单片机(c语言版)定时器计数器..

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1、第6章 AT89S51单片机的 定时器/计数器,1,内容概要：介绍AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功能，两种工作模式和4种工作方式，以及与其相关的两个特殊功能寄存器TMOD和TCON各位的定义及其编程，最后介绍定时器/计数器的C51编程及应用实例。,6.1 定时器/计数器的结构 定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位THX（X=0或1）和低8位TLX两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。,外部脉冲,3,图6-1 AT89S51单片机的定时器/计数器结构框图,6.1.1

2、 工作方式控制寄存器TMOD AT89S51定时器工作方式寄存器TMOD用于选择工作模式和 工作方式，字节地址为89H，不能位寻址。 8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。 （1）GATE门控位 GATE=0时，仅由运行控制位TRx (x = 0,1)来控制定时器运行 GATE=1时，用外中断引脚INT0*（或INT1* ）上的电平与运行控制位TRx共同控制定时器运行。,4,图6-2 寄存器TMOD格式,（2）M1、M0工作方式选择位 M1、M0的4种编码，对应于4种工作方式的选择。 （3）C/T* 计数器模式和定时器模式选择位 C/T*=0，为定时器工作模式，对单片机的晶体振荡器12

3、分频后的脉冲进行计数。 C/T*=1，为计数器工作模式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。,5,6.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON TCON字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H8FH。 （1）TF1、TF0计数溢出标志位。 当计数器计数溢出时，该位置“1”。使用查询方式时，应注意查询有效后，使用软件及时将该位清“0”。使用中断方式时，中断请求标志位在进入中断服务程序后由硬件自动清“0”。 （2）TR1、TR0计数运行控制位。 TR1位（或TR0位）=1，启动定时器工作。 TR1位（或TR0位）=0，停止定时器工作。 该位可由软件置“

4、1”或清“0”。,6,图6-3 TCON格式,6.2 定时器/计数器的4种工作方式 6.2.1 方式0M1M0=00 方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。,7,图6-4 定时器/计数器方式0逻辑结构框图,C/T*位决定定时器/计数器的两种工作模式 （1）C/T*=0，T1（或T0）为定时器工作模式，把时钟振荡器12分频后的脉冲作为计数信号。 （2）C/T*=1，T1（或T0）为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4（或P3.5）引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变

5、时，计数器加1。,9,GATE位决定定时器的运行控制取决于TRx一个条件，还是取决于TRx和INTX*(x=0,1)引脚状态这两个条件。 （1）GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启。与门输出1时，控制开关接通，计数开始； （2）GATE=1时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。 当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。,定时器模式时有:Nt/Tcy,计数初值计算的公式为：,6.2.2 方式1M1M0=01 方式1的计数位数是16位，由TLX作为低8位

6、、THX作为高8位，组成了16位加1计数器 。,计数个数与计数初值的关系为：,6.2.3 方式2M1M0=10 方式2为自动重装初值的8位计数方式。,工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。,计数个数与计数初值的关系为：,工作过程,T0分成两个8位定时/计数器TL0和TH0 ； TL0：既可计数也可定时，是一个8位定时/计数器。占用了T0 所有控制位： C/T,TR0,GATE,TF0和INT0、T0引脚； TH0：只能作为定时器，因为T0已被TL0占用， TH0用 T1的 控制位：TR1、TF1；,6.2.4 方式3M1M0=11,13,T0在方式3时T1的工作模式 T1只能工作在0

7、、1、2方式，作为串行口的波特率发生器使用。因为T1的运行控制位TR1及计数溢出标志位TF1已被定时/计数器T0借用。 当作为波特率发生器使用时，只需要设置好工作方式，便可自动运行。如要停止工作，只需送入一个把T1设置为方式3的方式控制字。因为定时/计数器T1不能在方式3下工作， 因为T1处于方式3时相当于TR1 = 0，停止计数。,14,6.3 对外部输入的计数信号的要求 当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器值增1。 由于确认一次负跳变花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

8、振荡器频率的1/24。,图6-12 对外部计数输入信号的要求,例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。,15,6.3 对外部输入的计数信号的要求 当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器值增1。 由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。,图6-12 对外部计数输入信号的要求,例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果

9、选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。,时间常数的计算 时间常数：定时器/计数器T0或T1的初始计数值，在T0或T1被启动后，每个机器周期使计数器中的计数值加1，计数器产生溢出后。 定时时间：计数器溢出时间，时间常数越大，定时时间就越短；时间常数越小，定时时间就越长。时钟的频率越高，定时时间越短；时钟的频率越低，定时时间越长。,设系统时钟的频率为fosc，计数器的初始值为N，定时器工作于方式1，则定时时间： T=（216-N）12/fosc (1) 如果定时器工作于方式2或方式3，定时时间为： T=（28-N）12/fosc (2),当初始值N=0时，如果fosc

10、=12MHZ，最大定时时间为： 方式1为： Tmax=21612/fosc=65536us=65.536ms 方式2、方式3为：Tmax=2812/fosc=256us,根据定时时间T，及公式(1)、(2)分别可以求出初值N为： 方式1： N=216-Tfosc/12 （3） 方式2、方式3 ：N=28-Tfosc/12 （4） 如果fosc=12MHZ,以上公式可简化为 方式1： N=216-T 方式2、方式3 ：N=28-T,例如：系统的时钟频率是12MHz，在方式1下，如果希望定时器/计数器T0的定时时间T为10ms，则初值N =216-T=65536-10000=55536,如何将55

11、536给两个8位寄存器TH0、TL0赋值呢？可将十进制数55536转换成四位十六进制数，将高2位送TH0，低2位送TL0。,更简单的方法是：对于16位计数器来讲，216等效为0，对于8位计数器，28等效为0，这样公式（3）、（4） 可简化为 N=-T，直接用下面两条语句就可以完成计数器初值的设置： TH0=-10000/256； /取-N的高8位 TL0=-10000%256； /取-N的低8位,例如：设系统的时钟频率是12MHz，定时器工作于方式2，定时时间200us。 根据前面分析，N=-T=-200，可直接用以下语句实现： TH0=-200； TL0=-200；,MCS-51单片机的定时

12、器是可编程的，但在进行定时或计数之前要对程序进行初始化，具体步骤如下： （1）确定工作方式字：对TMOD寄存器正确赋值； （2）确定定时初值：计算初值，直接将初值写入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1； 初值计算：设计数器的最大值为M，则置入的初值X为： 计数方式：X=M-计数值 定时方式：由(M-X)T=定时值,得X=M-定时值/T T为计数周期，是单片机的机器周期。 （模式0-M为213，模式1-M为216，模式2和3-M为28） （3）根据需要，对IE置初值，开放定时器中断； （4）启动定时/计数器，对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行

13、计数或开始定时。,6.4 定时器/计数器的编程和应用,6.4.1 P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。 【例6-1】在AT89S51单片机的P1口上接有8只LED（电路见图4-7）。下面采用定时器T0的方式1的定时中断方式，使P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。 （1）设置TMOD寄存器 方式1；计时工作模式；仅由TR0来控制；T1不使用。 TMOD寄存器应初始化为0x01=0000 0001B,（2）计算T0计数初值 设定时时间5ms（即5000s），设定时器T0的计数初值为X，假设晶振的频率为11.0592MHz，则定时时间为： 定时时间=(216X)12/晶振频率 则 500

14、0=(216 X)12/11.0592 得：X = 60928，转换成16进制后为：0xee00，其中0xee装入TH0，0x00装入TL0。 （3）设置IE寄存器 本例由于采用定时器T0中断，因此需将IE寄存器中的EA、ET0位置1。 （4）启动和停止定时器T0 将定时器控制寄存器TCON中的TR0=1，则启动定时器T0；TR0=0，则停止定时器T0定时。,21,#include Char i=100；/*给变量i赋初值，定时0.5S，每次定时中断5MS，需要中断100次*/ void main( ) TMOD=0x01； /*设置定时器T0为方式1*/ TH0=0xee； /*向TH0写入

15、初值的高8位*/ TL0=0x00； /*向TL0写入初值的低8位*/ P1=0x00； /*P1口8只LED点亮*/ EA=1； /*总中断允许*/ ET0=1； /*定时器T0中断允许*/ TR0=1； /*启动定时器T0*/ while(1) ； /*无穷循环，等待定时中断*/ ,22,/*以下为定时器T0的中断服务程序*/ void T0_int(void) interrupt 1 TH0=0xee； /*给T0装入16位初值，计4608个数后，T0溢出 TL0=0x00； i-； /*循环次数减1*/ if(i=0) P1=P1； /*P1口按位取反*/ i=100； /*重新设置循

16、环次数*/ ,23,案例2 如图所示，P0口接8只发光二极管，编程使发光管轮流点亮，点亮时间为500ms，要求使用定时器T0来控制，设晶振为12MHz。,设计思想 我们可将P0口的初值设置为0xFE，对应于发光管D1亮，每隔500ms将P0的值循环左移一位，这一周期性的定时作业用T0来完成。,当时钟频率为12MHZ时，在定时器的4种工作方式中，方式1的最大溢出时间最长，但即使在方式1，最大的溢出时间也只有65.536ms，所以我们不能在每次中断时都执行上述移位操作。可以这样处理：将定时器T0的溢出时间设定为50ms，累计满10次中断正好500ms，才允许程序执行1次移位动作。,主函数 uchar count=0; /50ms定时中断次数计数器 void main(void) led=0xfe; TMOD=0x01; /T0工作于方式1 TH0=-50