從零開始51單片機(jī)教程 —— 定時器/計數(shù)器的方式控制字

從上一節(jié)我們已經(jīng)得知，單片機(jī)中的定時/計數(shù)器都能有多種用途，那么我怎樣才能讓它們工作于我所需要的用途呢？這就要通過定時/計數(shù)器的方式控制字來設(shè)置。

定時/計數(shù)器共有四種工作方式

在單片機(jī)中有兩個特殊功能寄存器與定時/計數(shù)有關(guān)，這就是TMOD和TCON。順便說一下，TMOD和TCON是名稱，我們在寫程序時就能直接用這個名稱來指定它們，當(dāng)然也能直接用它們的地址89H和88H來指定它們（其實用名稱也就是直接用地址，匯編軟件幫你翻譯一下而已）。

TMOD結(jié)構(gòu)>

從圖1中我們能看出，TMOD被分成兩部份，每部份4位。分別用于控制T1和T0，至于這里面是什么意思，我們下面介紹。

TCON結(jié)構(gòu)>

從圖2中我們能看出，TCON也被分成兩部份，高4位用于定時/計數(shù)器，低4位則用于中斷（我們暫不管）。而TF1（0）我們上節(jié)課已提到了，當(dāng)計數(shù)溢出后TF1（0）就由0變?yōu)?。原來TF1（0）在這兒！那么TR0、TR1又是什么呢？看上節(jié)課的圖。

計數(shù)脈沖要進(jìn)入計數(shù)器還真不不難，有層層關(guān)要通過，最起碼，就是TR0（1）要為1，開關(guān)才能合上，脈沖才能過來。因此，TR0（1）稱之為運(yùn)行控制位，可用指令SETB來置位以啟動計數(shù)器/定時器運(yùn)行，用指令CLR來關(guān)閉定時/計數(shù)器的工作，一切盡在自已的掌握中。

單片機(jī)定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)>

定時/計數(shù)器的四種工作方式

工作方式0

定時器/計數(shù)器的工作方式0稱之為13位定時/計數(shù)方式。它由TL（1/0）的低5位和TH（0/1）的8位組成13位的計數(shù)器，此時TL（1/0）的高3位未用。

我們用這個圖來討論幾個問題：

M1M0：定時/計數(shù)器一共有四種工作方式，就是用M1M0來控制的，2位正好是四種組合。

C/T：前面我們說過，定時/計數(shù)器即可作定時用也可用計數(shù)用，到底作什么用，由我們根據(jù)需要自行決定，也說是決定權(quán)在我們#0;#0;編程者。如果C/T為0就是用作定時器（開關(guān)往上打），如果C/T為1就是用作計數(shù)器（開關(guān)往下打）。順便提一下：一個定時/計數(shù)器同一時刻要么作定時用，要么作計數(shù)用，不能同時用的，這是個極普通的常識，幾乎沒有教材會提這一點(diǎn)，但很多開始學(xué)習(xí)者卻會有此困惑。

GATE：看圖，當(dāng)我們選擇了定時或計數(shù)工作方式后，定時/計數(shù)脈沖卻不一定能到達(dá)計數(shù)器端，中間還有一個開關(guān)，顯然這個開關(guān)不合上，計數(shù)脈沖就沒法過去，那么開關(guān)什么時候過去呢？有兩種情況

GATE=0，分析一下邏輯，GATE非后是1，進(jìn)入或門，或門總是輸出1，和或門的另一個輸入端INT1無關(guān)，在這種情況下，開關(guān)的打開、合上只取決于TR1，只要TR1是1，開關(guān)就合上，計數(shù)脈沖得以暢通無阻，而如果TR1等于0則開關(guān)打開，計數(shù)脈沖無法通過，因此定時/計數(shù)是否工作，只取決于TR1。

GATE=1，在此種情況下，計數(shù)脈沖通路上的開關(guān)不僅要由TR1來控制，而且還要受到INT1管腳的控制，只有TR1為1，且INT1管腳也是高電平，開關(guān)才合上，計數(shù)脈沖才得以通過。這個特性能用來測量一個信號的高電平的寬度，想想看，怎么測？

為什 么在這種模式下只用13位呢？干嗎不用16位，這是為了和51機(jī)的前輩48系列兼容而設(shè)的一種工作式，如果你覺得用得不順手，那就干脆用第二種工作方式。

工作方式1

工作方式1是16位的定時/計數(shù)方式，將M1M0設(shè)為01即可，其它特性與工作方式0相同。

工作方式2

在介紹這種式方式之前先讓我們思考一個問題：上一次課我們提到過任意計數(shù)及任意定時的問題，比如我要計1000個數(shù)，可是16位的計數(shù)器要計到65536才滿，怎么辦呢？我們討論后得出的辦法是用預(yù)置數(shù)，先在計數(shù)器里放上64536，再來1000個脈沖，不就行了嗎？是的，但是計滿了之后我們又該怎么辦呢？要知道，計數(shù)總是持續(xù)重復(fù)的，流水線上計滿后馬上又要開始下一次計數(shù)，下一次的計數(shù)還是1000嗎？當(dāng)計滿并溢出后，計數(shù)器里面的值變成了0（為什么，能參考前面課程的說明），因此下一次將要計滿65536后才會溢出，這可不符合要求，怎么辦？當(dāng)然辦法很簡單，就是每次一溢出時執(zhí)行一段程序（這常常是需要的，要不然要溢出干嗎？）能在這段程序中做把預(yù)置數(shù)64536送入計數(shù)器中的事情。所以采用工作方式0或1都要在溢出后做一個重置預(yù)置數(shù)的工作，做工作當(dāng)然就得要時間，一般來說這點(diǎn)時間不算什么，可是有一些場合我們還是要計較的，所以就有了第三種工作方式#0;#0;自動再裝入預(yù)置數(shù)的工作方式。

既然要自動得新裝入預(yù)置數(shù)，那么預(yù)置數(shù)就得放在一個地方，要不然裝什么呢？那么預(yù)置數(shù)放在什么地方呢？它放在T（0/1）的高8位，那么這樣高8位不就不能參與計數(shù)了嗎？是的，在工作方式2，只有低8位參與計數(shù)，而高8位不參與計數(shù)，用作預(yù)置數(shù)的存放，這樣計數(shù)范圍就小多了，當(dāng)然做任可事總有代價的，關(guān)鍵是看值不值，如果我根本不需要計那么多數(shù)，那么就能用這種方式?？磮D4，每當(dāng)計數(shù)溢出，就會打開T（0/1）的高、低8位之間的開關(guān)，計預(yù)置數(shù)進(jìn)入低8位。這是由硬件自動完成的，不需要由人工干預(yù)。

常常這種式作方式用于波特率發(fā)生器（我們將在串行接口中講解），用于這種用途時，定時器就是為了供給一個時間基準(zhǔn)。計數(shù)溢出后不需要做事情，要做的僅僅只有一件，就是重新裝入預(yù)置數(shù)，再開始計數(shù)，而且中間不要任何延遲，可見這個任務(wù)用工作方式2來完成是最妙不過了。

工作方式3

這種式作方式之下，定時/計數(shù)器0被拆成2個獨(dú)立的定時/計數(shù)器來用。其中，TL0能組成8位的定時器或計數(shù)器的工作方式，而TH0則只能作為定時器來用。我們知道作定時、計數(shù)器來用，需要控制，計滿后溢出需要有溢出標(biāo)記，T0被分成兩個來用，那就要兩套控制及、溢出標(biāo)記了，從何而來呢？TL0還是用原來的T0的標(biāo)記，而TH0則借用T1的標(biāo)記。如此T1不是無標(biāo)記、控制可用了嗎？是的。

一般情況處，只有在T1以工作方式2運(yùn)行（當(dāng)波特率發(fā)生器用）時，才讓T0工作于方式3的。

定時器/計數(shù)器的定時/計數(shù)范圍

工作方式0：13位定時/計數(shù)方式，因此，最多能計到2的13次方，也就是8192次。

工作方式1：16位定時/計數(shù)方式，因此，最多能計到2的16次方，也就是65536次。

工作方式2和工作方式3，都是8位的定時/計數(shù)方式，因此，最多能計到2的8次方，也說是256次。

預(yù)置值計算：用最大計數(shù)量減去需要的計數(shù)次數(shù)即可。

例：流水線上一個包裝是12盒，要求每到12盒就產(chǎn)生一個動作，用單片機(jī)的工作方式0來控制，應(yīng)當(dāng)預(yù)置多大的值呢？對了，就是8192-12=8180。

以上是計數(shù)，明白了這個道理，定時也是一樣。這在前面的課程已提到，我們不再重復(fù)，請參考前面的例程。