单片机定时器/计数器结构

51系列单片机由两个16位定时器/计数器T0和T1、模式控制寄存器TMOD和工作控制寄存器TCON等构成，定时器/计数器T0和T1的结构见图3-1。除定时和计数功能外，T0和T1还可用作波特率发生器实现串行通信。

图3-1 定时器/计数器T0和T1的结构

1.16位计数寄存器

两个16位计数寄存器由高、低8位特殊功能寄存器TH0、TL0和TH1、TL1组成，属字节寻址的可读/可写寄存器，系统复位后全部初始化为0，工作方式及原理如下：

（1）计数器方式 16位计数寄存器对芯片引脚T0或T1（起到第二功能输入作用）从1至0的跳变输入脉冲进行增一计数，当高8位计满溢出时可通过TCON控制寄存器向CPU发出中断请求信号。判断一次脉冲跳变需要两个机器周期（即24个振荡周期），其最高计数频率为（晶振频率f_osc×1/24）。

（2）定时器方式 实质是16位计数寄存器对内部机器周期进行计数。晶振频率f_osc=12MHz时，最大计数频率为f_osc×1/12=1MHz，为输入脉冲频率的2倍。定时时间由软件预置的初值和所选16或8位定时器长度而定。

2.模式控制寄存器TMOD

T0、T1均有4种工作模式，由模式控制寄存器TMOD选定，属字节寻址的8位SFR，低4位用于设置T0，高4位用于设置T1，复位后全部为0。TMOD定义如下：

（1）M1、M0 定时器/计数器工作模式选择位。定时器/计数器的工作模式见表3-1。

表3-1 定时器/计数器的工作模式(https://www.xing528.com)

（2）C/T 定时或计数功能选择位。C/T=1时为计数方式；C/T=0时为定时方式。

（3）GATE 门控位。用于T0、T1的启动是否受外部中断请求信号的控制。若GATE=0，启动与引脚、无关；若GATE=1，启动分别受引脚、控制，特别适用于对外部输入脉冲宽度的测量。定时器/计数器内部控制逻辑图见图3-2。

图3-2 定时器/计数器内部控制逻辑图

3.工作控制寄存器TCON

工作控制寄存器TCON是8位的SFR，可字节寻址和位寻址，高4位用于控制T1、T0，低4位与中断系统相关，复位后全部为0。TCON定义如下：

（1）TR0（TR1） 属T0（T1）运行控制位。TR0（TR1）为1时启动T0（T1），为0时停止T0（T1），该位可由软件置1和清0。

（2）TF0（TF1） 属T0（T1）溢出中断标志位。该位由硬件自动置位，可软件查询清零。在中断使能时能向CPU发出中断请求信号，转向中断服务程序时则由硬件自动清零。

（3）IT0（IT1）和IE0（IE1） 分别为外部中断0（1）的触发类型选择位和边沿触发中断请求标志位，其功能将在中断系统的章节中介绍。