建议配合本专栏的文章“单片机_第6章 实验”一起使用
目录
6.1 定时/计数器的结构与工作原理
定时/计数的三种方式（不重要）
纯软件定时/计数方法
定时——空循环预定周次，等待预定时间
计数——读取I/O口电平，统计变化次数
表示（左边的图是通过delay函数来实现软件定时/计数的，右边的图示通过main函数里面的if语句来进行定时/计数的。）
基本思路：由CPU统计状态变化次数，待预定结果出现后结束统计。
存在问题：占用过多CPU机时（因此时间不能很长，且在做这个的时候，CPU不能做其他的事情，也十分消耗CPU）
纯硬件定时方法（没有计数）
利用CD4060芯片，定时时长可以达到2.1~6小时，通过改变外面的电阻来改变定时的时间
AD8445B
XLT437定时器芯片
单片机软硬件联合定时/计数方法
图示
定时/计数器的基本原理
定时器的本质是计数器(对时钟脉冲计数)，计数器则是对外来脉冲计数。
通过上图，可以看出定时器是反应内部系统时钟脉冲，而计数器是反应外部信号脉冲的。
几种定时方法比较
（1）软件定时：时间精确，且不需要外加硬件电路；占用CPU开销，因此软件定时的时间不宜太长。
（2）硬件定时：定时功能全部由硬件电路完成，不占CPU时间，但需通过改变电路的元件参数来调节定时时间，在使用上不够灵活方便。
（3）可编程定时器定时：通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。计数值通过程序设定，改变计数值，也就改变了定时时间，使用起来既灵活有方便。
6.1.1 定时/计数器的基本原理
逻辑开关闭合后，脉冲信号将对加1计数器充值。
若计数器的容量为2^n（n为整数），则当数值达到满计数值后将产生溢出，使中断请求标志TFx进位为1，同时加1计数器清零；如果在启动计数之前将TFx清零，并将一个称为计数初值a的整数先置入加1计数器，则当观察到TFx为1时表明已经加入了(2^n-a)个脉冲，如此便能计算出脉冲的到达数量了。
定时器和计数器的实质都是计数器，差别仅在于脉冲信号的来源不同（定时器是反应内部系统时钟脉冲，而计数器是反应外部信号脉冲的）。
基本工作原理
(12分频 = 1个机器周期→1个计数脉冲) 
计数器溢出空间 = 计数器最大空间 - 计数初值
定时时间计算(t与n、a、fosc三个因素有关)
定时时间 t = (计数器最大空间 - 计数初值)×机器周期=(2^n-a)×12/fosc (us)
计数计算(N与n、a两个因素有关)
定时计数值 N = (计数器最大空间 - 计数初值) = (2^n – a ) 
6.1.2 定时/计数器的结构
51单片机定时/计数器的结构
引脚
2个16位计数器T0 (TH0<字节地址8CH>、TL0<字节地址8AH>)和T1 (TH1<字节地址8DH>、TL1<字节地址8BH>)——加1计数器
2个8位控制寄存器TCON和TMOD——管理、控制定时/计数器的运行
2个外部引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)——接入外部脉冲
6.2 定时器的控制
定时/计数器的控制关系（以T1为例）
6.2.1 TMOD寄存器
介绍
TMOD是定时方式控制寄存器(Timer/Counter Mode Control)，字节地址为89H（不能位寻址），其定义格式如图。
TMOD的低4位为T0的方式字，高4位为T1的方式字。
TMOD不能位寻址，必须整体赋值。
M1和M0：工作方式选择位
两位可形成4种编码，对应4中工作方式（可以见下图）
C/T：定时和外部事件计数方式选择位*（C<counter，计数器>是高电平有效，T<timer，定时器>（上面有个横杠，电脑上打不出来）是低电平有效）
0：定时器方式。定时器以振荡器输出时钟脉冲的12分频信号（即机器周期）作为计数信号。定时器从初值开始在每个机器周期内自动加1，直至溢出。
1：外部事件计数器方式，以外部引脚的输入脉冲作为计数信号。计数器在外部脉冲信号的负跳变时使计数器加1，直至溢出。
GATE：门控位（具体介绍下面有）
0：定时器计数不受外部引脚输入电平的控制，只受定时器运行控制器（TR0、TR1）控制
1：定时器的计数受定时器运行控制位（TR0、TR1）和外部引脚输入电平（INT0、INT1）的控制。其中TR0和INT0控制T0的运行，TR1和INT1控制T1的运行。
故通常令GATE=0，且无论GATE取何值时，都与TRx有关。
结构图与方式选择位
门控位的介绍
GATE为0时，T1的技术仅由TR1控制，TR1为1时允许T1技术，TR1为0时禁止T1计数；GATE为1时，仅当TR1为1且INT1输入为高电平时才允许T1技术，TR1为0或INT1输入低电平都将禁止T1计数。
工作方式：T0有4种工作方式，T1有3种工作方式，每种工作方式都有定时和计数2种方式，故共有14种组合关系。（因为T0的方式3借用了T1）
举例：
例1：设置T0为定时方式1，允许TR0启动，T1为计数方式0，允许INT1启动，则 TMOD = 1100 0001B =0xc1解析：根据TMOD的每一位的含义，有：
T0为定时方式1：D2=0，M1M0=01T0允许TR0启动：D3=0
T1为计数方式0：D6=1，M1M0=00
T1允许INT1启动：D7=1
因此，TMOD为1100 0001，即TMOD=0xC1。（注意TMOD只能以字节的形式给出，它不可以位寻址）
例2：系统上电默认值为TMOD = 0，则默认状态应为：T0和TI均为定时方式0，允许TR0、TR1启动。
6.2.2 TCON寄存器
部分可见“5.2.2 中断系统”里面的“TCON寄存器”
介绍
TCON为定时/计数寄存器(Timer/Counter Control Register)，字节地址为88H，可位寻址。
TCON的定义结构图
位7（TF1）：定时器T1溢出标志位
T1溢出时，硬件自动使TF1置1，并向CPU申请中断。当进入中断服务程序时，硬件自动将TF1清0。TF1也可以用软件清0。
位6（TR1）：定时器T1运行控制位
由软件置位和清0。
GATE为0时，T1的技术仅由TR1控制，TR1为1时允许T1技术，TR1为0时禁止T1计数；GATE为1时，仅当TR1为1且INT1输入为高电平时才允许T1技术，TR1为0或INT1输入低电平都将禁止T1计数。
位5（TF0）：定时器T0溢出标志位。其功能和操作情况同位7
位4（TR0）：定时器T0运行控制位。其功能和操作情况同位6
位3~0：外部中断INT1和INT0请求及请求方式控制位，其功能见第5章
注意：系统上电默认值为TCON = 0，则默认状态应为：TR0和TR1均为关闭状态、电平触发方式、没有0# ～3#中断请求
6.3 定时/计数器的工作方式
工作方式
6.3.1 方式1
原理
使用16位定时/计数器（n=16，THx+TLx），满计数值为2^16（M1 M0为01组合时）
逻辑结构图
定时器工作（定时时间、计数初值、最大定时时间、定时范围）
定时时间：t = (2^16- a)×12/fosc (μs)
计数初值：a = 2^16- t×fosc/12
最大定时时间（a=0，fosc =12MHz）：t = 2^16(μs) = 65536 (μs)
定时范围为1～65,536 μs（≈65ms）。
计数器工作（定时计数值、最大计数值、最高计数频率）
定数计数值： N = (2^16 – a )
最大计数值：N = 65536 (脉冲)
由于检测一个负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期→最高计数频率=1/24*fosc。
当fosc=12MHz时，外部脉冲的最大允许频率为0.5MHz 。
实例1 设单片机的fosc=12MHz，采用T1定时方式1在P2.0脚上输出周期为2ms的方波。
方法一：查询方式
方法二：中断方式（具体的例题解析将单独发送）
小结
（1）设置TMOD——确定定时/计数器的工作状态
使用T0还是T1?
采用定时模式还是计数模式？
采用工作方式0、方式1、方式2、方式3？
强调：TMOD的设置只能以字节形式给出
（2）计算计数初值——产生期望的定时/定数间隔
定时计数初值 a = 2^16- t×fosc/12
（t ≤65536μs, fosc=12MHz时）
定数计数初值 a = 2^16- N
（N≤65536, 脉冲频率≤0.5MHz，fosc=12MHz时）
装载计数初值:
THx = a / 256 TLx = a / % 256
（3）确定采用何种方式处理溢出结果
若是中断方式→中断初始化设置和中断服务程序：
若是查询方式——采用条件判断语句
（4）启动定时器：TR0 = 1 或 TR1= 1
（5）进行定时或计数结束后的其它工作
（6）为下次定时/计数做准备（清TFx标志+重装载计数初值）
若是中断方式，则无需软件清TFx标志位；
若是查询方式，需要软件清除TFx标志位。
计数实例 用单片机实现一个频率计功能，用于测量接在P3.4引脚的脉冲波频率（<10KHz），并将测量结果显示在数码管上。
6.3.2 方式2
图示
采用8位计数器，TLx
可自动重装载计数初值（TLx溢出后, THx→TLx）；
没有装载计数初值的延误（方式1在重设计数初值时会产生实际定时时间延误），方式2定时精度相对较高，适合作为串行口波特率发生器；
延时时间 t = (2^8-a)×12/fosc (微秒) → 12MHz时的最大定时量为256μs。
实例2 采用T0定时方式2在P2.0口输出周期为0.5ms的方波(设fosc=12MHz)。
6.3.3 方式0
使用13位的定时/计数器（THx7-0+TLx4-0）
定时时间 t = (2^13 - a)×12/fosc (μs)
计数初值 a = 2^13 - t×fosc/12
12MHz时的最大定时量t=2^13μs = 8192μs = 8.192ms
例题 计算T0方式0定时5ms的计数初值a（设fosc=12MHz）
解：计数初值a=2^13-5000×12/12=3192= 1100 0111 1000B
由于方式0的TL0高3位未用（一般填0） ，因此 a= 0110 0011 0001 1000 = 6318H
即，TH0 = 0x63; TL0 = 0x18。
比较方式0和方式1
除计数器位数不同外，方式0与方式1的逻辑结构并无差异。
方式0采用13位计数器是为了与早期产品MCS-48单片机兼容。
方式0的初值计算比较麻烦，一般采用方式1替代。
6.3.4 方式3（仅T0有此方式）
通常设定T1定时方式2为串行通信的波特率发生器（如下图）
TH0+TF1+TR1组成的8位定时器（不能计数，且方式2但无重装载功能）
TL0+TF0+TR0组成的8位定时/计数器（方式2但无重装载功能）
T1组成的无中断标志位的定时/计数器（方式0～方式2）
特点：
方式3下T0可有2个具有查询/中断功能的8位定时器；外加1个没有查询/中断功能的T1定时/计数器
T0用作工作方式3时，TT1仍可设置为工作方式0~2（此时没有查询/中断功能）
通常将T1定时方式2作为波特率发生器使用
6.4 定时/计数器的编程和应用
使用方法：
定时器应用——用于定时控制，或作为分频器发生各种不同频率的方波；
计数器应用——用于外部脉冲统计或外部中断源扩充；
定时/计数器复合应用—将定时与计数两种方式结合起来。
实例5(波形展宽) 由P3.4口输入一个低频窄脉冲信号。当该信号出现负跳变时，由P3.0口输出宽度为500μs的同步脉冲，如此往复。要求据此设计一个波形展宽程序（fosc= 6MHz）。
实例6（长延时、非对称） 采用10MHz晶振，在P2.0脚上输出周期为2.5s，高电平占空比为20%的脉冲信号。
本章小结
1．定时/计数器的工作原理是：利用加1计数器对时钟脉冲或外来脉冲进行自动计数。当计满溢出时，可引起中断标志（TFx）硬件置1，据此表示定时时间到或计数次数到。定时器本质上是计数器，前者是对时钟脉冲进行计数，后者则是对外来脉冲进行计数。
2. 51单片机包括两个16位定时器T0(TH0、TL0)和T1(TH1、TL1)，还包括两个控制寄存器TCON和TMOD。通过TMOD控制字可以设置定时与计数两种模式，设置方式0~方式3四种工作方式；通过 TCON控制字可以管理计数器的启动与停止。
3．方式0～方式2分别使用13位、16位、8位工作计数器，方式3具有3种定时/计数器状态。
4．定时/计数器主要编程步骤:
①确定定时/计数器的工作状态，设定TMOD；
②确定计数初值，a= 2^n-t*fosc/ 12，装载计数初值；
③编程方法要点：
中断方式：中断初始化，启动定时器，中断函数，TFx清零，重装载计数初值。
查询方式：启动定时器，TFx判断，TFx清零，重装载计数初值。