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1、1,第5章 MCS-51 单片机定时器/计数器,主要内容 定时/计数器的工作原理模式 定时/计数器的工作方式 定时/计数器的应用,2,（1） 定时器/计数器的概念,（2） MCS-51的定时器/计数器简介 2个16位的定时/计数器，有多种工作方式。 定时/计数器工作在定时模式时，计数脉冲信号来自单片机的内部，计数速率是晶振频率的1/12，当计数器启动后，每个机器周期计数器自动加1。 定时/计数器工作在计数模式时，计数器对外部脉冲进行计数，计数器计P3.4(T0脚）P3.5(T1脚）负跳变次数。每产生一次负跳变，计数器自动加1。,5.1 概述,3,MCS-51定时器/计数器的逻辑结构,5.1 概
2、述,TIMER1,TIMER0,4,5.2 定时器/计数器的工作方式选择及控制,（一） 定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD， 89H ）,TIMER0,TIMER1,5,定时器和计数器模式选择位 0，定时器模式，每一个机器周期计数器自动加1。 1，计数器模式，在单片机T0引脚上每发生一次负跳变，计数器自动加1。 GATE0，定时/计数器工作不受外部控制。 GATE1，定时/计数器T0的起停受INT0引脚的控制。,TMOD各位的定义（以定时器/计数器T0为例）,5.2 定时器/计数器的工作方式选择及控制,（一） 定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD， 89H ）,5.2 定时器/计数器的工
3、作方式选择及控制,（一） 定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD， 89H ）,6,5.2 定时器/计数器的工作方式选择及控制,（二） 定时/计数器控制寄存器（TCON） 控制定时/计数器的起停，反映定时/计数器是否计满。,TR0 =1 启动定时/计数器T0 TR0 =0 定时/计数器T0停止计数,TR1 =1 启动定时/计数器T1 TR1 =0 定时/计数器T1停止计数,7,（二） 定时/计数器控制寄存器（TCON） 单片机复位时，特殊功能寄存器TCON被清0。 TFx（x=0,1）和TRx（x=0,1）由软件方法置1或清0。既可按单元操作的方式，也可以按位操作方式。如启动定时/计数器T0和
4、T1，清除溢出标志位TF0和TF1操作如下： SETB TR0 SETB TR1 CLR TF0 CLR TF1 或： MOV TCON, #01010000B,5.2 定时器/计数器的工作方式选择及控制,8,注意：使用定时器/计数器时应注意以下几个方面： （1）MCS51的定时器/计数器为加1计数器。 （2）定时器/计数器T1的工作方式没有方式3，如果设置它为方式3（M1M0=11），定时器/计数器T1停止工作。 （3）一般情况下，定时器/计数器T1溢出后，TF1自动置1，可以以此为判断标志，检测定时或计数是否完成，但在定时器/计数器T0设置为方式3时， TF1为1时意味着8位计数器TH0溢
5、出，TF0为1表示8位计数器TL0溢出。 （4）在计数器模式时，计数脉冲的频率不高于振荡器频率的1/24.,5.2 定时器/计数器的工作方式选择及控制,（二） 定时/计数器控制寄存器（TCON）,9,5.3.1 方式0,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,10,当GATE=0时，只要TR0为1，TL0及TH0组成的13位计数器就开始计数； 当GATE=1时，仅当TR0为1，且INT0引脚输入信号状态为1时，13位计数器开始计数。 计数器开始工作时，当13位计数器从初始值开始加1计数，当13位计数器各位全1以后，再计数1次，计数器就产生溢出，则TF0位由硬件自动置1，同时把计数器清0。
6、在方式0下，计数器计数范围是18192（213）。定时时间范围为18192个机器周期。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.1 方式0,11,在工程设计时，经常碰到的是这样的问题：要求在计完数次或者定时（延时）秒后，再进行下一步的动作。如果采用定时/计数器实现，最直接的方法是让定时/计数器计数次或者定时秒后溢出，溢出标志TF0（或TF1）提供了测试判断条件。然而，计数器只有在计满后才会溢出，上述问题转换为在某个初始值的基础上再计N次或再定时t秒使定时/计数器溢出。因此，求初始值是解决上述问题的关键。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.1 方式0,12,（1）计
7、数器工作模式 计数N次，要求计数器溢出，设初始值为 ，则： ， 那么， 预先给计数器装入初始值 ，当计数器计数 次后，溢出标志TF0为1。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.1 方式0,13,计数器方式应用（例题） 例1：已知某生产线传送带上产品单向传送到包装机，传送带上的产品之间有间隔，使用光电开关检测的产品个数，每计数到12个产品时，由气缸驱动的顶推装置把这批产品推入包装机包装，顶推装置的顶推气缸动作响应时间为50ms。系统采用单片机控制，采用定时/计数器实现产品计数。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,14,计数器方式应用（例题）,5.3 定时器/计数器的工作
8、方式及工作原理,控制系统原理,15,（2）定时器模式 定时td，要求计数器溢出。 首先计算定时td需要多少个机器周期， 即 ： 设初始值为X， 则： ， 预先给计数器装入初始值，当计数器计个机器周 期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.1 方式0,16,例2：设单片机应用系统晶振频率为6MHz，使用定时 器T0以方式0产生频率为500Hz的等宽方波连续脉冲，并从P1.0输出。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,定时器方式应用（例题）,17,解：等宽方波的高低电平持续时间相同，占空比为1:1。500Hz的等宽方波脉冲信号的周期为2m
9、s，只需在P1.0引脚输出持续时间为1ms的高低电平交替变化的信号即可，则定时时间应为td=1ms。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,定时器方式应用（例题）,18,定时器计数器T0工作方式1的逻辑结构,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.2 方式1,19,当GATE=0时，只要TR0为1，TL0及TH0组成的16位计数器就开始计数； 当GATE=1时，仅当TR0为1，且引脚输入信号状态为1时，16位计数器开始计数。 计数器开始工作时，当16位计数器从初始值开始加1计数，当16位计数器各位全1以后，再计1次，计数器就产生溢出，则硬件自动把TF0位置1，同时把计数器清0
10、。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.2 方式1,20,（1）计数器工作模式 计数N次，要求计数器溢出，设初始值为X，则： ， 那么， 预先给计数器装入初始值 ，当计数器计数N次后，溢出标志TF0为1。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.2 方式1,21,（2）定时器工作模式 定时td秒，要求计数器溢出。首先计算定时td需要多少个机器周期才能实现，即： 设初始值为X，则： ，那么， 。 预先给计数器装入初始值 ，当计数器计N个机器周期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。 方式1时，定时/计数器的最大计数次数为65536（初始值为0），最大定时时间为65536
11、TM（初始值为0）。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.2 方式1,22,定时器计数器0在工作方式2的逻辑结构,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.3 方式2,23,当GATE=0时，只要TR0为1，计数器TL0开始计数； 当GATE=1时，仅当TR0为1，且引脚输入信号状态为1时，计数器TL0开始计数。 计数器开始工作时，当8位计数器TL0从初始值开始加1计数，当计数器各位全“1”以后，再计1次，计数器产生溢出，则TF0位由硬件自动置1，同时把TH0的内容装载到TL0。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.3 方式2,24,（1）计数器工作模
12、式 计数N次，要求计数器溢出，设初始值为X，则： ， 那么， 预先给计数器装入初始值 ，当计数器计数N次后，溢出标志TF0为1。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.3 方式2,25,（2）定时器工作模式 定时td秒，要求计数器溢出。首先计算定时td需 要多少个机器周期才能实现，即： 。设初始值为X，则： ，那么， 。 预先给计数器装入初始值 ，当计数器计N 个机器周期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。 方式2时，定时/计数器的最大计数次数为256（初始值为0），最大定时时间为256TM（初始值为0）。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.3 方式2,26,当
13、M1M0设置为11时，定时/计数器T0的工作方式为方式3。只有定时/计数器T0有方式3，定时/计数器T1没有工作方式3，如果把T1设置为方式3，计数器将停止工作。 在工作方式3下，定时器/计数器T0被拆分成2个独立的8位计数器TL0和TH0。,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.4 方式3,27,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.4 方式3,28,5.3 定时器/计数器的工作方式及工作原理,5.3.4 方式3,29,5.4.1 定时器计数器初始化 定时/计数器的初始化包括设置工作方式、计数器或定时器模式、计算计数初始值、启动定时/计数器、设置中断控制位等。 定
14、时和计数可以采用查询方式和中断方式实现。,5.4 定时器/计数器的编程应用举例,30,（一）采用查询方式实现定时和计数 （1）确定工作方式、计数器或定时器模式及启动控制方式，构造方式控制码并写入特殊功能寄存器TMOD：MOV TMOD, #控制码。 （2）计算定时器或计数器的计数初始值，根据工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。 （3）启动定时/计数器：SETB TRx，x=0,1。 定时/计数器开始工作，通过查询TFx是否为1来判断定时或计数是否达到要求。,5.4 定时器/计数器的编程应用举例,5.4.1 定时器计数器初始化,31,（二）采用中断方式实现定时和计数 （1）确定工
15、作方式、计数器或定时器模式及启动控制方式，构造控制码并写入特殊功能寄存器TMOD。 （2）计算定时器或计数器的计数初始值，根据工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。 （3）开放CPU中断，允许定时/计数器溢出中断CPU的工作：对IE寄存器编程。 （4）启动定时/计数器：SETB TRx，x=0,1。 当计数器溢出时，定时或计数达到要求，CPU响应中断，程序转移到相应的中断处理程序入口处。,5.4 定时器/计数器的编程应用举例,5.4.1 定时器计数器初始化,32,定时/计数器有多种工作方式，每一种工作方式都能提供定时和计数功能，我们在应用中如何选择合适的工作方式呢？ （1）掌握每
16、种工作方式下定时/计数器的工作原理和特点。 （2）了解每种工作方式下定时/计数器的最大计数次数和最大定时时间。,5.4 定时器/计数器的编程应用举例,5.4.2 定时器计数器应用,33,13位定时/计数器（方式0）最大计数次数为8192，当晶振频率12MHz时，最大定时时间为8.192 ms。 16位定时/计数器（方式1）最大计数次数为65536，当晶振频率12MHz时，最大定时时间为65.536 ms。 8位定时/计数器（方式2和方式3）最大计数次数为256，当晶振频率12MHz时，最大定时时间为0.256 ms。,5.4 定时器/计数器的编程应用举例,5.4.2 定时器计数器应用,查询方式程序流程
