基于C语言的MCS-51单片机教程 课件 2任务4：定时计数器的使用

任务4：定时计数器的使用软件延时法：利用指令（延时子程序）运行所消耗的时间实现所需的定时时间。特点：由CPU控制，占用CPU的资源；硬件法：利用一个硬件电路实现所需的时间定时，一旦时间到便产生一个标志信号通知CPU。特点：由CPU控制定时的启动，但定时过程由专用模块实现，CPU不参与其过程。所以提高了CPU的工作效率。定时器就是专用于产生延时和计数的外围模块，是单片机内部重要的组成部分。一、定时的两种方式

定时:用于产生一个标准的时间间隔。单片机使用这种方式可以产生一个符合某一要求的脉冲方波(如下图)。而定时/计数器是对89C51晶振信号12分频后的脉冲计数，即每个机器周期使定时器（T0或T1）的数值加1直至溢出。当89C51单片机晶振频率为12MHz时，一个机器周期为1uS，计数频率为1MHz，计数器计数1次所用时间为1uS，计数器计数N个，则所用时间为N*1uS。

20mS40mSMCS-51Px.y

输出波形

计数：通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数。当输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，定时器加1计数。

外部脉冲外部设备说明：不管是定时还是计数方式，定时/计数器实质都是对脉冲计数，当对外部信号计数就是计数功能，对内部晶振信号12分频计数就是定时功能。每个定时/计数器都不占用CPU时间，除非计数器溢出，才可以中断CPU当前操作。

二、定时器的相关寄存器GATE门控位:GATE=0时,只要软件设置TR=1,就可以启动计数器工作；

GATE=1时,只有外部中断引脚INT=TR=“1”时,才能启动计数器工作C/T计数/定时方式选择位:C/T=1时,计数模式。

C/T=0时:定时模式。M1、M0工作方式设置位。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定时器1定时器01.工作方式寄存器TMOD（SFR的地址:89H）M1M0工作方式说明00013位定时/计数器01116位定时/计数器1028位自动重装定时/计数器113T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1停止计数注意!不可以位寻址TF0:T0的溢出中断请求标志:硬件自动置1或清0

计数器溢出时硬件自动置位，即TF0=1。进入中断后再由硬件自动清除（TF0=0）；TR0:T0的运行控制位:软件置1或清0

由软件设定:TR0=1

T0开始工作；

TR0=0

T0停止计数。TF1、TR1同上。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT02、控制寄存器TCON(SFR地址:88H)可以位寻址定时/计数器相关位外部中断相关位3、初值寄存器TH和TLTH1和TL1：T1的高八位和低八位寄存器。TH0和TL0：T0的高八位和低八位寄存器。在MCS-51单片机内部，具有两个完全相同的定时计数器T0、T1。它们都具有两种工作模式：定时和计数；无论是定时或计数模式，又都有具备四种工作方式，根据实际要求达到最佳的工作状态。定时计数器的工作方式、工作模式是由SFR中的TMOD内容来决定的。因此对其方式、模式的设定是靠对TMOD的初始化编程实现的。三、51单片机定时器/计数器的四种工作方式1,方式0:13位定时器/计数器THTL震荡器1/12(8位)(低5位)TF中断启动控制T引脚TRGATEINT高三位弃用C/T=0C/T=113位加1计数器在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全“1”,再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号”TF=1，向CPU发出中断请求。由于低8位计数器中的高三位没有参与工作，故填装初值时应“避开”此三位。类同于模式0。由于两个计数器为完整的8位，故将计算好的16位初值可直接填装到TH、TL中。在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全“1”,再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号”TF=1，向CPU发出中断请求。TLTH震荡器1/12(8位)(8位)TF中断启动控制T引脚TRGATEINTC/T=0C/T=12,方式1:16位定时器/计数器16位加1计数器方式0、1的特点13位和16位的计数器方式。启动后，从某一个初值的基础上进行“加1”计数。当计到“全１”时再来一个计数脉冲，计数器就会产生一个“溢出中断信号”即TF=1，此时计数器本身为“全零”。如果需要重复性的完成某一值的定时或计数，需要在每一次计数前不断的重新预装初值，称之为“软件重装初值”。TL做计数器，TH做初值寄存器，工作前TL,TH分别预置相同的初值。TL计数产生溢出的同时,将TH中的初值自动重装TL。TL继续计数。TL(8位)TH(8位)震荡器1/12TF中断控制T引脚TRGATEINTC/T=1C/T=03,方式2

:8位自动重装定时器/计数器8位加1计数器8位初值寄存器方式2的特点及应用8位计数器的方式，定时或计数的范围远远小于方式0和方式1；具备初值“硬件自动重装”功能，非常适合进行重复性定时的场合，如产生连续方波信号等。编成中省去了软件重装初值的麻烦；在MCS-51单片机中，T1设定成此模式用于做串行口波特率发生器。将T0和T1重新进行“拆分、组合”。将T0变为TH0,TL0组成的两个独立的8位定时/计数器。TH0+TF1+TR1组成8位定时/计数器；TL0+TF0+TR0组成8位定时/计数器；TL0震荡器1/12TF0中断控制T0引脚TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TH0TF1中断控制TR1Fosc/124,方式3

组合扩展模式（仅适用于T0）在方式3时T0,T1的电路结构图TL0八位定时/计数器TH0八位定时器TL1TF0TF1将T0分解为两个计数器TL0：8位定时/计数器；TH0：8位定时器（借用TR1和TF1）T1（模式2）做波特率发生器。TH1定时/计数器4种方式比较（计数最大值）模式计数模M最大计数值模式013位Tmax=213=8192模式116位Tmax=216=

65536模式2，38位Tmax=28=256定时/计数器4种方式比较（定时最大时间）模式计数模M最大定时时间Tmax（fosc=12M）模式013位Tmax=8192*1μЅ

=8.192ms模式116位Tmax=65536*1μЅ=65.536ms模式2，38位Tmax=256*1μЅ=0.256msM---计数器的模 模式0：M=213 =8192

模式1：M=216 =65536

模式2、3：M=28=256T=(M-TC)×t

其中,T:定时时间，M:计数器的模，TC:计数初值，t:计数器计数脉冲的周期（t=12/fosc)。四、51单片机初值的计算TC计算举例定时方式：要求T0产生50mS的定时。【解1】选择模式1。

TC=65536−（50mS*1000）/1μS =65536−50000 =15536=3CB0H【思考题】为什么选择模式1？【思考题】TC有没有更简洁的表示方式？

TH=(65536-50000)/256;TL==(65536-50000)%256;TH=(-50000)/256;TL==(-50000)%256;（1）设置定时/计数器的工作方式通过对方式寄存器TMOD的设置，确定相应的定时/计数器是定时功能还是计数功能，以及工作方式及启动方法。（2）设置定时/计数器的初始值，即设置THx和TLx的值。

定时/计数器允许用户编程设定开始计数的数值，称为赋初值。初值不同，则计数器产生溢出时，计数个数也不同。五、定时/计数器的应用步骤（3）启动定时/计数器当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定的工作方式独立工作，不再占用CPU的操作时间，只有在计数器计数溢出时才能中断CPU当前的操作。

（4）计数溢出计数溢出标志位在控制寄存器TCON中，用于通知用户定时/计数器已经计满，用户可以采用查询方式或中断方式进行操作。中断方式查询方式定时/计数器的编程六、51单片机定时器编程与控制（1）中断方式——编程步骤设置中断优先级，当中断只有一个时不用设置设置TMOD初始化设置定时/计数初值启动定时/计数器编写定时/计数器中断的处理服务程序124563编程步骤开中断（2）查询方式——编程步骤设置TMOD初始化设置定时/计数初值启动定时/计数器查询溢出标志位TF0或TF1置位情况及相关处理1

2

4

5

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开中断编程步骤任务：利用单片机定时/计数器实现1位简易秒表的设计，显示时间0到9秒。

举例任务分析任务的关键是定时，可以利用单片机内部定时/计数器完成。当单片机晶体振荡频率为12MHz，则定时计数器的定时基准为计数1次时间为1us，单片机定时计数器有4种工作模式，可以构成8位、13位和16位计数器；不同位数的计数器其最大定时时间不同，可以采用不同的定时方案。1）8位计数器当构成8位计数器时，其最大计数值为256，即最大定时时间为256us；可以利用定时计数器定时0.250ms，循环定时4000次，实现1S的定时；2）13位计数器当构成13位计数器时，其最大计数值为8192，即最大定时时间为8.192ms，可以利用定时计数器1次定时5ms，循环定时200次，实现1S的定时；3）16位计数器当构成16位计数器时，其最大计数值为65536，即最大定时时间为65.536ms，可以利用定时计数器1次定时50ms，循环定时20次，实现1S的定时；设计方案采用16位计数器实现定时50ms，循环反复20次，达到1S定时。显示采用1位七段数码管。硬件电路仿真图

软件程序单片机定时计数器溢出有中断和查询两种处理方式；查询方式是CPU启动定时计数器工作后，马上读取定时计数器溢出标志位TF0(TF1)，判断是否为1，为1表示计数器溢出，1次定时时间到；如果为0，表示定时时间没到，CPU继续读取并判断，重复这个过程。中断方式是在定时计数器溢出后，利用定时/计数器中断系统向CPU提请中断请求，CPU转去处理相应的中断服务程序，如果定时计数器没有溢出，则CPU执行主程序。采用查询方式，定时计数器在定时计数时，CPU在查询中断溢出标志位，CPU不能处理其他事件，占用了CPU的时间；而中断方式，定时计数器在定时计数时，CPU执行主程序，只有计数溢出后，CPU才停止其他程序的执行，转去处理定时计数器溢出中断服务程序，不占用CPU资源。1）查询方式程序设计参考程序：/*1位秒表，数码管显示，定时溢出采用查询方式*/#include<reg51.h>voiddelay1s(){unsignedchari;TMOD=0x01;//置T0为模式1，16位计数器

for(i=0;i<20;i++)//20次循环定时，每次循环定时时间为50ms{ TH0=(65536-50000)/256;//定时器50mSTH0的初始值

TL0=(65536-50000)%256;//定时器50mSTL0的初始值

TR0=1; //启动T0 while(!TF0);//查询计数器是否溢出(TF0=1)，即定时50ms时间到

TF0=0; //50ms定时时间到，将定时器溢出标志位TF0清零

}}参考程序：voidmain(){ unsignedcharS；//定义变量S，暂存秒的数值

TMOD=0X01;//定时器初始化

TH0=(65536-50000)/256;计数器初始值

TL0=(65536-50000)%256; S=0;//秒数值初始为0 TR0=1;//启动计时

while(1) { P0=S;//显示秒时间

delay1s();//调用1秒延时函数

S++;//秒变量加1

if(S==10)S=0;//判断10S时间是否到，到了秒变量清零。

}}2）中断方式程序设计参考程序：/*1位秒表，数码