定时器工作模式-单片机应用技术

8051单片机的定时器/计数器T0和T1可由软件对特殊功能寄存器TMOD中控制位C/进行设置，以选择定时功能或计数功能。设置M1、M0位，有4种工作模式，即模式0、模式1、模式2和模式3。在模式0、1和2时，T0与T1的工作模式相同；在模式3时，两个定时器的工作模式不同。

1）模式0

模式0是选择定时器（T0或T1）高8位加低5位的一个13位定时器/计数器。图5.4是T0在模式0时的逻辑电路结构。

图5.4　定时器模式0的逻辑电路结构

在这种模式下，16位寄存器（TH0和TL0）只用13位，其中TL0的高3位未用，其余位占整个13位的低5位，TH0占高8位。当TL0的低5位溢出时，向TH0进位，而TH0溢出时向中断标志位TF0进位（硬件TF0），并申请中断。T0溢出否可查询TF0是否置位，以产生T0中断。

在图5.4中，C/=0时，控制开关接通振荡器12分频输出端，T0对机器周期计数，这就是定时工作方式。其定时时间为：当C/=1时，控制开关使引脚T0（P3.4）与13位计数器相连，外部计数脉冲由引脚T0（P3.4）输入，当外部信号电平发生“1”到“0”跳变时，计数器加1，这时，T0成为外部事件计数器。这就是计数工作方式。

t=（213-T0初值）×振荡周期×12

当GATE=0时，使或门输出A点电位为常“1”，或门被封锁，于是，引脚输入信号无效。这时，或门输出的常“1”打开与门，B点电位取决于TR0状态，由TR0一位就可控制计数开关K开启或关断T0。若软件使TR0置1，接通计数开关K，启动T0在原值上加1计数，直至溢出。溢出时，13位寄存器清零，TF0置位并申请中断，T0仍从0重新计数。若TR0=0，则关断计数开关K，停止计数。

当GATE=1时，A点电位取决于（P3.4）引脚的输入电平，仅当输入高电平且TR1=1时，B点才是高电平，计数开关K闭合，T0开始计数，当由1变0时，T0停止计数。这一特性可以用来测量在端出现的正脉冲的宽度。

2）模式1

该模式是一个16位定时器/计数器，其逻辑电路结构如图5.5所示。它的结构与操作几乎与模式0完全相同，唯一的区别是：在模式1中，寄存器TH0和TL0是以全16位参与操作，用于定时工作方式时，其定时时间为：

t=（216-T0初值）×振荡周期×12

图5.5　定时器模式1的逻辑电路结构

用于计数工作方式时，计数长度为216=65536（个外部脉冲）。

3）模式2

模式2把TL0或TL1配置成一个可以自动重装载的8位定时器/计数器，其逻辑电路结构如图5.6所示。

TL0计数溢出时，不仅使溢出中断标志位TF0置1，而且还自动把TH0的内容重装载到TL0。此处的16位的计数器将被拆成两个，其中，TL0用作8位计数器，TH0用以保持初值。(www.xing528.com)

在程序初始化时，TL0和TH0由软件赋予相同的初值。一旦TL0计数溢出，置位TF0，并将TH0的初值再自动装入TL0，可继续计数，循环重复。用于定时器工作方式时，其定时时间（TF0溢出周期）为：

t=（28-TH0初值）×振荡周期×12

图5.6　定时器模式2的逻辑电路结构

用于计数工作方式时，最大计数长度（TH0初值=0）为28=256（个外部脉冲）。

这种工作方式可省去用户软件重装常数的程序，并可确保精度较高的定时时间，特别适于作串行口波特率发生器。

4）模式3

模式3对T0和T1是大不相同的。

若将T0设置为模式3，TL0和TH0将被分成两个互相独立的8位计数器，其逻辑电路结构如图5.7所示。

图5.7　定时器模式3的逻辑电路结构

其中TL0用原T0的各控制位、引脚和中断源，即C/、GATE、TR0、TF0和（P3.4）引脚、（P3.2）引脚。TL0除仅用8位寄存器外，其功能和操作与模式0（13位计数器）、模式1（16位计数器）完全相同。TL0也可为定时器方式或计数器方式。

TH0只可用作简单的内部定时功能（见图5.7），它占用了定时器T1的控制位TR1和T1的中断标志位TF1，其启动和关闭仅受TR1的控制。

定时器T1无操作模式3状态，若将T1设置为模式3，会使T1立即停止计数，也就是保持住原有的计数值，其作用相当于使TR1=0，封锁与门，断开计数开关K。

在定时器T0用作模式3时，T1仍可设置为模式0～2，如图5.8所示。TR1和TF1被定时器T0占用，计数器开关K已被接通，用T1控制位C/切换其定时器或计数器工作方式就可使T1运行。寄存器（8位、13位或16位）溢出时，只能将输出送入串行口或用于不需要中断的场合。在一般情况下，当定时器T1用作串行口波特率发生器时，定时器T0设置为工作模式3。此时，常把定时器T1设置为模式2用作波特率发生器，如图5.8（b）所示。

图5.8　定时器T0模式3下的T1结构