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1、第6章 MCS-51的定时器/计数器 两个可编程的定时器/计数器T1、T0。 2种工作模式: (1)计数器工作模式 (2)定时器工作模式 4种工作方式(方式0-方式3)。 6.1 定时器/计数器的结构 TMOD:选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作 方式。 TCON:控制T0、T1的启动和停止计数,同时包含了 T0、T1的状态。,单片机复位时,两个寄存器都清0。 6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD,8位分为两组,高4位控制T1,低4位控制T0。 (1)GATE门控位 0:以TRX(X=0,1)来启动定时器/计数器运行。 1:用外中断引脚(INT0*或INT1*)上的高电平和TRX两
2、个条件来启动定时器/计数器运行。 (2)M1、M0工作方式选择位 M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式0,13位定时器/计数器。 0 1方式1,16位定时器/计数器。 1 0 方式2,8位常数自动重新装载 1 1 方式3,仅适用于T0,T0分成两个8 位计数器,T1停止计数。 (3) C/T*计数器模式和定时器模式选择位,0:定时器模式。 1:计数器模式。 6.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON 低4位与外部中断有关,已介绍。高4位的功能如下: (1) TF1、TF0计数溢出标志位 (2) TR1、TR0计数运行控制位 1:启动定时器/计数器工作 0:停止定时器/计数器工作,6.2
3、定时器/计数器的4种工作方式 6.2.1 方式0 M1、M0为00 ,定时器/计数器的框图:,为13位的计数器 ,C/T* 位决定工作模式: 0:开关打在上面,为定时器工作模式; 1:开关打在下面,为计数器工作模式,计数脉冲为P3.4、P3.5引脚上的外部输入脉冲,当引脚上发生负跳变时,计数器加1。 GATE位:决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。 (1)0:A点(见图6-2)是否计数,仅取决于TRx的状态。 (2)1:B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。,6.2.2 方式1
4、M1、M0=01,16位的计数器。 6.2.3 方式2 计数满后自动装入计数初值。 M1、M0=10 ,等效框图如下:,TLX作为常数缓冲器,当TLX计数溢出时,在置“1”溢出标志TFX的同时,还自动的将THX中的初值送至TLX,使TLX从初值开始重新计数。定时器/计数器的方式2工作过程如图6-5(X=0,1)。,省去用户软件中重装初值的程序,精确的定时。 6.2.4 方式3 增加一个附加的8位定时器/计数器,从而具有3个定时器/计数器。,只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3, T1方式3时相当于TR1=0,停止计数(此时T1可用来作串行口波特率产生器)。 1工作方式3下的T0 T
5、0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0 。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、,而TH0被固定为一个8位定时器(不能作外部计数模式),并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1,同时占用定时器T1的中断请求源TF1。 各引脚与T0的逻辑关系如图所示:,2T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时, T0才工作在方式3。 T0为方式3时, T1可定为方式0、方式1和方式2,用来作为串行口的波特率发生器,或不需要中断的场合。 (1)T1工作在方式0,(2) T1工作在方式1 (3) T1工作在方式2,6.3 定时器/计数器对输入信号的要求 外部计数
6、脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24,例如选用12MHz频率的晶体,则可输入500KHz的外部脉冲。 输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。 如图6-10所示,图中Tcy为机器周期。,6.4 定时器/计数器的编程和应用 4种工作方式中,方式0与方式1基本相同,由于方式0是为兼容MCS-48而设,初值计算复杂,在实际应用中,一般不用方式0,而采用方式1。 6.4.1 方式1应用 例6-1 假设系统时钟频率采用6MHz,要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波,如图所示。,方波的周期用T0来确定,让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断),CPU响应中断后,在中断服务程序中对P
7、1.0取反。 (1)计算初值X 设初值为X,则有: (216-X)210-6=110-3 216-X=500 X=65036 X化为16进制,即X=FE0CH=1111111000001100B。 所以,T0的初值为: TH0=0FEH TL0=0CH (2)初始化程序设计,对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置,将计数初值送入定时器中。 (3)程序设计 中断服务程序除产生方波外,还要注意将计数初值重新装入定时器中,为下一次中断作准备。 参考程序: ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ;转主程序 ORG 000BH ;T0的中断入口 AJMP IT0P ;
8、转T0中断处理程序IT0P ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ;设堆栈指针 MOV TMOD,#01H ;设置T0为方式1,ACALL PT0M0;调用子程序PT0M0 HERE: AJMP HERE ;自身跳转 PT0M0: MOV TL0,#0CH;T0中断服务程序,T0重新置初值 MOV TH0,#0FEH SETB TR0 ;启动T0 SETB ET0 ;允许T0中断 SETB EA ;CPU开中断 RET ITOP: MOV TL0,#0CH ;T0中断服务子程序,T0置初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0 ;P1.0的状态取反 RETI 查询方式
9、的参考程序: MOV TMOD,#01H ;设置T0为方式1,SETB TR0 ;接通T0 LOOP: MOV TH0,#0FEH ;T0置初值 MOV TL0,# 0CH LOOP1:JNB TF0,LOOP1 ;查询TF0标志 CLR TR0 ;T0溢出,关闭T0 CPL P1.0 ;P1.0的状态求反 SJMP LOOP 例6-2 假设系统时钟为6MHz,编写定时器T0产生1秒定时的程序。 (1)T0工作方式的确定 定时时间较长,采用哪一种工作方式? 由各种工作方式的特性,可计算出: 方式0最长可定时16.384ms;,方式1最长可定时131.072ms; 方式2最长可定时512s。 选
10、方式1,每隔100ms中断一次,中断10次为1s。 (2)计算计数初值 因为:(216-X)210-6 = 10-1 所以:X=15536=3CB0H 因此:TH0=3CH,TL0=B0H (3)10次计数的实现 采用循环程序法。 (4)程序设计 参考程序 :,ORG 0000H RESET: LJMP MAIN ;上电,转主程序入口MAIN ORG 000BH ;T0的中断入口 LJMP IT0P;转T0中断处理程序IT0P ORG 1000H MAIN: MOV SP,#60H ;设堆栈指针 MOV B,#0AH ;设循环次数10次 MOV TMOD,#01H ;设T0工作在方式1 MOV
11、 TL0,#0B0H ;给T0设初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;启动T0 SETB ET0 ;允许T0中断,SETB EA ;CPU开放中断 HERE: SJMP HERE ;等待中断 ITOP: MOV TL0,#0B0H ;T0中断子程序,重装初值 MOV TH0,#3CH ; DJNZ B,LOOP CLR TR0 ;1s定时时间到,停止T0工作 LOOP: RETI 6.4.2 方式2的应用 省去程序中重装初值的指令,并可产生相当精确的定时时间。 例6-3 当T0(P3.4)引脚上发生负跳变时,从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图所示。(系统时钟为6MH
12、z),(1)工作方式选择 T0为方式1计数,初值 0FFFFH,即外部计数输入端T0(P3.4)发生一次负跳变时,T0加1且溢出,溢出标志TF0置“1”,发中断请求。在进入T0中断程序后,把F0标志置“1”,说明T0脚已接收了负跳变信号。 T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后,,启动T1每500s产生一次中断,在中断服务程序中对P1.0求反,使P1.0产生周期1ms的方波。 (2)计算T1初值 设T1的初值为X: 则 (28-X)210-6=510-4 X=28-250=6=06H (3)程序设计 ORG 0000H RESET: LJMP MAIN ;复位入口转主程序 ORG 00
13、0BH JMP IT0P ;转T0中断服务程序,ORG 001BH LJMP IT1P ;转T1中断服务程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ACALL PT0M2 ;调用对T0,T1初始化子程序 LOOP: MOV C,F0 ;T0产生过中断了吗,产生过 ;中断,则F0=1 JNC LOOP;T0没有产生过中断,则跳到 ;LOOP,等待T0中断 SETB TR1 ;启动T1 SETB ET1 ;允许T1中断 HERE: AJMP HERE,PT0M2: MOV TMOD,#26H ;初始化,T1为方式2定 ;时,T0为方式1计数 MOV TL0,#0FFH ;T0置初
14、值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0 ;启动T0 SETB ET0 ;允许T0中断 MOV TL1,#06H ;T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0;把T0已发生中断标志F0清0 SETB EA RET IT0P: CLR TR0 ;T0中断服务程序,停止T0计数,SETB F0 ;建立产生中断标志 RETI IT1P: CPL P1.0;T1中断服务,P1.0位取反 RETI 在T1定时中断服务程序IT1P中,省去了T1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。 例6-4 利用T1的方式2对外部信号计数,要求每计满100个数,将P1.0取反。 本例是方式2计数模式的应
15、用。 (1)选择工作方式,外部信号由T1(P3.5) 脚输入,每发生一次负跳变计数器加1,每输入100个脉冲,计数器产生溢出中断,在中断服务程序中将P1.0取反一次。 T1 方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时,TMOD的低4位可任取,但不能使T0进入方式3,这里取全0。 (2)计算T1的初值 X=28-100=156=9CH 因此,TL1的初值为9CH,重装初值寄存器TH1=9CH (3)程序设计 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH;T1中断服务程序入口,CPL P1.0;P1.0位取反 RETI ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#60H ;
16、设T1为方式2计数 MOV TL0,#9CH ;T0置初值 MOV TH0,#9CH SETB TR1 ;启动T1 HERE: AJMP HERE 6.4.3 方式3的应用 T0 方式3时,TL0和TH0被分成两个独立的8位定时器/计数器。其中,TL0:8位定时器/计数器; TH0:8位定时器。,当T1作串行口波特率发生器时,T0才设置为方式3。 例6-5 假设某MCS-51应用系统的两个外中断源已被占用,设置T1工作在方式2,作波特率发生器用。现要求增加一个外部中断源,并控制P1.0引脚输出一个5kHz的方波。设系统时钟为6MHz。,(1)选择工作方式 TL0为方式3计数,把T0引脚(P3.4)作附加的外中断输入端,TL0初值设为0FFH,当检测到T0引脚电平出现负跳变时,TL0溢出,申请中断,这相当