Таймеры-счетчики микроконтроллеров семейства 8051: регистр режима работы, регистр управления-статуса. Режимы работы таймеров-счетчиков.

В базовых моделях семейства 8051 имеются два программируемых 16-битных таймера/счетчика (T/C0 и T/C1), которые могут быть использованы как в качестве таймеров, так и в качестве счетчиков внешних событий. В первом случае содержимое соответствующего таймера/счетчика (далее для краткости Т/С) инкрементируется в каждом машинном цикле, т.е. через каждые 12 периодов колебаний кварцевого резонатора, во втором оно инкрементируется под воздействием перехода из «1» в «0» внешнего входного сигнала, подаваемого на соответствующий (T0,T1) вывод микроконтроллера 8051. Для управления режимами работы Т/С и для организации их взаимодействия с системой прерываний используются два регистра специальных функций (TMOD и TCON), описание которых приведено в таблицах 2.4, 2.5.
Так как на распознавание периода требуются два машинных цикла, максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора. На длительность периода входных сигналов ограничений сверху нет. Для гарантированного прочтения входной сигнал должен удерживать значение 1, как минимум, в течение одного машинного цикла микроконтроллера.
Четыре различных режима работы реконфигурируют структуру таймера для выполнения разнообразных задач. В этой структуре TLn и ТНn представляют 8 младших и 8 старших разрядов каждого таймера, где n – его номер (например, TL0 – младший 8-разрядный регистр таймера 0).
Источником синхросигналов, переключающих таймер, могут быть тактовые импульсы, частота которых уменьшается при помощи делителя, или внешний сигнал. Выбор источника определяется битом С/Т в регистре TMOD таймера. Биты выбора режима в регистре TMOD определяют режим работы таймера.
Таблица 2.4 - Регистр режима работы таймера/счетчика TMOD
Символ    Позиция    Имя и назначение
GATE    TMOD.7 для Т/С1; TMOD.3 для Т/СО     Управление блокировкой. Если бит установлен, то таймер /счет-чик "x" разрешен до тех пор, пока на входе "lNTx" высокий уровень и бит управления "TRx" установлен. Если бит сброшен, то Т/С разрешается, как только бит управления "TRx" устанавливается 
С/Т    TMOD.6 для T/C1; TMOD.2 для Т/СО     Бит выбора режима таймера или счетчика событий. Если бит сброшен, то работает таймер от внутреннего источника сигналов синхронизации. Если; установлен, то работает счетчик от внешних сигналов на входе "Tx" 
M1    TMOD.5 для T/C1; TMOD.1 для Т/СО    Режим работы 
M1    M0     
0    0    Таймер ВЕ48. "TLx" работает как 5-битный предделитель 
0    1    16 битный таймер/счетчик. "THx" и "TLx" включен последовательно 
1    0    8-битный авто перезагружаемый таймер/счетчик. "THx" хранит значение, которое должно быть перезагружено в "TLx" каждый раз по переполнению 
1    1    Таймер/счетчик 1 останавливается. Таймер/счетчик 0: TLO работает как 8-битный таймер/счетчик, и его режим определяется управляющими битами таймера 0. TH0 работает только как 8 битный таймер, и его режим определяется управляющими битами таймера 1 

M0    TMOD.4 для Т/С1 и TMOD.0 для Т/СО    

Таблица 2.5 - Регистр управления/статуса таймера TCON
Символ    Позиция    Имя и назначение
TF1    TCON.7     Флаг переполнения таймера 1. Устанавливается аппаратно при переполнении таймера/счетчика. Сбрасывается при обслуживании прерывания аппаратно 
TR1    TCON.6     Бит управления таймера 1. Устанавливается, / сбрасывается программой для пуска/останова 
TF0    TCON.5     Флаг переполнения таймера 0. Устанавливается аппаратурно. Сбрасывается при обслуживании прерывания 
TR0    TCON.4     Бит управления таймера 0. Устанавливается / сбрасывается программой для пуска/останова таймера/счетчика 
IE1    TCON.3     Флаг фронта прерывания 1. Устанавливается аппаратно, когда детектируется срез внешнего сигнала INT1. Сбрасывается при обслуживании прерывания 
IT1    TCON.2     Бит управления типом прерывания 1. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT1 (срез/низкий уровень) 
IE0    TCON.1     Флаг фронта прерывания 0. Устанавливается по срезу сигнала INT0. Сбрасывается при обслуживании прерывания 
IT1    TCON .0     Бит управления типом прерывания 0. Устанавливается / сбрасывается программно для спецификации запроса INT0 (срез/низкий уровень) 
В режиме 0 таймер конфигурируется как 13-разрядный счетчик, перепол¬нение которого фиксируется по возникновению переноса из разряда 4 регистра TLn. В режиме 1 таймер работает как 16-разрядный счетчик.
Режим 2 обычно используется для задания скорости обмена встроенного последовательного порта. Для счета используется только счетчик TLn. Когда содержимое этого счетчика превышает OFFh, то в него загружается значение, которое содержится в регистре ТНп, и счет возобновляется. Последовательный порт может использовать сигнал переполнения, чтобы задать скорость обмена.
В режиме 3 регистры TL0 и ТНО работают как два независимых таймера. Этот режим обеспечивается только в таймером 0, так как для его реализации требуются как внешний так и внутренний синхросигналы, а таймер 1 не может переключаться внешним сигналом. Таймер ТНО переключается внешними сигналами, a TL0 — внутренними тактовыми импульсами. Режим 3 может применяться для реализации тахометра, когда счетчик ТНО определяет количество событий (например, оборотов вала), a TL0 — промежуток времени, в течение которого они произошли.