定时器 计数器的基本结构及工作原理.pdfVIP

定时器计数器的基本结构及工作原理--第1页

定时器计数器的基本结构及工作原理

80C51单片机内部设有两个16位的可编程定时器/计数器。可编程的意思

是指其功能(如工作方式、定时时间、量程、启动方式等)均可由指令来确定和

改变。在定时器/计数器中除了有两个16位的计数器之外，还有两个特殊功能

寄存器(控制寄存器和方式寄存器)。

定时器/计数器的结构：

从上面定时器/计数器的结构图中我们可以看出，16位的定时/计数器分别

由两个8位专用寄存器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。

其访问地址依次为8AH-8DH。每个寄存器均可单独访问。这些寄存器是用于存

放定时或计数初值的。此外，其内部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD和

一个8位的定时控制寄存器TCON。这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑

电路连接起来的。TMOD主要是用于选定定时器的工作方式；TCON主要是用于控

制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。当定

时器工作在计数方式时，外部事件通过引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)输入。

定时计数器的原理：

16位的定时器/计数器实质上就是一个加1计数器，其控制电路受软件控

制、切换。

当定时器/计数器为定时工作方式时，计数器的加1信号由振荡器的12分

频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计满溢出为止。显然，

定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因一个机器周期等于12个振荡周期，

所以计数频率fcount=1/12osc。如果晶振为12MHz，则计数周期为：

T=1/(12×106)Hz×1/12=1μs

这是最短的定时周期。若要延长定时时间，则需要改变定时器的初值，并

要适当选择定时器的长度(如8位、13位、16位等)。

定时器计数器的基本结构及工作原理--第1页

定时器计数器的基本结构及工作原理--第2页

当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，

外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输

入电平。若一个机器周期采样值为1，下一个机器周期采样值为0，则计数器加

1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由1至

0的跳变需要两个机器周期，故外部事年的最高计数频率为振荡频率的1/24。

例如，如果选用12MHz晶振，则最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号

的占空比无特殊要求，但为了确保某给定电平在变化前至少被采样一次，外部

计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上。

当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工

作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计满溢出，才可能中

断CPU当前操作。CPU也可以重新设置定时器工作方式，以改变定时器的操作。

由此可见，定时器是单片机中效率高而且工作灵活的部件。

综上所述，我们已知定时器/计数器是一种可编程部件，所以在定时器/计

数器开始工作之前，CPU必须将一些命令(称为控制字)写入定时/计数器。将控

制字写入定时/计数器的过程叫定时器/计数器初始化。在初始化过程中，要将

工作方式控制字写入方式寄存器，工作状态字(或相关位)写入控制寄存器，赋

定时/计数初值。下面我们就提出的控制字的格式及各位的主要功能与大家详细

的讲解。

控制寄存器定时器/计数器T0和T1有2个控制寄存器-TMOD和TCON，它们

分别用来设置各个定时器/计数器的工作方式，选择定时或计数