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1、单片机原理与接口技术,大连理工大学出版社,第6章 定时器/计数器,时间就是生命,第6章 定时器/计数器,6.1 定时器/计数器的计数与定时 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时器/计数器的编程 6.4 定时器/计数器的工作方式 6.5 定时器/计数器的综合应用举例,第6章 定时器/计数器,定时器/计数器与CPU并行工作，实现定时/计数功能，并以定时/计数的结果对单片机系统进行控制。本章主要介绍MCS-51系列单片机定时器/计数器的控制方法、工作方式、简单应用。,6.1 定时器/计数器的计数与定时,MCS-51系列单片机定时器/计数器的功能是用以实现定时、计数，并以定时、计数的结果进行控制
2、。 8051内部有两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1。T0（T1）由两个8位寄存器TH0（TH1）和TL0（TL1）拼装而成。其中TH0（TH1）为高8位，TL1（TH1）为低8位。 T0和T1有定时和计数两种工作模式。 图6-1是MCS-51系列单片机定时器/计数器的内部结构图。,6.1.1 计数,计数就是对来自单片机外部的事件进行计数，为了与请求中断的外部事件区分开，称此种外部事件为外部计数事件。外部计数事件由脉冲引入，单片机的P3.4（T0）和P3.5（T1）即为外部计数脉冲的输入端。所谓计数，就是对有效计数脉冲的计数。 注意：51系列单片机的两个定时器/计数器采用加法计数结构。
3、 单片机在每个机器周期对P3.4（T0）和P3.5（T1）进行采样，若在一个机器周期采样到高电平，在下一个机器周期采样到低电平，即得到一个有效的计数脉冲。计数寄存器在下一个机器周期自动加1。,6.1.2 定时,MCS-51系列单片机中的计数器除了可以作为计数之用外，还可以用作时钟完成定时功能。定时就是对来自单片机内部的计数脉冲进行计数。 注意：在定时模式下，51系列单片机的计数源是晶振的12分频产生的脉冲。 思考：定时模式下，晶振频率为12MHz时，计数脉冲的时间间隔为多少？,6.2.1定时方式寄存器TMOD,定时方式寄存器TMOD是单片机专门用来控制两个定时器/计数器的工作方式的寄存器。这个
4、寄存器的各位定义如下：,6.2.1定时方式寄存器TMOD,下面介绍与定时器/计数器T0相关的TMOD的低4位。 GATE门控位。由图6-2可以看出， GATE=0时，由TR0来启动定时/计数； GATE=1时，由TR0和（P3.2）共同启动定时/计数，只有当二者同时为1时才进行计数操作。定时/计数模式选择位。=0时，处于定时模式，内部计数脉冲是对晶振进行12分频产生的；=1时，处于计数模式，外部计数脉冲由T0（P3.4）引入。,6.2.1定时方式寄存器TMOD,M1、M0工作方式选择位。 M1、M0与定时器/计数器T0的四种工作方式有下面的对应关系：00工作方式001工作方式110工作方式21
5、1工作方式3,6.2.1定时方式寄存器TMOD,TMOD对定时器/计数器T1的控制与对T0的控制类似，此时，门控位GATE所控制的定时/计数启动由TR1和（P3.3）共同参与完成。 TMOD对定时器/计数器的控制由软件进行设定，大大提高了控制的灵活性。,6.2.2定时控制寄存器TCON,定时控制寄存器TCON既参与中断控制又参与定时控制。此处只对与定时控制功能有关的控制位进行回顾。,6.2.2定时控制寄存器TCON,TCON的高四位进行定时/计数控制 TF0（TCON.5）定时器/计数器T0的溢出中断标志位，当T0定时（或计数）结束时，由硬件自动置1。 TF1（TCON.7）定时器/计数器T1
6、的溢出中断标志位，当T1定时（或计数）结束时，由硬件自动置1。 TR0（TCON.4）定时器/计数器T0的启动停止控制位，由软件设定。TR0=0，停止T0定时（或计数）；TR0=1，启动T0定时（或计数）。 TR1（TCON.6）定时器/计数器T1的启动停止控制位，由软件进行设定。TR1=0，停止T1定时（或计数）；TR1=1，启动T1定时（或计数）。,6.2.3定时器/计数器工作原理,定时器/计数器工作原理如图6-2所示。,6.2.3定时器/计数器工作原理,当 =0时，为定时工作模式，计数脉冲是晶振的12分频。当 =1时，为计数工作模式，外部计数脉冲由Ti（P3.（i+4）引入。,6.2.3
7、定时器/计数器工作原理,当GATE=0时，或门输出为高电平，与引脚（P3.（2+i）无关。此时与门的输出仅由TRi决定。TRi=1，与门输出高电平，接通模拟控制开关，引入计数脉冲，进行定时/计数操作。TRi=0，与门输出低电平，断开模拟控制开关，定时/计数停止。,6.2.3定时器/计数器工作原理,当GATE=1时，或门的输出由引脚 （P3.（2+i）决定，因此与门的输出由TRi和引脚（P3.（2+i）共同决定。若TRi=1，而 （P3.（2+i）为高电平，则与门输出高电平，接通模拟控制开关，进行定时/计数；若TRi=1，而（P3.（2+i）为低电平，则定时/计数停止。,6.2.3定时器/计数器
8、工作原理,当模拟控制开关接通时，计数寄存器在计数脉冲的作用下进行增1计数，当计数溢出时向计数溢出标志位TFi进位。,6.3.1中断方式,定时器/计数器在中断方式下的编程步骤如下： （1）开中断 （2）设置中断优先级 （3）TMOD初始化 （4）设置定时/计数初值 （5）启动定时/计数 （6）编写定时/计数中断处理程序,6.3.2查询方式,定时器/计数器在查询方式下的编程步骤如下： （1）关中断 （2）TMOD初始化 （3）设置定时/计数初值 （4）启动定时/计数 （5）查询TFi及相关处理,6.4.1工作方式0,定时器/计数器T0和T1在方式0下的工作情况完全相同。此时的计数寄存器为13位，构
9、成如下：方式0下的计数溢出值为8192（213）。则： 计数次数=8192-计数初值 （公式6-1） 定时时间=（8192-计数初值）机器周期 （公式6-2）,6.4 定时器/计数器的工作方式,6.4.1工作方式0,方式0没有充分利用16位计数寄存器的计数范围，这是为了与MCS-48系列单片机兼容。13位的计数寄存器的初始化有些烦琐，步骤如下： （1）由公式6-1和6-2计算出十进制的计数初值。 （2）若计数初值小于32（25），将其送入TLi，将0送入THi，完成计数寄存器初始化。 （3）若计数初值不小于32，先将其转化为二进制形式。补足13位后，将低5位送入TLi，将高8位送入THi，完成
10、计数寄存器初始化。,6.4.1工作方式0,【例6-1】 设fOSC=6MHz，定时器/计数器T0以工作方式0定时2ms，编写初始化程序。 说明：fOSC即为晶振频率。 首先计算计数初值。 根据公式6-2有： 定时时间=（8192-计数初值）12fOSC 计数初值=8192-定时时间fOSC/12=8192-20006MHz/12=7192=0E018H=11100000 11000B,6.4.1工作方式0,设置TMOD。对T0的工作方式进行选择，因此设置TMOD的低4位。 定时， 为0； 方式0，M1M0的组合为00； 与外部脉冲无关，GATE为0。初始化程序如下：MOV TMOD，#00H
11、；设置TMODMOV TH0，#0E0H ；设置计数初值MOV TL0，#18HSETB TR0 ；启动定时,6.4.1工作方式0,【例6-2】设fosc=6MHz，定时器/计数器1以工作方式0实现在P2口8个引脚产生频率为250Hz的等宽方波。 光盘提供Proteus仿真文件,运行仿真文件夹第6章LT6_2LT6_2.DSN ，观察运行结果，并进一步分析源程序。 图6-3 P2.X引脚输出的方波（仿真截图）,6.4.1工作方式0,（1）首先计算定时时间。 方波频率为250Hz，则周期为4ms。即P2口8个引脚每2ms取反一次，定时时间为2ms。 （2）计算计数初值。 如例6-1所述，计数初值
12、为=0E018H=11100000 11000B （3）设置TMOD。对T1的工作方式进行选择，因此设置TMOD的高4位。,6.4.1工作方式0,定时， 为0； 方式0，M1M0的组合为00； 与外部脉冲无关，GATE为0。 （4）编制程序（中断方式）如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 001BHAJMP SFT1ORG 0050H MAIN: MOV A,#00H,6.4.1工作方式0,SETB EA ;开中断SETB ET1MOV IP,#0 ;设置中断优先级MOV TMOD,#00H ;设置TMOD，T1工作;方式0，计时MOV TH1,#0E0H ;设置计数初值MOV T
13、L1,#18HSETB TR1 ;启动定时,6.4.1工作方式0,SJMP $ORG 0100H SFT1: MOV TH1,#0E0H ;重新设置计数初值MOV TL1,#18HCPL AMOV P2,ARETIEND 注意：由于一次计数溢出时计数寄存器的内容为0，在下次计数前需要重新为计数寄存器赋初值。,6.4.2.工作方式1,定时器/计数器T0和T1在方式0下的工作情况完全相同。此时的计数寄存器为16位，构成如下：方式1下的计数溢出值为65536（216）。则： 计数次数=65536-计数初值 （公式6-3） 定时时间=（65536-计数初值）机器周期（公式6-4）,6.4.2.工作方式
14、1,方式1利用了全部16位计数寄存器的计数范围，计数寄存器的初始化步骤如下： （1）由公式6-3和6-4计算出十进制的计数初值。 （2）若计数初值小于256（28），将其送入TLi，将0送入THi，完成计数寄存器初始化。 （3）若计数初值不小于256，将其转化为十六进制形式，再将高低字节分别送入THi和TLi，完成计数寄存器初始化。,6.4.2.工作方式1,【例6-3】设fosc=12MHz，定时器/计数器0以工作方式1实现在P2口8个引脚产生频率为250Hz的等宽方波。 光盘提供Proteus仿真文件,运行仿真文件夹第6章LT6_3LT6_3.DSN ，观察运行结果，并进一步分析源程序。 图
15、6-4 P2.X引脚输出的方波（仿真截图）,6.4.2.工作方式1,（1）首先计算定时时间。 方波频率为250Hz，则周期为4ms。 即P2口8个引脚每2ms取反一次，定时时间为2ms。 计算计数初值。根据公式6-4有： 定时时间=（65536-计数初值）12fOSC 计数初值=65536-定时时间fOSC/12=65536-200012MHz/12=63536=0F8 30H,6.4.2.工作方式1,（2）设置TMOD。对T0的工作方式进行选择，因此设置TMOD的低4位。 定时， 为0； 方式1，M1M0的组合为01； 与外部脉冲无关，GATE为0。 （3）编制程序（查询方式）如下： ORG 0000H AJMP MAIN,6.4.2.工作方式1,ORG 0050H MAIN: MOV A,#00HCLR EA ;关中断MOV TMOD,#01H ;设置TMOD，T0工作方;式1，计时MOV TH0,#0F8H ;设置计数初值MOV TL0,#30HSETB TR0 ;启动定时,6.4.2.工作方式1,WAIT: JNB TF0,WAIT CLR TF0 ;注意：将TF0软件清0MOV TH0,#0F8HMOV TL0,#30HCPL AMOV P2,ASJMP WAITEND,6.4.2.工作方式1,
