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1、第6章 MCS-51的定时器/计数器,6.1 定时器与计数器的计数与定时,两个可编程的定时器/计数器T1、T0。 两种工作模式： （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)。,6.2 定时器/计数器的控制,一、定时方式寄存器TMOD 定时器方式控制寄存器TMOD在特殊功能寄存器中，字节地址为89H，无位地址。TMOD的格式如下: TMOD的高4位用于T1，低4使用于T0，4种符号的含义如下： GATE：门控制位。GATE和软件控制位TR、外部引脚信号INT的状态,共同控制定时器计数器的打开或关闭。 C/ ：定时器计数器选择位。C/ 1，为计数器方式；C/ 0，为
2、定时器方式。 M1M0：工作方式选择位，定时器计数器的4种工作方式由M1M0设定。具体见下表。,二、定时控制寄存器TCON TCON在特殊功能寄存器中，字节地址为88H，位地址(由低位到高位）为88H8FH，由于有位地址，十分便于进行位操作。 TCON的作用是控制定时器的启、停，标志定时器溢出和中断情况。其中，TFl，TRl，TF0和TR0位用于定时器计数器；IEl，ITl，IE0和IT0位用于中断系统。 各位定义如下： TF1：定时器T1溢出标志位。当定时器T1计满溢出时，由硬件使TF1置“1”，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清“0”；在查询方式下用软件清“0”。 TR1：定时
3、器T1运行控制位。由软件清“0”关闭定时器T1。当GATE=1，且 为高电平时，TR1置“1”启动定时器T1；当GATE=0，TR1置“1”启动定时器T1。 TF0：定时器T0溢出标志位。当定时器T0计满溢出时，由硬件使TF0置“1”，并且申请中断。进入中断服务程序后，由硬件自动清“0”；在查询方式下用软件清“0”。,6.2 定时器/计数器的控制,TR0：定时器T0运行控制位。由软件清“0”关闭定时器T0。当GATE=1，且 为高电平时，TR0置“1”启动定时器T0；当GATE=0，TR0置“1”启动定时器T0。 IE1：外部中断1请求标志。 IT1：外部中断1触发方式选择位。 IE0：外部中
4、断0请求标志。 IT0：外部中断0触发方式选择位。,6.2 定时器/计数器的控制,6.3 定时器/计数器的初始化,初始化的步骤一般如下： 1. 确定工作方式（即对TMOD赋值）； 2. 预置定时或计数的初值（可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1）； 3. 根据需要开放定时器/计数器的中断（直接对IE位赋值）； 4. 启动定时器/计数器（若已规定用软件启动，则可把TR0或TR1置“1”；若已规定由外中断引脚电平启动，则需给外引脚步加启动电平。当实现了启动要求后，定时器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时）。 下面介绍一下确定时时/计数器初值的具体方法。 因为在不同工作方式下计数器位数
5、不同，因而最大计数值也不同。 现假设最大计数值为M，那么各方式下的最大值M值如下： 方式0：M=213=8192 方式1：M=216=65536 方式2：M=28=256 方式3：定时器0分成两个8位计数器，所以两个M均为256。 因为定时器/计数器是作“加1”计数，并在计数满溢出时产生中断，因此初值X可以这样计算： X=M-计数值,6.4 定时器/计数器的工作方式,一、工作方式0 图6-2 定时器T0工作于方式0时的逻辑电路结构图 方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位和TL0的低5位构成。T0工作于方式0时的逻辑电路结构图如图6-2所示，当TL0的低5位计数溢出时，向T
6、H0进位，而全部13位计数溢出时，则向计数溢出标志位TF0进位。,在方式0下，当为计数工作方式时，计数值的范围是： 18192（213） 当为定时工作方式时，定时时间t的计算公式为： t=(213计数初值）晶振周期12 或 t=(213计数初值）机器周期 其时间单位与晶振周期或机器周期相同（s）。 【例题6-1】 当某单片机系统的外接晶振频率为6MHz，该系统的最小定时时间是多少？最大定时时间是多少？ 解：最小定时时间 t=213(2131）1/(6106）12210-6s2(s） 最大定时时间 t=(2130）1/(6106）121638410-6s16384(s）,6.4 定时器/计数器的
7、工作方式,【例题6-2】 设某单片机系统的外接晶振频率为6MHz，使用定时器T1以方式0产生周期为500s的等宽正方波连续脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。 1.计算计数初值 欲产生500s的等宽正方波脉冲，只需在P1.0端以250s为周期交替输出高低电平即可实现，为此定时时间应为250s。使用6MHz晶振，根据上例的计算，可知一个机器周期为2s。方式0为13位计数结构。设待求的计数初值为X，则： (213-X）210-625010-6 求解得： X213-(2502）=8067。 二进制数表示为1111110000011B，转换成十六进制表示，高8位为0FCH，放入TH1，即(TH1）
8、FCH；低5位为03H，放入TL1，即(TL1）03H。,6.4 定时器/计数器的工作方式,2.TMOD寄存器初始化 为把定时器/计数器T1设定为方式0，则M1M000；为实现定时功能，应使C/ 0；为实现定时器/计数器1的运行控制，则GATE0。定时器/计数器T0不用，有关位设定为0。因此TMOD寄存器应初始化为00H。 3.由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时的启动和停止：TR11，启动；TR10，停止。 4.程序设计： MOV TMOD，00H ;设置T1为工作方式0 MOV TH1，OFCH ;设置计数初值 MOV TL1，03H MOV IE，00H ;禁止中断 SETB
9、TR1 ;启动定时 LOOP: JBC TF1，LOOP1 ;查询计数溢出 AJMP LOOP LOOP1: MOV TH1，FCH ;重新设置计数初值 MOV TL1，03H CPL P1.0 ;输出取反 AJMP LOOP ;重复循环,6.4 定时器/计数器的工作方式,6.4 定时器/计数器的工作方式,二、工作方式1 方式1是16位计数结构的工作方式，计数器由TH0全部8位和TL0全部8位构成。与工作方式0基本相同，区别仅在于工作方式1的计数器TL1和TH1组成16位计数器，从而比工作方式0有更宽的定时/计数范围。,当为计数工作方式时，计数值的范围是： 165536（216） 当为定时工作
10、方式时，定时时间t计算公式为： t=(216计数初值）晶振周期12 或 t=(216计数初值）机器周期 【例题6-3】 当某单片机系统的外接晶振频率为6MHz，该系统的最小定时时间是多少？最大定时时间是多少？ 解：最小定时时间 t=216(2161）1/(6106）12210-6s2(s） 最大定时时间 t=(2160）1/(6106）1213107210-6s131（ms）,6.4 定时器/计数器的工作方式,【例题6-4】 某单片机系统外接晶振频率为6MHz，使用定时器T1以工作方式1产生周期为500s的等宽连续正方波脉冲，并在P1.0端输出。但以中断方式完成。 1.计算计数初值 欲产生50
11、0s的等宽正方波脉冲，只需在P1.0端以250s为周期交替输出高低电平即可实现，为此定时时间应为250s。使用6MHz晶振，根据上例的计算，可知一个机器周期为2s。方式1为16位计数结构。设待求的计数初值为X，则： (216-X）210-625010-6 求解得： X216-(2502）=65411D=FF83H 高8位为0FFH，放入TH1，即(TH1）FFH；低8位为83H，放入TL1，即(TL1）83H。,6.4 定时器/计数器的工作方式,2.TMOD寄存器初始化 为把定时器/计数器T1设定为方式1，则M1M001；为实现定时功能，应使C/ 0；为实现定时器/计数器1的运行控制，则GAT
12、E0。定时器/计数器T0不用，有关位设定为0。因此TMOD寄存器应初始化为10H。 3.程序设计: 主程序： MOV TMOD，10H ;定时器T1工作方式 MOV TH1，0FFH ;设置计数初值 MOV TL1，83H SETB EA ;开中断 SETB ET1 ;定时器T1允许中断 LOOP：SETB TR1 ;定时开始 HERE：SJMP $ ;等待中断 中断服务程序： ORG 001BH MOV TH1，0FFH ;重新设置计数初值 MOV TL1，83H CPL P1.0 ;输出取反 RETI ;中断返回,6.4 定时器/计数器的工作方式,6.4 定时器/计数器的工作方式,三、工作
13、方式2 方式2是8位自动装入时间常数方式。由TL0构成8位计数器，TH0仅用来存放时间常数。启动T0前，TL0和TH0装入相同的时间常数，当TL0计满后，除定时器回零标志TF0置位，具有向CPU请求中断的条件外，TH0中的时间常数还会自动地装入TL0，并重新开始定时或计数。所以，工作方式2是一种自动装入时间常数的8位计数器方式。工作方式2的结构见图6-4。,初始化时，8位计数初值同时装入TL0和TH0中。当TL0计数溢出时，置位TF0，同时把保存在预置寄存器TH0中的计数初值自动加载TL0，然后TL0重新计数。如此重复不止。这不但省去了用户程序中的重装指令，而且也有利于提高定时精度。但这种工作
14、方式下是8位计数结构，计数值有限，最大只能到255。 【例题6-5】 使用定时器T0以工作方式2产生100s定时，在P1.0输出周期为200s的连续正方波脉冲。已知晶振频率fosc6MHz。 1.计算计数初值 6MHz晶振下，一个机器周期为2s，以TH0作重装载的预置寄存器，TL0作8位计数器，假设计数初值为X，则： （28-X）210-610010-6 求解得： X206D11001110B0CEH 把0CEH分别装入TH0和TL0中： (TH0）0CEH，(TL0）0CEH,6.4 定时器/计数器的工作方式,2.TMOD寄存器初始化 定时器/计数器T0为工式方式2，M1M010；为实现定时
15、功能 C/ 0；为实现定时器/计数器0的运行 GATE0；定时器/计数器T1不用，有关位设定为0。所以TMOD寄存器的内容为02H。 3.程序如下：（查询方式） MOV IE，00H ;禁止中断 MOV TMOD，02H ;设置定时器T0为方式2 MOV TH0，0CEH ;保存计数初值 MOV TL0，0CEH ;设置计数初值 SETB TR0 ;启动定时 LOOP：JBC TF0，LOOP1 ;查询计数溢出 AJMP LOOP LOOP1：CPL P1.0 ;输出方波 AJMP LOOP ;重复循环 由于方式2具有自动重装载功能，因此计数初值只需设置一次，以后不再需要软件重置。,6.4 定时器/计数器的工作方式,4. 程序如下：（中断方式） 主程序： MOV TMOD，02H ;定时器T0工作方式2 MOV TH0，0CEH ;保存计数初值 MOV TL0，0CEH ;设置计数初值 SETB EA ;开中断 SETB ET0 ;定时器T0允许中断 LOOP：SETB TR0
