STC15系列单片机：定时器/计数器16位自动重装载模式

一、定时器与计数器的理解

STC15系列单片机内部有5个16位定时器/计数器，分别是T0、T1、T2、T3、T4。

定时器与计数器，东西还是同一个东西，只是用法和功效不一样，就好比黄瓜，既可以内服也可以外敷，黄瓜还是那个黄瓜，作用就不一样了。

就拿T0来说，T0用于定时，那T0就是定时器，如果T0用于计数，那T0就是计数器。那么问题来了，什么是定时，什么是计数？

大家应该都知道，单片机的运行需要时钟，这个时钟可以是外部晶振直接产生的，也可以是单片机内置的，反正就是单片机工作的主时钟。对于单片机来说，定时就是数这个主时钟的脉冲。

大家应该还知道，单片机的IO管脚可以用来判断外部输入的电平，那就是读外部脉冲了，统计IO口的脉冲就是计数了。

所以定时与计数的区别就是统计的脉冲来源不同。

二、STC15单片机为什么比传统51单片机快

STC官方的文档里面总是说，他的STC15系列单片机比传动的51（也就是89C51）运行速度快。为什么会快，我们知道单片机的时钟，也可以理解为外面加的晶振，频率越高，单片机自然运行的就快了。但是这个频率也不是相加多少就加多少，给一个垂暮的老人加一个小伙子的心脏，那也是有心无力啊。

学过单片机的人还听说过，什么12个时钟周期就是一个机器周期，相当于安装了一个减速齿轮，外面转12圈，里面才转一圈。STC公司应该是用了某种工艺或者技术，可以实现1个时钟周期就是1个机器周期，这样的话，粗看单片机的速度直接就提升12倍了。

三、STC15系列单片机的计数速率

STC15系列单片机的定时器有两种计数速率：

12T模式：与传统8051单片机相同，每12个时钟周期，定时器计数加1；

1T模式：就是每个时钟周期定时器计数加1。

四、什么是16位自动重装载(模式0)

16位自动重装载，可以分开两部分来看，首先是16位，然后是自动重装载。

16位就是那个寄存器，统计数据的寄存器的位数，有16位，

那可以统计的最大数据就是1111 1111 1111 1111 = 0xFFFF = 65535;

自动重装载，就是定时器计数到达最大值65535后，就自动重新开始按照设定的初始值计数。

拿T0来举例吧，这个16位的寄存器其实是两个8位的寄存器拼接起来的，它们就是TL0和TH0，

TL0存放16位数据的低8位，TH0存放16位数据的高8位，?比如一个16位数据0x3A4B，0x3A存在TH0寄存器里面，0x4B。

五、定时器T0实现16位自动重装载功能需要使用的寄存器

1、辅助寄存器AUXR：用于设置定时器T0的计数速率

定时器T0的计数速率有12T模式和1T模式，通过AUXR的T0x12位来设置：

T0x12 = 0；定时器T0工作在1T模式，计数时钟不需要分频；

T0x12 = 1；定时器T0工作在12T模式，计数时钟需要12分频，与传统51单片机一样；

?2、定时器（计数器）工作模式寄存器TMOD：用于设置定时器T0的工作模式

针对定时器T0，只需要用到TMOD寄存器的后4个位：

TMOD.3 （GATE）：

? ? ? ? 置1：只有在INT0脚为高，且TR0控制位置1是才能打开定时器T0；

? ? ? ? 置0：只需要TR0置1就可以打开定时器T0（还是置0简单方便）；

TMOD.2（C/T）：

? ? ? ? 置1：用于计数器；

? ? ? ? 置0：用于定时器；

TMOD.1（M1）与 TMOD.0（M0）：

? ? ? ? M1 = 0， M2 = 0时，T0工作在16位自动重装载模式。

3、定时器计数寄存器TH0、TL0：用于数据累加，没什么好说的。

4、定时器计数器中断控制寄存器TCON：用于控制定时器T0的中断

TF0：T0溢出中断标志位。T0被允许计数后，重设置的初始值开始加1计数，杜宇16位计数，计数到65535后就产生溢出，单片机自动将TF0置1，同时向CPU请求中断，CPU响应了该中断后，单片机就自动将TF0清零。当然也可以软件查询该位，软件清零，但是没有必要，定时器一般用在中断比较好。

TR0：定时器T0的运行控制位?。跟GATE位（TMOD.3）配合使用。

当TMOD.3=0时，TR0=1时就允许定时器T0计数，TR0=0是禁止定时器T0计数；

当TMOD.3=1时，TR0=1且INT0输入高电平是，才允许T0计数，TR0=0是禁止定时器T0计数；

5、中断允许寄存器IE：用于使能定时器T0的中断

EA：CPU的总中断允许控制位

? ? ? ? EA=1，CPU总中断允许；

????????EA=0，CPU所有中断禁止；

ET0：定时器T0的溢出中断允许位

? ? ? ? ET0 =1，允许定时器T0溢出中断；

????????ET0 =0，禁止定时器T0溢出中断；

6、中断优先级控制寄存器IP：用于设置定时器T0中断的优先级

PT0：定时器T0中断优先级控制位

PT0=0时，定时器T0的中断为最低优先级，也就是优先级0；

PT0=1时，定时器T0的中断为最高优先级，也就是优先级1；

默认情况下PT0=0；

六、STC15系列单片机如何实现自动重载

还是以定时器T0来说，T0有2个隐藏的寄存器RL_TH0、RL_TL0。

寄存器RL_TH0与寄存器TH0共用一个地址；

寄存器RL_TL0与寄存器TL0共用一个地址；

当TR0 = 0、定时器0被禁止工作时：

? ? ? ? 对TH0进行写操作时，写入TH0的值也会同时写入RL_TH0中；

????????对TL0进行写操作时，写入TL0的值也会同时写入RL_TL0中；

当TR0 =1、定时器0被使能工作时：

???????? 对TH0进行写操作时，其实并没有写入TH0中，而是写入RL_TH0中；

???????? 对TL0进行写操作时，其实并没写入TL0中，而是写入RL_TL0中；

当定时器T0工作在模式0时，计数寄存器[TL0,TH0]计数满之后，也就是溢出的时候，也就是计数到65535的时候，单片机会将溢出标志位TF0置位，同时还会自动将[RL_TL0, RL_TH0]里面的值重新装入计数寄存器[TL0,TH0]中。

有了上面的逻辑，就可以实现定时器的自动重装。

程序实例：定时器0的16位自动重装载模式

#include "STC15.h" 

#define	FOSC	11059200 //宏定义主时钟频率

#define T1MS	(65536-FOSC/1000)
#define T1MS	(65536-FOSC/12/1000)

/*一般sfr AUXR	= 0x8E;这条语句在STC15.h中有，在程序中就不用再写了*/
sfr		AUXR	= 0x8E;	//辅助寄存器

sbit	P10	= P1^0; //随便定义一个测试引脚，用于检验定时器中断是否发生


void main()
{	
	/*1、设置定时器的计数速率*/
	AUXR  |= 0x80;  //定时器T0工作在1T模式
	//AUXR&=0x7F;  //定时器T0工作在12T模式
	
	//2、设置定时器的工作模式*/
	TMOD  = 0x00; //设置定时器T0工作在模式0，也就是16位自动重装载模式
	
	///3、初始化计数值*/
	TL0  = T1MS;  //填充定时器T0计数寄存器低8位的值
	TH0  = T1MS >> 8; //填充定时器T0计数寄存器高8位的值
	
	//4、定时器计数使能
	TR0  = 1; //使能定时器T0
	
	//5、定时器中断使能
	ET0  = 1; //使能定时器T0的中断
	EA   = 1; //使能单片机的中断总开关
	
	/*至此，只要定时器发生计数溢出，就会触发定时器中断，
	程序就会跳转到中断服务程序*/
	
	while(1);
}

/*定时器T0的中断服务程序*/
void TIMER0_Routine(void)        interrupt 1
{
	P10 = !P10; //将测试引脚电平翻转
}