单片机定时/计数器工作方式

1.方式0

定时器0和定时器1均可以工作在方式0，原理相同，以下以定时器0作说明。方式0为13位方式，由TL0的低5位和TH0的8位构成13位计数器（TL0的高3位无效）。方式0的结构如图5-3所示。

图5-3 T0（或T1）方式0结构图

定时/计数选择：当C/T=0时，T0为定时器，定时信号为振荡周期12分频后的脉冲；当C/T=1时，T0为计数器，计数信号来自引脚T1的外部信号。

定时器T0能否启动工作，还受到了TR0、GATE和引脚信号INT0的控制。由图中的逻辑电路可知，当GATE=0时，只要TR0=1就可打开控制门，使定时器工作；当GATE=1时，只有TR0=1且INT0=1，才可打开控制门。GATE、TR0、C/T的状态选择由定时器的控制寄存器TMOD和TCON中相应位状态确定，INT0则是外部引脚上的信号。

在一般的应用中，通常使GATE=0，从而由TR0的状态控制T0的开闭：TR0=1，打开T0；TR0=0，关闭T0。在特殊的应用场合，例如利用定时器测量接于INT0引脚上的外部脉冲高电平的宽度时，可使GATE=1，TR0=1。当外部脉冲出现上升沿，亦即INT0由0变1电平时，启动T0定时，测量开始；一旦外部脉冲出现下降沿，亦即INT0由1变0时，就关闭了T0。

定时器启动后，定时或计数脉冲加到TL0的低5位，从预先设置的初值（时间常数）开始不断增1。TL0计满后，向TH0进位。当TL0和TH0都计满后，置位T0的定时器回零标志TF0，以此表明定时时间或计数次数已到，以供查询或在打开中断的条件下，可向CPU请求中断。如需进一步定时/计数，需用指令重置时间常数。

在方式0下，当为计数工作方式时，计数值的范围是1～8192（2¹³）。

当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为

定时时间=（2¹³-计数初值）×晶振周期×12或（2¹³-计数初值）×机器周期

2.方式1

方式1与方式0几乎一样，只是方式1是16位计数结构的工作方式，计数器由TH0全部8位和TL0全部8位构成，从而比工作方式0有更宽的定时/计数范围。

当为计数工作方式时，计数值的范围是1～65536（2¹⁶）。

当为定时工作方式时，定时时间计算公式为(www.xing528.com)

定时时间=（2¹⁶-计数初值）×晶振周期×12或（2¹⁶-计数初值）×机器周期

3.方式2

8位自动装入时间常数方式。由TL0构成8位计数器，TH0仅用来存放时间常数。启动T0前，TL0和TH0装入相同的时间常数，当TL0计满后，除定时器回零标志TF0置位，具有向CPU请求中断的条件外，TH0中的时间常数还会自动地装入TL0，并重新开始定时或计数。所以，工作方式2是一种自动装入时间常数的8位计数器方式。由于这种方式不需要指令重装时间常数，因而操作方便，在允许的条件下，应尽量使用这种工作方式。当然，这种方式的定时/计数范围要小于方式0和方式1。方式2的结构如图5-4所示。

图5-4 T0（或T1）方式2结构图

当计数溢出后，不是像前两种工作方式那样通过软件方法，而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL重新加载，变软件加载为硬件加载。初始化时，8位计数初值同时装入TL0和TH0中。当TL0计数溢出时，置位TF0，同时把保存在预置寄存器TH0中的计数初值自动加载TL0，然后TL0重新计数。如此重复不止。这不但省去了用户程序中的重装指令，而且也有利于提高定时精度。但这种工作方式下是8位计数结构，计数值有限，最大只能到255。

这种自动重新加载工作方式非常适用于循环定时或循环计数应用，例如用于产生固定脉宽的脉冲，此外还可以作串行数据通信的波特率发送器使用。

4.方式3

方式3只适用于定时器0。如果使定时器1为方式3，则定时器1将处于关闭状态。

当T0为方式3时，TH0和TL0分成2个独立的8位计数器。其中，TL0既可用作定时器，又可用作计数器，并使用原T0的所有控制位及其定时器回零标志和中断源。TH0只能用作定时器，并使用T1的控制位TR1、回零标志TF1和中断源，如图5-5所示。

通常情况下，T0不运行于方式3，只有在T1处于方式2，并不要求中断的条件下才可能使用。这时，T1往往用作串口波特率发生器，TH0用作定时器，TL0作为定时器或计数器。所以，方式3是为了使单片机有1个独立的定时器/计数器、1个定时器以及1个串口波特率发生器的应用场合而特地提供的。

图5-5 T0（或T1）方式3结构图