内部定时计数器

硬件构成的定时/计数器在工作时不占用CPU 时间的优点，
除非定时器/计数器溢出，才能中断 CPU 的当前操作
比使用循环程序产生延时要优越得多，可以提高 CPU 的效率

时钟系统

XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，
从而构成一个稳定的自激振荡器
MCS-51 振荡频率 6MHZ 或 12MHZ

机器周期:
完成一个基本操作所需的时间，包含 12 个振荡周期
1 us 微秒 $T = 12 \times \frac{1}{f_{o s c}}$

8051 定时器结构

TH0 TL0 TH1 TL1
TCON
TMOD

T1 T0 定时器/计数器

十六位定时/计数器
由两个8位特殊功能寄存器构成
十六位计数器=高八位 (TH)+低八位 (TL) 计数器
Time High/Low TH/TL
定时器 0 T0: TH0 + TL0
定时器 1 T1: TH1 + TL1

TCON 控制器寄存器

TCON 控制器寄存器 88H
除可字节寻址外，各位还可位寻址
低四位用于外部中断

8FH	8EH	8DH	8CH	8BH	8AH	89H	88H
TF1	TR1	TF0	TR0	IE1	IT1	TE0	IT0
T1 溢出标志	T1 运行控制	T0 溢出标志	T0 运行控制

运行控制 TR：软件上的启动
置 1，来启动定时器
SETB TR1/TR0 启动定时器
置 0，来关闭定时器

溢出标志 TF：硬件上的标志位
定时器溢出时，硬件自动使得中断触发器置 1，并由 CPU 申请中断
CPU 响应中断进入中断服务程序后，会被硬件自动清 0, 也可软件清 0

如果进入到中断服务程序中，TF 会自动清零
但是如果只是查询方式溢出，未进入到中断服务程序中，要软件手动清零

TMOD 工作模式寄存器

TMOD 工作模式寄存器 89H
不可位寻址，只能用字节设置定时器的工作模式

低半字节设置T0
高半字节设置T1

GATE	$C / \overset{―}{T}$	M1	M0	GATE	$C / \overset{―}{T}$	M1	M0
T1选通控制	T1功能选择	T1工作模式选择	T1工作模式选择	T0选通控制	T0功能选择	T0工作模式选择	T0工作模式选择

GATE 选通控制

0：不受 $\overset{―}{I N T_{1}}$ 控制
使计数器的 TR0 或 TR1 置 1就可启动对应的计数器 T0 或 T1

1：受 $\overset{―}{I N T_{1}}$ / $\overset{―}{I N T_{0}}$ 控制
先要硬件上的 $\overset{―}{I N T_{1}}$ / $\overset{―}{I N T_{0}}$ 的引脚为高电平
才能通过 TR0 或 TR1 置 1 启动对应的计数器

$C / \overset{―}{T}$ 功能选择

0：定时方式
定时器计数 8051 片内脉冲，即对机器周期计数

1：计数方式
计数器的输入来自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲

M1 M0 工作模式选择

00：模式 0 13 位计数器
0 1：模式 1 16 位计数器
1 0：模式 2 自动再装入 8 位计数器，自动重装载
1 1：模式 3 T0 分成两个 8 位计数器，T1 停止计数

模式 1

16 位计数器
在这种模式下，16位寄存器（TH0和TL0）用于装载计数/定时的初值。启动定时器后,
当TL0的低8位溢出时，向TH0进位；
TH0溢出时，向中断标志TF0进位（硬件置位TF0），并申请中断

定时时间：

\begin{array}{r} t = (2^{16} - t_{0}) \times T \times 12 \end{array}

$t$ 定时的时间
$t_{0}$ 设置定时器的初值
$T$ 振荡周期 $T = \frac{1}{f_{o s c}}$ $f_{o s c}$ 为晶振频率
12 表示一个基本操作占 12 个振荡周期

实际的例子

设T0工作模式1，定时时间为1ms，fosc=12MH
编程实现其定时功能。定时时间到，P1.0取反

T0 工作模式 1
TMOD : 0000 0001
MOV TMOD,#01H
定时时间为 1ms =1000×1us
fosc=12MH --> 机器周期 1us
1ms =1000×1us 也即要计数 1000 次
设置 T0 计数器初值: $2^{16} - 1000 = 64536$
1111 1110 0001 1000 (二进制) FC 18（十六进制）
高八位 TH0：MOV TH0,#0FCH
低八位 TL0：MOV TL0,#18H
启动 T0 定时器
TCON 可位寻址
SETB TR0

查询方式

MOV TMOD,#01H   ;定时器0 模式1
MOV TL0,#18H 
MOV TH0,#0FCH   ;送初值
STEB TR0        ;启动定时器

LOOP:JBC  TF0,NEXT  
	 SJMP LOOP  
NEXT:MOV TL0,#18H   
	 MOV TH0,#0FCH ;重新赋初值
	 CPL P1.0    
	 SJMP LOOP

#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0;
void main(void)
{
	TMOD=0x01;
	TH0=0xFC;
	TL0=0x18;
	TR0=1;
	while(1)
	{
	    do{}
	    while(!TF0);
	    P1_0=!P1_0;
	    TH0=0xFC;
	    TL0=0x18;
	    TF0=0;  //溢出标志位清零
	}
}

C51

中断方式

8051中断系统
定时器中断标志位作为中断信号
标志位表征“重要的”事情发生了
CPU 来判断电信号的高低电平，作出响应

ORG 000H
RESET: AJMP MAIN 
	   ORG 000BH 
	   AJMP ISR0 
	   ORG 0030H
MAIN:  MOV TMOD,#01H
	   MOV TL0,#18H
	   MOV TH0,#0FCH 
	   SETB EA 
	   SETB ET0 
	   SETB TR0 
HERE:  SJMP HEAR  
ISR0:  MOV TL0,#18H 
	   MOV TH0,#0FCH 
	   CPL P1.0 
	   RETI

#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0;
void time0(void) interrput 1
{
	TH0=0xFC;   //重新赋初值
	TL0=0x18;
	P1_0=!P1_0;
}

void main(void)
{
	TMOD=0x01;
	TH0=0xFC;
	TL0=0x18;
	EA=1;   //中断总允许
	ET0=1;   //T0溢出允许
	TR0=1;  //启动定时器0
	while(1)
	{}
}

8051中断系统

模式二

该模式把TL0(TL1)配置成一个可以自动重装载的8位定时器/计数器

定时器 1 模式二用于8051串口通信中的串行口波特率发生器

以 T0 定时器为例：

TL0 用作 8 位计数器 0～255
TH0 保存初值

TL0计数溢出时，

不仅使溢出中断标志位TF0置1
而且还自动把TH0中的内容重新装载到TL0中

计数次数： $255 + 1 - T H 0$
计数时间：

\begin{array}{r} t = (2^{8} - T H_{0}) \times \frac{1}{f_{o s c}} \times_{1} 2 \end{array}

TMOD
0110 0000 T1 计时器模式二
计数 100 次
256-100=156 -->1001 1100 --> 9CH

数码管

静态显示

1.设计定时器，每隔1秒的时间，计时器自动加1，计时器个位满十向高位进位，累计计时99秒即清0重新计数。
2.计数过程中，能够分别实现计时器清零、暂停功能。（需增加开关电路）
3.清零或暂停功能选择其中一项功能通过中断方式设计实现。

unsigned char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}  //声明table数组

#include<reg51.h>
sbit P1_0 = P1^0;
unsigned char  counter=1000;
unsigned char 
table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}

unsigned char i= 0 ;unsigned char j=0;
void main(void)
{
	TMOD=0x01;
	P2=table[0];
	P1=table[0];
	TH0=0xFC;
	TL0=0x18;
	EA=1;
	ET0=1;EX0=1;EX1=1;
	TR=0;
	while(1)
	{}
}
void ISR0(void) interrupt 0
{
	TH0=0xFC;
	TL0=0x18;
	counter--;
	if(counter==0)
	{
	    counter=1000;
	    i++;
	    if(i==10)
	    {
	        i=0;
	        j++;
	        if(j==10)
	        {
	            j=0;
	        }
	    }
	    P1=table[i];
	    P2=table[j];
	}
}
void ext_int0(void) interrupt 0
{
	P2=table[0];
	P1=table[0];
	i=0; j=0;   //外部中断0，清零
}
void ext_int1(void) interrupt 2
{
	TR0=!TR0;   //外部中断1，暂停
}

动态扫描

为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应并联在一起，由一个8位I/O控制，形成段选线多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通

在某一时刻，只让某一位位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示的字符的字型码