详解定时计数器的工作原理

痴迷单片机技术的屌丝心酸历程

曾经从零基础学习单片机的我，到找到相应开发工作花了大概三四个月的时间，当时还是11年，学习条件没有现在那么好，现在五花八门的入门教程可以用泛滥来形容了，泛滥不代表作者讲的不好，有些作者老师确实讲的很不错，单片机涉及的东西还是比较多的，但是只要有人帮你理清楚，你就会发现一点都不难，很多人之所以觉得难，大概率都是走了弯路，单片机可以控制硬件激发你的兴趣，比单纯的学习代码在黑框里显示冷冰冰的“Hello world”有趣多了。

简单对定时计数器的工作原理做一个总结，定时计数器通常指的T0和T1，8051单片机内部都是两个16位的定时器计数器，之所以称之为是16位定时计数器，指的T0是由TH0和TL0构成的，这两个每一个都是一个八位的寄存器，它们俩构成16位的计数器，T1是由TH1和TL1构成的，也是两个八位的寄存器加到一起构成了一个16位的寄存器，16位指的是它的计数的范围，最大的计数范围是从0开始计数，最大只能寄65536个数，能不能记到这个数由你的工作方式来选择。

TH0和TL0构成的定时计数器T0，TH1和TL1构成的定时计数器T1，定时计数器有两个功能，内部定时和外部计数，定时计数器的实质都是一个加一计数器，无论是定时还是计数，都是对脉冲进行计数，定时功能是对内部的机器周期进行计数，外部的频率测量是对外部引脚上的这个脉冲进行计数，时间和计数是可以相互转换的，每个定时计数器都可以由软件设置定时工作方式，或者接受工作方式，定时计数器T0和T1受特殊功能寄存器TMOD和TCON的控制，定时计数器一旦启动它和CPU之间是并行工作，CPU可以去干其它的事情。

定时计数器一旦启动，过一个机器周期的时间定时计数器会自动的加一，它只有在加满的时候才会去告诉CPU定时时间到，或者计数之满，其它时候它和CPU之间是互不干扰各干各的工作，它对于提高CPU的工作效率，还有简化外围电路会非常有帮助，需要定时的场合特别的多，比如用外部的定时计数器去扩展，现在都已经把定时计数器做到单片机的内部去了，高性能单片机内部定时计数器的个数会做得更多，51单片机虽然只有两个定时计数器，但实际上可以通过软件的办法来扩充很多的定时计数器来使用，它是对内部的机器周期进行计数，内部的机器周期实际上就是经过片内振荡器，12分屏之后它的周期就会变成12倍，定时计数器的值加一直到计数满产生溢出，溢出之后可以通过软件查询或者去申请CPU的中断，两种方式都可以处理。

计数是对外部脉冲计数，需要用到单片机的外部脉冲的输入引脚，也就是P3.4和P3.5，要想使用外部脉冲计数，必须把外部脉冲信号引入到这两个引脚上，分别对应定时计数器0的计数功能和定时计数器1，这个引脚是固定的，不是任何引脚都可以作为外部脉冲计数，当外部脉冲产生由1到0的下降沿的时候，定时计数器里面的TH0或者TL0，或者是TH1和TL1，里面值会进行加一，CPU会去采样这两个引脚上的输入电平，前一个机器周期采样值为高，下一个机器周期采样值为低，计数器就加一。

时钟晶振最大的频率，外部测量的脉冲的频率，要满足什么样的条件定时计数器的计数功能才能够去采样这个信号，要有两个机器周期的时间才能够采样一个频率的数，它要保证前一个周期是高电平，下一个周期为低电频，计数频率比较高的情况下需要做外部的处理，可以做一个分屏然后再引入到I/O口，最高计数频率为振荡频率的1/24，为了保证某个电平在变化之前至少被采样一次，所以要求电平保持时间至少一个完整的机器周期。

这个主要和单片机有关系，单片机采样I/O口的电平状态是要有一个机器周期才能够采样一次，所以这个电平的要保持一致，少一个机器周期的话，变频变化的太快保持着超过一个机器周期的时间才能采到，比如12兆的晶振，一个高电平或者低电平的时间低于一个秒，单面机就采样不到，定时计数器的控制寄存器TCON用的高四位，TMOD定时计数器的工作方式的设定，以及你是使用定时还是计数?工作方式有四种，要选择哪一种?还有这个地方有一个门空位是什么含义?在之后的分享中会专门做一个专栏来给大家分析，有兴趣的朋友可以持续关注一下。

对单片机感兴趣的可以查看往期分享内容，希望能帮助大家在学习单片机的路上少走一些弯路，想要入门单片机可以持续关注创为单片机编程，附加“带我学习”查看更多内容分享。

审核编辑：汤梓红