單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
本文主要學(xué)習(xí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)。對(duì)結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)首先要明確定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能，可參考第一節(jié)的內(nèi)容來(lái)理解。目前常用的單片機(jī)中往往都配備了定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。在A(yíng)T89S52芯片內(nèi)包含有三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：T0、T1和T2，其核心是加1計(jì)數(shù)器。我們主要要求掌握T0和T1的結(jié)構(gòu)和功能。學(xué)習(xí)中要注意從電路結(jié)構(gòu)上來(lái)理解功能的實(shí)現(xiàn)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON是用以設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式、定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，控制啟動(dòng)或停止以及產(chǎn)生溢出中斷的重要模塊，應(yīng)該對(duì)這兩個(gè)寄存器中的逐位的定義和功能進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握。 一、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的功能AT89S52單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本部件是兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器（T1計(jì)數(shù)器分為高8位TH1和低8位TL1，T0計(jì)數(shù)器的高8位是TH0，低8位是TL0）。如圖1所示。 
圖1 T0和T1的基本構(gòu)成
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)器，在作定時(shí)器使用時(shí)，它對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加1，直到計(jì)數(shù)器計(jì)滿(mǎn)溢出。
當(dāng)它用作對(duì)外部事件計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)器接相應(yīng)的外部輸入引腳T0（P3.4）或T1(P3.5)并在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)采樣，當(dāng)采樣到1—0的負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器加1。
二、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)AT89S52單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。定時(shí)器T0由特殊功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）構(gòu)成，定時(shí)器T1由特殊功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）構(gòu)成。每個(gè)寄存器均可單獨(dú)訪(fǎng)問(wèn)。
圖2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三、TMOD和TCON
AT89S52的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一種可編程部件，在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作之前，CPU必須將一些命令（控制字）寫(xiě)入定時(shí)/計(jì)數(shù)器。
例如：選擇哪一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在何種工作方式下工作？
是用作定時(shí)器計(jì)時(shí)功能還是用作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能？
是否啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行？
……
這些設(shè)置的功能是通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器TMOD和TCON的設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在初始化過(guò)程中，要將工作方式控制字寫(xiě)入方式寄存器（初始化工作的一部分），工作狀態(tài)字寫(xiě)入控制寄存器，CPU就會(huì)按設(shè)定的工作方式獨(dú)立運(yùn)行。
1．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式寄存器TMOD
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中，字節(jié)地址為89H。TMOD不能進(jìn)行位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時(shí)器工作方式，低半字節(jié)定義為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，高半字節(jié)定義為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。復(fù)位時(shí)，TMOD所有位均為0。TMOD的格式
如下表所示。
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
GATE | C/ | M1 | M0 | GATE | C/ | M1 | M0 |
|
| ||||||
T1方式控制字 
T0方式控制字 M1、M0：工作方式選擇位。用來(lái)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種工作方式。
C/
：功能選擇位：C/
位為定時(shí)器方式或計(jì)數(shù)器方式選擇位。C/
=1時(shí)，為計(jì)數(shù)器方式；C/
=0時(shí)，為定時(shí)器方式。
GATE：門(mén)控制位，確定定時(shí)器的開(kāi)啟與關(guān)閉。當(dāng)GATE=0時(shí)，只要定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR0（或TR1）被置1時(shí)，T0（或T1）被允許開(kāi)始計(jì)數(shù)（TCON各位含義見(jiàn)后面敘述）。
當(dāng)GATE=1時(shí)，外部中斷引腳
或
的輸入電平控制T0或T1的開(kāi)啟與關(guān)閉。
2．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON
TCON是T0和T1的控制寄存器，它同時(shí)也用來(lái)鎖存T0、T1的溢出中斷請(qǐng)求源和外部中斷請(qǐng)求源。TCON寄存器復(fù)位時(shí)為00H，可以進(jìn)行位尋址。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON字節(jié)地址為88H。TCON寄存器各位定義如下表
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
TF1 | TR1 | TF0 | TR0 | IE1 | IT1 | IE0 | IT0 |
| |||||||
用于外部中斷 TCON中各標(biāo)志位的功能是：
TF1（D7）：定時(shí)器1溢出標(biāo)志位。當(dāng)T1計(jì)滿(mǎn)溢出時(shí)，由硬件使TF1置1，申請(qǐng)中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清0，在查詢(xún)方式下用軟件清0。
TR1（D6）：定時(shí)器1運(yùn)行控制位。TR1置1，啟動(dòng)定時(shí)器1；TR1置0則停止工作。TR1由軟件置1或清零
TF0（D5）：定時(shí)器0溢出標(biāo)志。其功能及操作情況同TF1。
TR0（D4）：定時(shí)器0運(yùn)行控制位。其功能及操作情況同TR1。
IE1（D3）：外部中斷1中斷請(qǐng)求標(biāo)志。IT1=1時(shí)，外部中斷1引腳
上的電平由1變0時(shí)，IE1由硬件置位，外部中斷1請(qǐng)求中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)，由內(nèi)部硬件自動(dòng)清0。
IT1（D2）：外部中斷1(
)電平觸發(fā)方式或者脈沖觸發(fā)方式控制位。IT1=1時(shí)，外部中斷1為負(fù)邊沿觸發(fā)方式，引腳
上的電平從高到低負(fù)跳變有效。IT1=0時(shí)，外部中斷1為電平觸發(fā)方式。
上輸入低電平有效。
IE0（D1）：外部中斷0中斷請(qǐng)求標(biāo)志。如果IT0置1，則當(dāng)
上的電平由1變0時(shí)，IE0由硬件置位。在CPU把控制轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件使IE0復(fù)位。
IT0（D0）：外部中斷源0觸發(fā)方式控制位，其含義同IT1。
3．TMOD和TCON的控制功能可以通過(guò)一個(gè)具體的電路結(jié)構(gòu)來(lái)加強(qiáng)理解
圖3TMOD和TCON控制功能的實(shí)現(xiàn)
在圖3中，清楚的表示了TMOD和TCON中的控制位對(duì)工作方式、定時(shí)/計(jì)數(shù)模式、啟動(dòng)、溢出中斷的控制的實(shí)現(xiàn)。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-05-08
