51單片機 | 定時/計數器原理及結構（T0和T1）

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定時/計數器結構（T0和T1）

16位寄存器T0、T1分別由TH0、TL0和TH1、TL1四個8位計數器組成

定時器的區別：
- T0可分成2個獨立的8位定時器，而定時器1則不能；
- T1可作為串口的波特率發生器，而定時器0則不能。
工作原理
- 用途：定時器和計數器
- 核心：加1計數器
- 原理：每來一個脈沖則加1計數器加1，當加到全1時再來一個脈沖使加1計數器歸零，同時加1計數器的溢出使TCON寄存器中的TF0（或TF1）置1，向CPU發出中斷請求
- 脈沖來源：
  - 定時器：脈沖來源是由系統的時鍾晶振器輸出脈沖源提供
  - 計數器：脈沖來源是由T0或T1引腳（P3.4或P3.5）輸入的外部脈沖源提供
注：T0或T1都不能同時既做定時器也做計數器

補充：
- 計數器工作原理：
  
  用作計數器時，對T0或T1引腳的外部脈沖計數，如果前一個機器周期采樣值為1，后一個機器周期采樣值為0 ，則說明有一個脈沖，計數器加1。
  
  在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平。新的計數初值於下一個機器周期的S3P1期間裝入計數器。
  
  此種方式需要兩個機器周期來檢測一個1->0負跳變信號，因此最高的計數頻率為時鍾頻率的1/24。
- S5P2：
  
  S5P2指的是第5個時鍾周期的相位2。
  
  晶體振盪器的振盪信號從XTAL2端輸入到片內的時鍾發生器上，時鍾發生器是一個二分頻觸發器電路，它將振盪器的信號頻率除以2，向CPU提供了兩相時鍾信號P1和P2。時鍾信號的周期稱為機器狀態時間S，它是振盪周期的2倍。在每個時鍾周期（即機器狀態時間S）的前半周期，相位1（即P1信號）有效，在每個時鍾周期的后半周期，相位2（即P2信號）有效。

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使用的寄存器

TCON控制寄存器：啟動和停止定時/ 計數器的計數，並控制定時器的工作狀態，不能按位尋址
TMOD方式寄存器：設置定時器的工作方式，選擇定時或計數的功能，可以按位尋址。（和中斷共用寄存器，高四位為定時計數器使用，低四位為中斷使用）

注：GATE邏輯結構此處略過，詳見書P100

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工作方式：

方式0
- 計算公式：
- 最大計數：8192個機器周期
- 工作原理：
  
  13位計數器，使用TL0的低5位和TH0的高8位組成，TL0的低5位溢出時向TH0進位。TH0溢出時發出中斷請求。
方式1
- 計算公式：
- 最大計數：65536個機器周期
- 工作原理：
  
  16位計數器，TL0作為低8位，TH0作為高8位
方式2 ：自動重裝初值的8 位計數方式
- 計算公式：
  
  p.s.晶振頻率必須選擇12的整數倍，因為定時器的頻率是晶振頻率的1/12。
- 最大計數：256個機器周期
- 優點：
  
  適合做比較精准的脈沖信號發生器
- 缺點：
- 工作原理：
  
  計數器溢出后，計數器自動將上次設置的初值重裝。
方式3 ： p.s.只能用於定時/計數器T0，T0工作在方式3時，T1不要使用在有中斷的場合。通常該種情況下T1用作串口波特率發生器
- 工作原理：
  
  將T0分成兩個獨立的8位定時/計數器TL0和TH0。
  
  TL0為正常的8位定時/計數器，計數器溢出后置位TF0，申請中斷，之后重裝初值。
  
  TH0也是8位定時/計數器，但由於TL0占用了TF0和TR0，因此TH0占用定時器TF1和TR1（所以T1不能用）