1、本章介绍的主要内容 定时计数器结构和工作原理 定时计数器的控制寄存器 定时计数器的应用编程,片内有2个16位定时/计数器：定时器0(T0)和定时器1(T1)。 定时或计数功能，应用：控制、延时、计数和检测 定时/计数器实际上是16位加1计数器。T0由2个8位持殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1由2个8位持殊功能寄存TH1和TL1构成。 可由软件设置为定时方式或计数方式。 T0和T1受特殊功能寄存器TMOD和TCON控制。,71 8XX51定时/计数器结构和工作原理,1. 定时工作方式, 设置为定时工作方式时，定时器计数的脉冲是由51单片机片内振荡器经12分频后产生的。 每经过一个机器周期定时
2、器(T0或T1)的数值加1直至计数满产生溢出。 如：当8051采用12MHz晶体时，每个机器周期为1s，计5 个机器周期即为5 s，即定时5 s 。,2. 计数工作方式,设置为计数工作方式时，通过引脚T0(P34)和T1(P35)对外部脉冲信号计数。 当输入信号由1至0的下降沿时，定时器的值加1,每个机器周期CPU采样T0和T1的输入电平。若前一周期为高，下一周期为低，则计数器加1。 由于检测一个1至0的跳变需要二个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的二十四分之一。 虽然对输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某个电平在变化之前至少被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完整的机器周期。,72
3、定时计数器的控制寄存器 两个：定时器控制寄存器TCON(88H)定时器工作模式寄存器TMOD(89H),1. 工作模式寄存器TMOD(89H),TMOD用于控制T0和T1的操作模式。,定时器T0,定时器T1, GATE：门控信号GATE=0，TRx=1时即可启动定时器工作；GATE=1，TRx=1 时INTx=1才可启动定时器工作。 C/T：定时器/计数器选择位C/T=1，为计数器方式；C/T=0，为定时器方式。 M1 M0 工作模式选择位M1M0=00 工作方式0（13位方式）。M1M0=01 工作方式1（16位方式）。M1M0=10 工作方式2（8位自动再装入方式）。M1M0=11 工作方
4、式3（T0为2个8位方式）。,2. 控制寄存器TCON(88H),定时器控制用高4位，低4位用于外部中断。 TF1：T1溢出中断请求标志。 TF0：T0TF1=1，T1有溢出中断请求。TF1=0，T1无溢出中断请求。 TR1：T1运行控制位。 TR0：T0TR1=1，启动T1工作。TR1=0，停止T1工作。,C/T,C/T,7.3 定时器的四种工作方式,THX、TLX（X=1或0）表示TH1 TL1和TH0 TL0。 1.方式 0 13位定时、计数方式，用于计数方式时最大计数值为 213 8192个脉冲用于定时工作时，定时时间为： t(213一T0初值) 时钟周期12 16寄存器(THx和TL
5、x)只用13位，THx占高8位，TLx占低5位， TLx的高3位末用。 当TLx的低5位溢出时向THx进位,而THx溢出时硬件置位TF0，并申请中断。, 定时、计数溢出否可查询TF0是否置位，如果开中断则产生溢出中断。,2 .方式1当TMOD中M1M0=01时，定时计数器工作在方式1。 该模式是一个16位定时计数方式。 寄存器TH0和TL0是以全16位参与操作， 计数方式时最大计数 21665536(个外部脉冲) 用于定时工作方式时，定时时间为： t(216一T0初值) 时钟周期12 16寄存器(THx和TLx) 中THx提供高8位、TLx提供低8位计数初值,3.方式2当TMOD中M1M0=1
6、0时，定时器工作在方式2。方式2是8位的可自动重装载的定时计数方式。 16位的计数器被拆成两个8位，其中TL0用作8位计数器， TH0用以保持计数初值。当TL0计数溢出，置TF0，TH0中的初值自动装入TL0，继续计数，循环重复计数。 用于计数工作方式时，最大计数值为：28256(个外部脉冲)。 用于定时工作方式时，其定时时间为；t(28TH0初值)振荡周期12 这种工作方式可省去用户重装常数的程序，并可产生精确的定时时间，特别适用作串行口波待率发生器。,4.方式3当TMOD中M1M0=11时，定时器工作在方式3。 若将T0设置为模式3，TL0和TH0被分成为两个互相独立的8位计数器TH0和T
7、L0。 TL0可工作为定时或计数方式。占用原T0的各控制位、引脚和中断源。即CT、GATE、TR0、TF0和T0 (P3.4)引脚、INT0(P3.2)引脚。 TH0只可用作定时功能，占用定时器T1的控制位TR1和T1的中断标志位TF1，其启动和关闭仅受TRl的控制。 定时器T1无模式3, 可工作于方式0、1、2，但当T0工作于方式3时T1不能使用中断方式。 只有将T1用做串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3，以便增加一个定时器。,7.4 定时计数器的应用程序设计,7.4.1 定时器的计数初值C的计算和装入由于采用加1计数，因此计数初值应为负值。计数初值（C）的求法如下： 计数方式：计数
8、初值 C=模-X（其中X为要计的脉冲个数） 定时方式：计数初值 C= t/MC补=模t/MC其中t为欲定时时间，MC为机器周期MC=12/fosc当采用12MHZ晶振时，MC=1us；当采用6MHZ晶振时， MC=2us。,方式0（ 13位方式）：C=（-64H）补=2000H64H=1F9CH1F9CH0001 1111 1001 1100B13位中的高八位1111 1100B装入TH0，13位中的低五位xxx1 1100B装入TL0。MOV TH0，#0FCH；MOV TL0，#1CH；(xxx用“0”填入） 方式1(16位方式):C=（-64H）补=10000H-64H=FF9CHMOV
9、 TH0，#0FFHMOV TL0，#9CH,例 要计100个脉冲的计数初值,方式2（8位自动再装入方式）C=（64H）补=100H64H=9CH初值既要装入TH0，也要装入TL0：MOV TH0，#9CHMOV TL0，#9CH,7.4.2 定时计数器的初始化编程定时计数器的初始化编程步骤： 1）根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值； 2）工作方式控制字送TMOD寄存器； 3）送计数初值的高八位和低八位到THX和TLX寄存器中； 4）启动定时（或计数），即将TRX置位。如果工作于中断方式，需要置位EA（中断总开关）及ETX（允许定时/计数器中断）。并编中断服务程序。,例7-1 如图7-2
10、所示， P1中接有八个发光二极管，编程使八个管轮流点亮，每个管亮100ms，设晶振为6MHz。,7.4.3 应用编程举例,分析 利用T1完成100ms的定时，当P1口线输出“1” 时，发光二极管亮，每隔100ms”1”左移一次，采用定时方式1，先计算计数初值：MC= =2s 100ms/2s =50000=C350H （C350H）补 =10000H-C350H=3CB0H* 用汇编语言编程 *,查询方式如下：ORG 0030HMOV A，#01H; 置第一个LED亮 NEXT：MOV P1，A MOV TMOD，#10H ；T1工作于定时方式1MOV TH1，#3CHMOV TL1，#0B0
11、H； 定时100ms SETB TR1 AGAI: JBC TF1,SHI； 100ms到转SHI,并清TF1SJMP AGAI SHI： RL ASJMP NEXT,中断方式ORG 0000H AJMP MAIN ；复位后从0000H开始执行ORG 001BHAJMP IV1 ；转移到IV1ORG 0030H ；主程序 MAIN：MOV A，#01H MOV P1，A ；置第一个LED亮MOV TMOD，#10H ；T1工作于定时方式1MOV TH1，#3CHMOV TL1，#0B0H ；定时100msSETB TR1 ；启动T1工作,SETB EASETB ET1 ；允许T1中断 WAIT
12、：SJMP WAIT ；等待中断 IV1：RL A ；中断服务程序，左移一位 MOV P1，A ；下一个发光二极管亮MOV TH1，#3CHMOV TL1，#0B0H ；重装计数初值RETI ；中断返回 中断子程序直接用A操作，不好！,*用C语言编程*,For(;) TH1=0x3c；TL1=0xb0； /*装载计数初值*/do while（！TF1）； /*查询等待TF1置位*/ P1=1； /*定时时间到，下一只LED亮*/TF1=0； /*软件清TF1*/ ,查询方式： #include void main(void) P1=0x01; / *第一只LED亮*/TMOD=0x10 ； /
13、 *定时器1方式1*/TR1=1； /*启动T/C0 */,void main(void)TMOD=0x10; /*T1工作在定时方式1*/P1=0x01; /*第一只LED亮*/TH1=0x3c;TL1=0xb0;/*预置计数初值*/EA=1;ET1=1; /*CPU开中断，允许T1中*/TR1=1; /*启动T1开始定时*/do while(1); /*等待中断*/,中断方式：,#include Timer1( )interrupt 3 using 1 /*T1中断服务程序*/ P1=1; /*下一只LED亮*/TH1=0x3c;TL1=0xb0;/*计数初值重载*/,T0采用方式1， X
14、=216100*103/2=3CB0H， T1采用方式2， 计数初值X =285=FBH 均采用查询方式， 流程图和程序如下：,例7-2 在P1.7端接一个发光二极管LED，要求利用定时控制使LED亮一秒灭一秒周而复始，设fosc=6MHZ。,解:16位定时最大为216*2us=131.072ms，不够。,方法1:T0定时100ms，P1.0每次取反，周期200ms， 输入T1作计数脉冲，T1计5个脉冲正好1s。硬件扩展,ORG 0000H MAIN：CLR P1.7SETB P1.0MOV TMOD，#61HMOV TH1，#0FBHMOV TL1，#0FBHSETB TR1 LOOP1:C
15、PL P1.7,LOOP2：MOV TH0，#3CHMOV TL0，#0B0HSETB TR0;放循环外 LOOP3: JBC TF0，LOOP4SJMP LOOP3 LOOP4：CPL P1.0JBC TF1，LOOP1AJMP LOOP2END,程序中用JBC指令对定时/计数溢出标志位进行检测，当标志位为1时跳转并清标志。,方法2：T0每隔100ms中断一次，利用软件对T0的中断次数进行计数，中断10次即实现了1秒的定时。ORG 000BH ；T0中断服务程序入口 AJMP IP0ORG 0030H ；主程序开始MAIN: CLR P1.7 ；T0定时100msMOV TMOD，#01HM
16、OV TH0，#3CHMOV TL0，#0B0HSETB ET0SETB EA,MOV R4，#0AH；中断10次计数SETB TR0SJMP ；等待中断IP0：DJNZ R4，RET0；用R4计数不好!MOV R4，#0AHCPL P1.7 RET0：MOV TH0，#3CHMOV TL0，#0B0HSETB TR0;可去掉RETI,C语言实现方法1，用中断方式,并用程序计算计数初值: T0定时100ms初值=1001000/2=50000，即-50000。 T1计数5个脉冲工作于方式2，计数初值为-5 #include sbit P1_0=P10；sbit P1_7=P17； timer0
17、() interrupt 1 using 1 /*T0中断服务程序*/ P1_0=！P1_0； /*100ms到P1.0取反*/TH0=-50000/256； /*重载计数初值*/TL0=-50000%256； timer()interrupt 3 using 2 /*T1中断服务*/ P1_！P1_7; /*1s到，灯变状态*/,main() P1_7=0; /*置灯初始灭*/P1_0=; /*保证第一次反向便开始计数TMOD=0x61; /*T0方式定时，T1方式计数*/TH0=-50000/256; TL0=-50000%256; TH1=-5; TL1=-5; *预置计数初值*/ IP
18、=0x08; /*置优先级寄存器*/EA=1;ET0=1; /*ET1=1;开中断*/TR0=1;TR1=1; /*启动定时计数器*/for(;) /*等待中断*/ ,例- 有P3.4引脚(T0)输入一低频信号(其小于0.5kHZ),要求P3.4每发生一次负跳变时， P1.0输出一个500us同步负脉冲，同时P1.1输出一个1ms的同步正脉冲。已知晶振频率为6MHZ。,图7-5,解 按提意，设计方法如图7-5所示。初态P1.1输出高电平(系统复位时实现),P1.1输出低电平，T0选方式计数方式(计一个脉冲，初值为FFH)。当加在P3.4上的外部脉冲负跳变时，T0加1，计数器溢出，程序查询到TF
19、0为1，改变T0为500s定时工作方式，并使P1.0输出，P1.1输出。T0第一次定时500s溢出后，P1.0恢复，T0第二次定时500s溢出后，P1.1恢复，T0恢复外部脉冲计数。设定时500s的初始值为X，则：(256X)2106 = 50010-6解得 X=6,源程序如下： BEGIN:MOV TMOD,#6H ; 设T0为方式外部计数MOV TH0,#0FFH ；计数一个脉冲MOV TL0,#0FFHCLR P1.1 ；P1.1初值为0 SETB TR0 ；启动计数器 DELL: JBC TF0,RESP1 ；检测外跳变信号AJMP DELL RESP1:CLR TR0MOV TMOD
20、,#02H ；重置T0为500s定时,MOV TH0,#06H ；重置定时初值MOV TL0,#06HSETB P1.1 ; P1.1置1CLR P1.0 ; P1.0清0SETB TR0 ; 启动定时计数器 DEL2: JBC TF0, RESP2 ；检测第一次500us到否 AJMP DEL2 RESP: SETB P1.0 ；P1.0恢复1 DEL3: JBC TF0,RESP3;检测第二次500us到否AJMP DEL3 RESP3: CLR P1.1 ； P1.1复0CLR TR0AJMP BEGIN ;思考:如何改为中断方式?,7.4.4 门控位的应用GATEx=1时，TRx=1且
21、INTx=1才启动定时器。利用这个特性可以测量外部输入脉冲宽度。 例7-4 利用T0门控位测试 INT0引脚上出现的正脉冲宽度，设晶振12MHz，将所测得值最高位存入片内71H单元，低位存入70H单元。 解：设外部脉冲由(P3.2)输入，T0工作于定时方式 1(16位计数)，GATE设为1。测试时，应在INT0低电平时，设置TR0为1；当INT0变为高电平时，就启动计数；再次变低时，停止计数。此计数值与机器周期的乘积即为被测正脉冲的宽度。因fosc=12MHZ，机器周期为1us，测试过程如下。,源程序如下：MOV TMOD，#09H ; 设T0为方式1MOV TL0，#00H ；设计初值取最大
22、值MOV TH0，#00HMOV R0，#70HJB P3.2, $ ；等P3.2(INT0 )变低SETB TR0 ；启动T0准备工作JNB P3.2, $ ；等待P3.2(INT0 )变高JB P3.2,$ ; 等待P3.2(INT0 )变低CLR TR0 ;停止计数,MOV R0,TL0 ；存放结果INC R0MOV R0,TH0SJMP $读者不难编出C语言程序。这种方案被测脉冲的宽度最大为65535个机器周期。由于靠软件启动和停止计数，有一定的测量误差。其可能的最大误差与指令的执行时间有关。此例中，在读取定时器的计数之前，已把它停止。但在某些情况下，不希望在读计数值时打断定时的过程，
23、由于我们不可能在同一时刻读取THX和TLX的内容。读取一个时恰好另一个产生溢出，在这种情况下，读取的计数值有可能是错的。可以解决错读的方法是：,先读THX后读TLX，若两次读得的THx没有发生变化，则可确定读到的内容是正确的。若前后两次读到的THx有变化，则再重复上述过程，重复读到的内容就应该是正确的了。下面是按此思路编写的程序段，读到的TH0 和TL0放在R1和R0内：RP：MOV A， TH0；MOV R0，TL0；CJNE A，TH0，RP；MOV R1，A,7 6 小 结,定时计数器应用非常广泛，如定时采样、时间测量、产生音响、作脉冲源、制作日历时钟、测量波形的频率和占空比、检测电机转速等。因此应很好掌握。 51系列单片机有两个16位的定时计数器，有四种不同的工作方式，归纳于下表：, 定时和计数实质都是对脉冲的计数，只是被计脉冲的来源不同，定时方式的被计脉冲来源于时钟，计数方式的被计脉冲来源于外部，定时方式的计数初值和被计脉冲周期有关，计数方式的和被计脉冲的个数有关。, 无论定时还是计数，当计满规定的脉冲个数产生溢出（计数初值寄存器回零），置位TFx , 可以通过程序查询，如果允许中断，会产生中断。, 本章应重点掌握定时计数器的应用设计.,
