51系列单片机定时/计数器的工作方式及控制技术

由前述内容可知，通过对TMOD寄存器中M0、M1位进行设置，定时器可选择4种工作方式，下面逐一进行论述。

1.方式0

方式0构成一个13位定时／计数器。图7-2是定时器0在方式0时的逻辑电路结构，定时器1的结构和操作与定时器0完全相同。

图7-2　定时器0（或定时器1）在方式0时的逻辑电路结构图

由图可知：16位加法计数器（TH0和TL0）只用了13位。其中，TH0占高8位，TL0占低5位（只用低5位，高3位未用）。当TL0低5位溢出时自动向TH0进位，而TH0溢出时向中断位TF0进位（硬件自动置位），并申请中断。

当时，多路开关连接12分频器输出，定时器0对机器周期计数，此时，定时器0为定时器。定时时间＝（M-T0初值）×时钟周期×12＝（213-T0初值）×时钟周期×12。

当时，多路开关与T0（P3.4）相连，外部计数脉冲由T0脚输入，当外部信号电平发生由1到0的负跳变时，计数器加1，此时，定时器0为计数器。

当GATE＝0时，或门被封锁，信号无效。或门输出为1，打开与门，TR0直接控制定时器0的启动和关闭。TR0＝1，接通控制开关，定时器0从初值开始计数直至溢出。溢出时，计数器为0，TF0置位，并申请中断。如要循环计数，则定时器0需重置初值，且需用软件将TF0复位。

当GATE＝1时，与门的输出由输入电平和TR0位的状态来确定。若TR0＝1，则与门打开，外部信号电平通过引脚直接开启或关断定时器0，当为高电平时，允许计数，否则停止计数；若TR0＝0，则与门被封锁，控制开关被关断，停止计数。

2.方式1

定时器工作于方式1时，其逻辑结构图如图7-3所示。

图7-3　定时器0（或定时器1）在方式1时的逻辑结构图

由图可知，方式1构成一个16位定时／计数器，其结构与操作几乎完全与方式0相同，唯一差别是二者计数位数不同。作定时器用时，其定时时间＝（M-T0初值）×时钟周期×12＝（216-T0初值）×时钟周期×12。(www.xing528.com)

3.方式2

定时／计数器工作于方式2时，其逻辑结构图如图7-4所示。

图7-4　定时器0（或定时器1）在方式2时的逻辑结构图

由图可知，方式2中，16位加法计数器的TH0和TL0具有不同功能，其中，TL0是8位计数器，TH0是重置初值的8位缓冲器。

方式0和方式1用于循环计数，在每次计满溢出后，计数器都复0，要进行新一轮计数还需重置计数初值。这不仅导致编程麻烦，而且影响定时时间精度。方式2具有初值自动装入功能，避免了上述缺陷，适合用作较精确的定时脉冲信号发生器。其定时时间为（M-定时器0初值）×时钟周期×12＝（28-定时器0初值）×时钟周期×12

方式2中16位加法计数器被分割为两个，TL0用作8位计数器，TH0用以保持初值。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，TF0将被置位，同时，TH0中的初值装入TL0，从而进入新一轮计数，如此循环不止。

4.方式3

定时／计数器工作于方式3时，其逻辑结构图如图7-5所示。

图7-5　定时器0在方式3时的逻辑结构图

应注意：工作方式3仅使用于T0，T1无工作方式3。在这种方式下，T0被分解为两个独立的8位计数器TL0和TH0。其中，TL0占用原定时器T0的控制位、引脚和中断源，即GATA、TR0、TF0、P3.4（T0）引脚和引脚。除计数位数不同于工作方式0、工作方式1外，其功能、操作与工作方式0和1完全相同，可定时也可计数。TH0则占用定时器T1的控制位TF1和TR1，同时还占用了定时器T1的中断源，其启动和关闭只能受TR1控制。TH0只能对机器周期计数，因此，TH0只能用作简单的内部定时，不能对外部脉冲计数，是定时器T0附加的一个8位定时器。

如果定时／计数器T0工作于方式3，那么定时／计数器T1的工作方式就不可避免地受到一定的限制，因为自己的一些控制位已被定时／计数器借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下。在这种情况下，定时／计数器T1通常作为串行口的波特率发生器使用，以确定串行通信的速率，因为TF1被定时／计数器0借用了，只能把计数溢出直接送给串行口。当作波特率发生器使用时，只需设置好工作方式，即可自动运行。如要停止它的工作，需送入一个把它设置为方式3的方式控制字即可，这是因为定时／计数器本身就不能工作在方式3，如硬把它设置为方式3，自然会停止工作。