嵌入式学习七-了解单片机中的特殊功能寄存器（定时器/计数器）

姓名：黄楠琳       学号：19020100011        学院：电子工程学院

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【嵌牛导读】本篇文章介绍了单片机中特殊功能寄存器实现定时器和计数器

【嵌牛鼻子】定时器、计数器、TH、TL、TMOD工作模式寄存器、TCON定时器控制寄存器

【嵌牛提问】单片机中怎样实现定时器/计数器功能？

【嵌牛正文】

定时器/计数器简介

在单片机中，存在两个定时器/计数器，他们分别为T0和T1

在单片机中，定时器/计数器是实现精准定时、用于测量脉冲等应用

基本的定时器/计数器原理如图所示

在了解定时器/计数器之前，我们需要了解几个基本概念：

1）时钟周期：时钟周期 T 是时序中最小的时间单位，具体计算的方法就是1/ 时钟源频率【也就是晶振电路的振动频率】（一般单片机采用的是11.0592MHz）

2）机器周期：单片机完成一个操作的最短时间，一个机器周期等于12个时钟周期

定时器/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成（TH和TL）。TMOD是定时器/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能;TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

定时器：加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t ，通过设定TH和TL的初值，我们就可以合理设置定时器的定时时间

计数器：计数器主要用来计输入脉冲的值。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1（即FFFFH）时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时器/计数器中断允许时），单片机对外部脉冲有基本要求：脉冲的高低电平持续时间都必须大于1个机器周期。所以T0或者T1 输入的可计数外部脉冲的最高频率为当前单片机工作频率/24。

在单片机中，存在两个定时器/计数器，他们分别为T0和T1

TH与TL

在单片机中，存在4个特殊功能寄存器，主要用来实现定时器/计数器，他们分别是

通过设置TH与TL的初值，我们可以实现我们想要的定时功能、延时功能和计数功能

例如：如果我们想要实现0.02s的定时，我们可以先计数实现0.02s所需要的机器周期，假设需要的机器周期为x

x*12/11059200=0.02

–> x=18432

由于单片机存在的是16位定时器/计数器，最大能表示65535，因此当初值y=65536-18432=47104时，定时器可实现0.02s的定时，对应的16进制为0xB800，因此当我们给TH0=0xB8，TL0=0x00时，我们可实现定时器0.02s的精确定时

TMOD工作模式寄存器

TMOD是定时器、计数器模式控制寄存器（TIMER/COUNTER MODE CONTROL REGISTER），它是一个逐位定义的8位寄存器，但只能使用字节寻址，其字节地址为89H

主要用来控制定时器/计数器的工作模式

1）GATE——门控制位

GATE=0，以运行控制位TRx启动定时器；GATE=1，以外中断请求信号（INT1或INT0）启动定时器，即仅当INT0（P3.2）【INT1（P3.3)】引脚为高且TR0控制位被置1时可使定时器开始计时，常用来测量外部信号脉冲宽度

2）C/T——功能选择位

定时器或计数器选择位，该位被清零时用作定时器功能（内部系统时钟），置1时用作计数器功能

3）M0、M1——方式选择功能

MCS-51的定时器T0有4种工作方式：方式0，方式1，方式2，方式3。

MCS-51的定时器T1有3种工作方式：方式0，方式1，方式2

目前我们常用的是方式1和方式2，方式0和方式3基本不用

TCON定时器控制寄存器

TCON（Timer Control Register）定时器/计数器控制寄存器，TCON在特殊功能寄存器中，字节地址为88H，位地址(由低位到高位)为88H一8FH，可进行位寻址

TCON的作用是控制定时器的启、停，标志定时器溢出和中断情况

目前我们只了解4567位的作用，其他的暂时不做了解

1）TF位

溢出中断请求标志位，T1计数/定时溢出时由硬件自动置TF1为1，CPU响应中断后TF1由硬件自动清0,也可软件清零，可用来判别定时器/计数器的状态

2）TR位

定时器/计数器运行控制位，TR置0时定时器/计数器停止工作，置1时开始工作

定时器操作实例

对于定时器的设置，我们只需要遵循以下几个步骤：

第一：设置特殊功能寄存器TMOD，配置好工作模式

第二：设置存储器TH0与TL0的初值

第三：设置TCON，通过TR0置1来让定时器开始计时

第四：判断TCON寄存器的TF0，监测定时器溢出情况

下面，我们基于C语言来进行程序编写：以实现LED灯闪烁（周期为2s）