单片机计数与定时器知识点详解
单片机中的计数与定时功能是实现工业检测、控制等应用的关键组成部分。MCS-51系列单片机，以其强大的内部定时器/计数器功能，成为了电子工程领域的常用选择。本文将深入解析MCS-51单片机内部定时器/计数器的结构、工作原理及其应用。
### 一、MCS-51单片机定时器/计数器概述
MCS-51单片机内置两个可编程的定时器/计数器，它们能够工作于计数模式或定时模式，并支持四种不同的工作方式。这种灵活性使得它们能够在各种应用场景中发挥作用，如脉冲计数、定时控制、串行通信波特率生成等。
### 二、定时器/计数器的结构与工作原理
#### 结构：
1. **16位计数器**：由两个8位寄存器组成，分别是THx和TLx（x=0或1），用于存储定时或计数的初始值。
2. **方式寄存器TMOD**：用于设置定时器的工作方式。
3. **控制寄存器TCON**：控制定时器的启动与停止，同时记录溢出和中断标志。
#### 工作原理：
- **定时模式**：计数器的加1信号来源于内部时钟信号，即系统振荡器的12分频信号。每经过一个机器周期，计数器增加1，直至达到预设值后产生溢出。
- **计数模式**：通过外部引脚接收信号，外部脉冲的下降沿触发计数。为了准确捕获信号，要求信号的高电平和低电平持续时间至少为一个机器周期。
### 三、定时器/计数器的工作方式
MCS-51单片机的定时器/计数器支持四种工作方式：
1. **方式0**：13位计数器，由THx和TLx的低5位组成。
2. **方式1**：16位计数器，由THx和TLx组成。
3. **方式2**：8位自动重装载计数器，THx用于重装载TLx的初始值。
4. **方式3**：仅适用于T0，此时T0分为两个8位计数器，而T1停止工作。
### 四、定时器/计数器的控制与编程
#### 控制寄存器：
- **TMOD**：设定工作方式，如定时模式或计数模式，以及具体的工作方式。
- **TCON**：控制定时器的开启与停止，以及处理溢出和中断请求。
#### 初始化过程：
在定时器/计数器开始工作前，需要对其进行初始化，包括：
- 设置工作方式控制字，写入TMOD寄存器。
- 配置控制字，写入TCON寄存器。
- 赋予定时/计数初值。
### 五、实际应用示例
在实际应用中，可以通过编程控制定时器/计数器实现多种功能。例如，通过设定适当的定时周期，可以实现延时控制；利用计数功能，可以监测外部事件的频率或次数。
### 六、结论
MCS-51单片机的定时器/计数器功能强大且灵活，能够满足各种工业控制和测量需求。通过合理配置，可以实现精确的定时和计数，是单片机应用中不可或缺的一部分。理解和掌握MCS-51单片机定时器/计数器的工作原理和编程方法，对于从事电子工程设计和开发的工程师来说至关重要。
