mcs-51单片机的定时器计数器

单片机单片机 原理与应用原理与应用第 6章 MCS-51单片机的定时器 /计数器【本章内容】本章主要介绍 MCS-51单片机的定时器 /计数器结构、工作原理、控制方法与用途等。【项目驱动的学习要点】 定时器 /计数器在应用项目中的应用。 在应用项目中如何利用定时器 /计数器设计实时时钟？ 应用项目中的实时时钟程序流程图分析。 应用项目中的实时时钟程序的设计与分析。 1单片机单片机 原理与应用原理与应用第 6章 MCS-51单片机的定时器 /计数器6.1 定时器 /计数器的结构6.2 定时器 /计数器的控制6.3 定时器 /计数器的工作方式6.4 定时器 /计数器应用举例练习题END 2单片机单片机 原理与应用原理与应用6.1 定时器 /计数器的结构6.1.1 定时器 /计数器的结构6.1.2 定时器 /计数器的工作原理3单片机单片机 原理与应用原理与应用6.1.1 定时器 /计数器的结构MCS-51单片机在内部集成了两个可编程的定时器 /计数器： T0和 T1。 它们既可以工作于 定时模式 ，也可以工作于外部事件 计数模式 。所以人们称之为定时器 /计数器。可编程是指其功能，如工作方式、计数长度、定时时间、启动 /停止等均可由指令来改变和设定，从而满足单片机控制中的准确定时、精确延时、实时检测以及计数等需要。4单片机单片机 原理与应用原理与应用图 6-1 MCS-51单片机的定时器 /计数器结构图定时器 /计数器结构图5单片机单片机 原理与应用原理与应用MCS-51单片机的定时器 /计数器实质上是计数长度最长为 16位的加 1计数器，从图 6-1中可以看出， T0由一个定时器 /计数器低 8位特殊功能寄存器TL0和一个定时器 /计数器高 8位特殊功能寄存器TH0组成， T1由 TL1和 TH1组成。TMOD是定时器 /计数器的工作方式寄存器，用于设定定时器 /计数器的工作方式和功能；TCON是定时器 /计数器的控制寄存器，用于控制 T0、 T1的启动 /停止以及设置溢出标志。说明：6单片机单片机 原理与应用原理与应用6.1.2 定时器 /计数器的工作原理定时器 /计数器的加 1计数器输入的计数脉冲有两个来源，一个是由系统内部的时钟振荡器输出脉冲经 12分频后送来，另一个是由 T0或 T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲，计数器加 1。当加到计数器为全 1时，再输入一个脉冲，就会使计数器回零，且计数器的溢出使 TCON中 TF0或TF1置 1，向 CPU发出中断请求。7单片机单片机 原理与应用原理与应用定时器 /计数器设量为定时器模式时，用于对内部机器周期计数（ 1个机器周期等于 12个时钟周期，即计数频率为晶振频率的 1/12）。计数值乘以机器周期就是定时时间。 1设置为定时器模式时8单片机单片机 原理与应用原理与应用定时器 /计数器设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由 T0（ P3.4）或T1（ P3.5） 引脚输入到计数器。要求被取样的电平至少要维持一个机器周期，也就是说计数脉冲的周期不能小于两个机器周期。2设置为计数器模式时9单片机单片机 原理与应用原理与应用6.2 定时器 /计数器的控制6.2.1 定时器 /计数器控制寄存器 TCON6.2.2 定时器 /计数器方式寄存器 TMOD10单片机单片机 原理与应用原理与应用6.2.1 定时器 /计数器控制寄存器 TCONTCON的高 4 位用于控制定时器 /计数器的启动 /停止和作为溢出中断请求标志。 TCON各位的定义如图 6-2所示。 11单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 1） TR0（ TCON.4）： 定时器 /计数器T0启 /停控制位。TR0置 1时，定时器 /计数器 T0开始计数，直到计满溢出为止它都独立工作，不占用 CPU的时间； TR0置 0时， T0停止计数。 TR0可通过指令进行置 1或清 0。所以可通过软件来控制定时器 /计数器的启动与停止。12单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 2） TF0（ TCON.5）： 定时器 /计数器T0溢出中断请求标志位。定时器 /计数器 T0计数溢出时，由硬件自动置 TF0为 1。向 CPU发出溢出中断请求，若 CPU响应中断，则 TF0由硬件自动清 0。 T0工作时， CPU可随时查询 TF0的状态。所以 TF0可用作查询测试的标志。 TF0也可以用软件置 1或清 0，与硬件置 1或清 0的效果相同。13单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 3） TR1（ TCON.6）： 定时器 /计数器 T1启 /停控制位，其功能与 TR0类同。（ 4） TF1（ TCON.7）： 定时器 /计数器T1溢出中断请求标志位，其功能与 TF0类同。14单片机单片机 原理与应用原理与应用6.2.2 定时器 /计数器方式寄存器 TMODTMOD用于设置定时器 /计数器的工作方式，其低 4位用于控制 T0， 高 4位用于控制 T1。 TMOD各位的定义如图 6-3所示。15单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 1） GATE： 门控位。 GATE 0时，只要用软件使 TCON中的 TR0或 TR1置 1，就可以启动定时器 /计数器； GATA 1时，要用软件使 TR0或 TR1置 1，同时外部中断引脚或也为高电平时，才能启动定时器 /计数器。即此时定时器的启动需要加上或引脚为高电平这一条件。（ 2） ：定时器 /计数器模式选择位。 0为定时器模式； =1为计数器模式。16单片机单片机 原理与应用原理与应用（ 3） M1M0： 工作方式设置位。定时器 /计数器有 4种工作方式，由 M1M0进行设置：M1M0 工作方式 功 能 说 明00 方式 0 13位定 时 器 /计 数器01 方式 1 16位定 时 器 /计 数器10 方式 2 8位自 动 重装定 时 器 /计 数器11 方式 3 T0分成两个独立的 8位定 时 器 /计 数器； T1在 该 方式下停止 计数，在其他方式下可工作，但不能 产 生溢出中断 请 求 标 志 17单片机单片机 原理与应用原理与应用应注意的是，计数器启动前，应先为它装入方式控制字以设定其工作方式。由于 TMOD只能按字节寻址，不能进行位寻址，所以只能用字节操作指令设置定时器 /计数器的工作方式。 CPU 复位时， TMOD所有位被清 0。18单片机单片机 原理与应用原理与应用在应用项目中用到 T0定时器，设置其工作方式为方式 1。在主程序中通过如下的字节传送指令来实现：17 MOV TMOD, #01H ; 定时器工作方式 1【 项目应用 】19单片机单片机 原理与应用原理与应用6.3 定时器 /计数器的工作方式6.3.1 方式 06.3.2 方式 16.3.3 方式 26.3.4 方式 320单片机单片机 原理与应用原理与应用6.3.1 方式 0当 TMOD的 D1、 D0位 M1M0为 00时，定时器/计数器工作于方式 0，其在该工作方式下的逻辑结构图如图 6-4所示。图 6-4 定时器 /计数器 T0工作于方式 0时的逻辑结构图21单片机单片机 原理与应用原理与应用方式 0为 13位加 1计数，由 TL0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。 22单片机单片机 原理与应用原理与应用从图 6-4可知， = 0时，选择开关接通的计数脉冲是机器周期脉冲， T0对内部机器周期计数。定时时间由如下公式确定。定时时间 = 计数值 机器周期 = (213计数初值 ) 机器周期其中，机器周期 = 时钟周期 12213是 T0在方式 0时的最大计数值（计数模值）。1当 = 0时，为定时模式23单片机单片机 原理与应用原理与应用在定时器 /计数器的应用中，只要根据需要定时的时间值计算出计数初值，送入 TH0、TL0 中，便可以实现精确定时，计数初值按如下公式计算。计数初值 = 213 定时时间 /机器周期如果晶振频率为 12MHz， 则时钟周期为(1/12)s， 机器周期为 1s， 当初值为 0时，方式 0的最长定时时间为 8.192ms。24单片机单片机 原理与应用原理与应用解：根据公式，计算如下。计数初值 = 213 定时时间 /机器周期= 213 2ms/1s = 6192 = 1100000110000B即 TH0应装入计数初值的高 8位为 C1H，TL0应装入计数初值的低 5位为 10H。【例 6-1】 若单片机使用的晶振频率为 12MHz。请计算采用 T0方式 0定时 2ms所需的定时器初值。25单片机单片机 原理与应用原理与应用从图 6-4可知， = 1时，选择开关接通的计数脉冲是 T0引脚上的外部脉冲， T0对来自外部的输入脉冲进行计数。当然，如果外部输入脉冲是规则脉冲，则也可以实现定时。 2当 = 1时，为计数模式26单片机单片机 原理与应用原理与应用当 GATE = 0时，经反相使或门输出为1，此时仅由 TR0控制与门的开启。当TR0 = 1， 与门输出 1时，控制开关接通，计数开始。当 GATE = 1时，由控制或门的输出，此时与门的开启由和 TR0共同控制。当TR0 = 1且引脚为高电平时，启动计数功能， TR0 = 0或引脚为低电平时，停止计数。3门控位 GATE的作用27单片机单片机 原理与应用原理与应用6.3.2 方式 1当 M1M0的 D1、 D0位为 01时，定时器 /计数器工作于方式 1。其电路结构和操作方法与方式 0基本相同，它们的差别仅在于计数的位数不同，如图 6-5所示。 28单片机单片机 原理与应用原理与应用图 6-5 定时器 /计数器工作于方式 1