計數(shù)，需要使用相關(guān)指令重置時間常數(shù)，并把定時器/計數(shù)器的中斷標(biāo)記TF0置0。

工作模式1：最常用的定時器工作模式

模式1與模式0幾乎完全相同，唯一的區(qū)別就是，模式1中的寄存器TH0和TL0共同構(gòu)成的是一個16位定時器/計數(shù)器來參與操作，因此比模式0中的定時/計數(shù)范圍更大

工作模式2： 工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。

這種模式又稱為自動再裝入預(yù)置數(shù)模式。有時候，我們的定時/計數(shù)操作是需要多次重復(fù)定時/計數(shù)的，如果溢出時不做任何處理，那么，在第二輪定時/計數(shù)時就是從0開始定時/計數(shù)了，而這并不是我們想要的。所以，要保證每次溢出之后，再重新開始定時/計數(shù)的操作是我們想要的，那就要把預(yù)置數(shù)（時間常數(shù)）重新裝入某個地方，而重新裝入預(yù)置數(shù)的操作是硬件設(shè)備自動完成的，不需要人工干預(yù)，所以這種工作模式就叫自動再裝入預(yù)置數(shù)方式。在工作模式2中，把自動重裝入的預(yù)置數(shù)存放在定時器/計數(shù)器的寄存器的高8位中，也就是存放在TH0中，而只留下TL0參與定時/計數(shù)操作。

這個工作模式常用于波特率發(fā)生器（串口通訊），T1工作在串口模式2;用于這種方式時，定時器就是為了提供一個時間基準(zhǔn);計數(shù)溢出之后，不需要做太多的事情，只做一件事就可以，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開始重新計數(shù)，而且中間不需要任何延時。

工作模式3：

方式3只適用于定時/計數(shù)器T0，定時器T1處于方式3時相當(dāng)于TR1=0，停止計數(shù)由于定時器/計數(shù)器T1沒有工作模式3，如果把定時器/計數(shù)器T0設(shè)置為工作模式3，那么TL0和TH0將被分割成兩個相互獨(dú)立的8位定時器/計數(shù)器。

51單片機(jī)的定時/計數(shù)器的應(yīng)用

在protues下搭建仿真環(huán)境：

在這里介紹一下定時器初值的設(shè)定：

工作方式0:13位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的13次方次，即：8192次

工作方式1:16位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的16次方次，即：65536次

工作方式2:8位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的8次方次，即：256次，

工作方式3:8位定時器/計數(shù)器工作模式，最多可計數(shù)2的8次方次，即：256次

以12M晶振為例：每秒鐘可以執(zhí)行1000000次機(jī)器周期個機(jī)器周期。而定時器每次溢出 最多65536 個機(jī)器周期。

那么對12MHz的晶振來講

1個機(jī)器周期 1us （ 12/fosc = 1us）

方式0 13位定時器最大時間間隔 = 2^13 = 8.192ms

方式1 16位定時器最大時間間隔 = 2^16 = 65.536ms

方式2 8位定時器最大時間間隔 = 2^8 = 0.256ms =256 us

方式3 8位定時器最大時間間隔 = 2^8 = 0.256ms =256 us

以上是對定時器定時的最大時間間隔做一個說明，下面具體說明怎么計算初值（小于最大時間間隔）假如定時10ms那么的定時器初值計算如下：

－當(dāng)使用12M晶振，12MHz除12為1MHz，也就是說一秒=1000000次機(jī)器周期。10ms=10000次 機(jī)器周期。

預(yù)置數(shù)的計算公式：預(yù)置數(shù)=最大值-需要計數(shù)的次數(shù);（65536-10000）

再將預(yù)置數(shù)裝入16位定時計數(shù)器，如下：

TH0=（65536-10000）/256

TL0=（65536-10000）%256

－當(dāng)使用11.0592M晶振，11.0592MHz除12為921600Hz，就是一秒921600次機(jī)器周期，10ms=9216次機(jī)器周期。

預(yù)置數(shù)的計算公式：預(yù)置數(shù)=最大值-需要計數(shù)的次數(shù);（65536-9216）

再將預(yù)置數(shù)裝入16位定時計數(shù)器，如下：

TH0=（65536-9216）/256

TL0=（65536-9216）%256

介紹完初值的確定，下面介紹定時器最常見的兩種用法

定時：定時計數(shù)器作為定時器使用，配置步驟如下：

1.模式設(shè)置，配置TMOD寄存器

2.定時器初值設(shè)置 假設(shè)10ms中斷

3.開定時器中斷

4.開總中斷

5.打開定時器

通過以上5步就打開了一個定時器，定時器沒10毫秒發(fā)起一次中斷，即沒10毫秒進(jìn)入一次中斷服務(wù)程序

示例程序如下：

#include《reg51.h》

sbit led=P1^0;

unsigned int flag;

void main（）

{

TMOD=0x01;//1.模式設(shè)置，00000001，采用的是定時器0，工作與式1（M1=0，M0=1）。

TH0=（65536-10000）/256; //2.定時器設(shè)置，每隔10毫秒發(fā)起一次中斷。

TL0=（65536-10000）%256;

ET0=1; //3.開定時器0中斷

EA = 1; //4.開總中斷

TR0=1; //5.打開定時器

while（1）

{

if（flag==100）

{

led=~led;

flag=0;

}

}

}

void TIM0（） interrupt 1 //中斷服務(wù)程序

{

TH0=（65536-10000）/256; //進(jìn)入中斷要重新設(shè)置定時器處置，要注意。

TL0=（65536-10000）%256;

flag++;

}1234567891011121314151617181920212223242526272829

計數(shù)：定時計數(shù)器作為計數(shù)器使用，配置步驟如下：

1.模式設(shè)置，配置TMOD寄存器。

2.開計數(shù)器中斷

3.開總中斷

4.打開計數(shù)器

通過這簡單的四步，我們就打開了一個計數(shù)器，可以對P3.4或者P3.5進(jìn)行下降沿的脈沖計數(shù)，這里有一點(diǎn)要注意就是計數(shù)器可以不開中斷，這樣溢出時只是不會進(jìn)去中斷服務(wù)程序。

示例程序如下：

#include《reg51.h》

sbit led=P1^0;

sbit s=P3^4;

unsigned int count;

void main（）

{

TMOD=0x05; //1.模式設(shè)置，00000101，采用的是計數(shù)器0，工作模式1（M1=0，M0=1）。

TH0=0; //計數(shù)器清零

TL0=0;

ET0=1; //2.開計數(shù)器0中斷

EA=1; //3.開總中斷

TR0=1; //4.打開計數(shù)器

led=1;

while（1）

{

count=（TH0《《8）|TL0;

if（（count*10000）==50000）//按5下按鍵led狀態(tài)取反

{

led=0;

TH0=0XFF;

TL0=0XFF; //人為的讓計數(shù)器進(jìn)入中斷

}

}

}

void TIM0（） interrupt 1 //中斷服務(wù)程序

{

led=1;

TH0=0;

TL0=0;

}