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1、第6章 MCS51的 定时器/计数器,定时器和计数器两种工作模式 （1）计数器工作模式 （2）定时器工作模式 MCS5l单片机的定时器计数器具有4种工作方式（方式0、方式1、方式2和方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编程，可方便地选择定时器计数器2种工作模式和4种工作方式。,61 定时器计数器的结构,定时器计数器结构 特殊功能寄存器TMOD用于选择定时器计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。 TMOD、TCON这两个寄存器的内容由软件设置。 单片机复位时，两个寄存器的所
2、有位都被清0。,定时器计数器T0、T1的逻辑结构,80C51中有两个16位加计数的定时器计数器T0、T1 （l）计数器 两个8位加计数器TLi、THi组成，在不同的工作方式下，其组成结构不同。 （2）计数输入 可选择两种计数输入，由 管理。 （3）控制逻辑,（4）计数溢出管理 溢出中断请求标志位TFi,6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD,TMODE的功能：用于选择定时器计数器的工作方式和控制模式 格式：,（1）GATE门控位（控制方式选择） GATE=0时，计数器由内部TRi（i=0，1）位控制启、停。 GATE=1时，计数器由内部TRi位和外中断引脚确 （i=0，1）控制启、停。 （2）
3、 计数器模式和定时器模式选择位 =0，为定时器模式。对振荡时钟12分频脉冲计数。 =1，为计数器模式。计数器对外部输入脉冲计数（即：引脚T0（P34）或T1（P35）对外部脉冲（负跳变）计数）。,（3）M1、M0计数器的工作方式选择位 M1、M0共有4种编码，对应于4种工作方式的选择，如表61所示。,6.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON,功能：用于控制计数器的启、停和计数溢出的标志设置 格式：,（l）TF1、TF0计数溢出标志位 当计数器计数溢出时，该位置1，表示计数溢出并请求中断。进入中断服务程序后由硬件自动清0，使用查询方式时，查询有效后，应以软件方法及时将该位清0 （硬件置位软件
4、清零） 。 （2）TR1、TR0计数内部启、停控制位 TR1（TR0）=1，启动定时器计数器工作 TR1（TR0）=0，停止定时器计数器工作 该位可由软件置1或清0 。,6.1.3 定时器/计数器的操作,定时器计数器的方式设定、启停控制等，都通过对特殊功能寄存器TMOD和TCON的操作来完成。 【例】设定T0为方式1的计数方式，并由内部TR0控制启停，其控制字为0101B，设 T1为复位状态，故设定控制字为0000 0101B=05H。使用以下指令完成方式设定。 MOV TMOD，05H 或 MOV 89H，05H TCON可位寻址操作。对T0的启、停控制通过以下位操作指令完成。 SETB T
5、R0 或 SETB 8CH ；启动T0计数 CLR TR0 或 CLR 8CH ；停止T0计数,62 定时器计数器的工作方式,定时器/计数器按计数器的组成不同，分为4种工作方式如右图所示：,方式0：13位计数方式。相当于有5位预分频的8位计数方式。 方式1：16位计数方式。 方式2：计数常数可自动重装的8位计数方式。 方式3：两个8位计数器与波特率发生器的工作方式。,6.2.1 方式 0,6.2.2 方式1,6.2.3 方式 2,6.2.4 方式 3,在方式3下，T1只作波特率发生器。在这样情况下，T1将TF1、TR1资源出借给T0使用。因此，在方式3下，T0可以构成两个独立的计数器结构，如图
6、66（a）和图66（b）所示。 TL0构成一个完整的8位定时器计数器，而TH0则是一个仅能对fOSC/12脉冲计数的8位定时器。,说明：,方式3是为了增加1个附加的8位定时器计数器而提供的，从而使MCS51具有3个定时器计数器、方式3只适用于定时器计数器T0，定时器计数器T1不能工作在方式3。T1处于方式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,当TMOD的低2位为11时，T0的工作方式被选为方式3，各引脚与T0的逻辑关系框图如下图所示。,定时器计数器T0分为2个独立的8位计数器：TL0和TH0。 TL0使用T0的状态控制位GATE、TR0、
7、 ，而TH0被固定为1个8位定时器（不能为外部计数模式），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。,2. T0工作在方式3下T1的各种工作方式,一般情况下，当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0处于工作方式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 T1的控制字中M1、M0=00时，T1工作在方式0。T1是一个13位的定时器/计数器。 （2）T1作在方式1 T1的控制字中M1、M0=01时，T1工作在方式1。T1是一个16位的定时器/计数器。,（3）T1工作在方
8、式2 T1的控制字中M1、M0=10时，T1的工作方式为方式 2。 在这种方式下T1是一个8位的定时器/计数器。 （4）T1工作在方式3 T1的控制字中M1、M0=11时，T1停止计数。,6.3 定时器计数器对输入信号的要求,(1)当被选定为定时器工作模式时 计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期产生1个脉冲使计数器增1。因此，定时器计数器的输入脉冲的周期与机器周期一样，为时钟振荡频率的112。当采用12 MHZ频率的晶体时，计数速率为1MHZ，输入脉冲的周期间隔为 ls。由于定时的精度决定于输入脉冲的周期，因此当需要高分辨率的定时时，应尽量选用频率较高的晶体。 (2)当定时器计数器用作计数
9、器时 计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器的值增1。每个机器周期的S5P2期间，对外部输入引脚进行采样。如在第一个机器周期中采得的值为1，而在下一个周期中采得的值为0，则在紧跟着的再下一个机器周期S3P1的期间，计数器加1。由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的124。为了确保某一给定的电平在变化之前能被采样1次，则这一电平至少要保持1个机器周期。,6.4 定时器计数器的编程和应用,6.4.1 方式1的应用 【例 61】假设系统时钟频率采用6 MHz，要在P1.0上输出 1
10、个周期为 2 ms的方波。,【解】方波的周期用定时器T0来确定，即在T0中设置1个初值，在初值的基础上进行计数，每隔lms计数溢出1次，即T0每隔lms产生1次中断，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0引脚信号取反。T0中断入口地址为000BH。为此要做如下几步工作： （l）计算初值 设：需要装入T0的初值为X，则有：,初值的计算公式为：,其中：n=13、16、8 （由计数器的的工作方式来决定n 的取值）,X=,X=,=65036,将X化为十六进制，即 X=FEOCH=1111 1110 0000 1100B。 所以，T0的初值为： TH0=0FEH TL0=0CH （2）初始化程序设
11、计 初始化程序包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将计数初值送入定时器中。 （3）程序设计 ORG 0000H RESET：AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；T0的中断入口地址 AJMP IT0P ；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 0000 0 0 01 ACALL PT0M0 ；调用子程序PT0M0 HERE：AJMP HERE ；自身跳转,PT0M0：MOV TL0，0CH ；对T0置定时初值(
12、先低后高) MOV TH0，0FEH SETB TR0 ；启动T0开始计时 SETB ET0 ；允许T0计数溢出中断 SETB EA ；CPU开中断 RET IT0P：MOV TL0，0CH ；T0中断服务子程序，T0置初值 MOV TH0，0FEH CPL P10 ；P10的状态取反 RETI,如果CPU不做其它工作，也可以采用查询的方式进行控制，查询方式的参考程序如下：,MOV TMOD，01H ；设置T0为方式1 0000 0 0 01 CLR TF0 LOOP：SETB TR0 ；启动T0开始定时 (书中这里有错) MOV TL0，0CH ；T0置初值 MOV TH0，0FEH LOO
13、P1：JNB TF0，LOOP1 ；查询TF0标志是否为1，如为1， 说明T0溢出，则往下执行 CLR TR0 ；T0溢出，关闭T0 CPL P10 ；P10的状态求反 SJMP LOOP,【例 62】假设系统时钟为6MHZ，编写定时器T0产生1s定时的程序。 【解】（1）定时器T0工作方式的确定(1S的确定) 因定时时间较长，采用哪一种工作方式合适呢？由前面介绍的定时器的各种工作方式的特性，可以计算出： 方式0 (n=13)最长可定时16.384 ms： 方式1 (n=16)最长可定时131.072 ms： 方式2 (n=8)最长可定时512 s 。 由上可见，可选方式 1，每隔100 ms
14、中断1次,中断10次为1s 。 （2）计算计数初值(100 ms的定时初值), X=,所以：X=15 536=3CB0H 因此：TH0=3CH， TL0=B0H,（3）10次计数的实现 对于中断10次计数，可使T0工作在定时方式，采用循环程序的方法实现。 （4）程序设计 ORG 0000H RESET：LJMP MAIN ；上电，转主程序入口MAIN 0RG 000BH ；T0的中断入口地址 LJMP IT0P ；转T0中断处理程序ITOP ORG 1000H MAIN： MOV SP，#60H ；设堆栈指针 M0V B，0AH ；设循环次数1次 MOV TMOD，01H ；设T0工作在方式1
15、 0000 0 0 01 MOV TL0，0B0H ；给T0设初值(先低后高) MOV TH0，03CH,LOOP: SETB TR0 ；启动T0开始定时 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开放中断 HERE：SJMP HERE ；等待中断 IT0P： MOV TL0，0B0H ；T0中断服务子程序， 重新给T0装入初值 MOV TH0，3CH DJNZ B，LOOP CLR TR0 ；1s定时时间到，停止T0工作 RETI,6.4.2 方式2的应用,【例63】当T0（P34）引脚上发生负跳变时，从P10引脚上输出1个周期为lms的方波。如图所示。（假设系统时钟为6 MHz）,【分析】（1）T0工作方式选择 T0引脚上如何引发负跳变？ T0定义为方式1计数器模式，T0初值为0FFFFH，可满足要求。 （2）T1定义为方式2定时器模式（方式2 (n=8)最长可定时512 s）在T0引脚产生l次负跳变后，启动T1每500s产生1次中断，在中断服务程序中对P10引脚信号求反，使P10产生周期为1ms的方波。 【解】 （3）计算T1的初值
