51单片机T0/T1定时器/计数器详解：结构、原理与工作方式

51单片机定时器/计数器是该微控制器中非常关键的组成部分，它在系统中扮演着产生时标、计数和外部事件检测的角色。本文主要阐述了8031单片机内建的两个16位定时器/计数器——T0和T1的具体结构和工作原理。 T0和T1均由两部分组成：定时寄存器TH0/TL0和TH1/TL1，它们被映射在特殊功能寄存器中，通过读写这些寄存器来控制定时器的行为。作为定时器时，它们每经过一个机器周期自动加1，其分辨率取决于单片机的时钟振荡频率，约为振荡周期的1/12。作为计数器，它们会在外部引脚T0或T1接收到从高到低的电平跳变时自动加1，计数上限一般为振荡频率的1/24。 51单片机的定时器/计数器支持四种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。其中，方式0最为特殊，它使用TL1的低5位和TH1的8位构成13位计数器，而TH1的高3位在此模式下无效。这种方式下，用户可以通过定时/计数选择寄存器（C/T）来决定T1作为定时器还是计数器，定时信号是振荡周期12分频的结果，而计数信号来自外部T1引脚。 工作状态的控制涉及到多个寄存器和引脚，如控制寄存器TMOD和TCON中的位，以及外部中断引脚INT1。例如，定时器的开启和关闭可以通过TR1寄存器进行，GATE位的选择则影响了是否需要外部中断INT1的触发才能启动定时器。在常规应用中，GATE通常设置为0，仅依赖TR1的状态；但在特定情况下，如测量外部脉冲宽度，可能需要设置GATE为1，以便在INT1引脚的电平变化时启动定时器。 启动定时器后，定时或计数脉冲会加到TL1的低5位上，并在满足特定条件时更新计数状态。理解这些基本原理和工作方式对于开发基于51单片机的计时、计数和脉冲处理应用至关重要。熟练掌握定时器/计数器的使用能够帮助工程师设计出高效、精确的系统，提高整体的硬件性能。