C51的定时器计数器

89C51定时/计数器定时/计数器控制寄存器定时/计数器工作方式定时/计数器的应用,第6章89C51的定时器/计数器,定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。,89C51有两个可编程的定时器/计数器T1、T0。2种工作模式：（1）计数器工作模式（2）定时器工作模式4种工作方式(方式0-方式3)。,6.1定时器/计数器的结构TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。,定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数计数器:对Tx引脚输入的负脉冲进行计数,89C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器，基本功能是加1。对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周脉冲计数，是定时器。计数器由二个8位计数器组成。定时时间和计数值可以编程设定，其方法是在计数器内设置一个初值，然后加1计满后溢出。调整计数器初值，可调整从初值到计满溢出的数值，即调整了定时时间和计数值。定时/计数器作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚输入。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24。,6.1.1工作方式控制寄存器TMOD,TMOD用于设定定时/计数器的工作方式低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。,M1M0工作方式选择位,C/T计数/定时方式选择位C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。GATE门控位GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。TMOD字节地址89H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。,6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON,TCON低4位与外中断、有关，已在中断中叙述。高4位与定时/计数器T0、T1有关。TF1:定时/计数器T1溢出标志。TF0:定时/计数器T0溢出标志。TR1:定时/计数器T1运行控制位。TR1=1,T1运行;TR1=0,T1停。TR0:定时/计数器T0运行控制位。TR0=1,T0运行;TR0=0,T0停。TCON的字节地址为88H，每一位有位地址，均可位操作。,6.2定时器/计数器的4种工作方式,工作方式013位计数器，由TL0低5位和TH08位组成，TL0低5位计数满时不向TL0第6位进位，而是向TH0进位，13位计满溢出，TF0置“1”。最大计数值213=8192。工作方式116位计数器，最大计数值为216=65536。当fosc=12MHZ,最大定时65536S，而用方式0最大定时时间为8192S.工作方式28位计数器，仅用TL0计数，最大计数值为28=256，计满溢出后，一方面进位TF0，使溢出标志TF0=1；另一方面，使原来装在TH0中的初值装入TL0。优点：定时初值可自动恢复,TH0中存放初值;缺点：计数范围小。适用于需要重复定时，而定时范围不大的应用场合。,工作方式3方式3仅适用于T0，T1无方式3。T0方式3在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。TL0可以为定时/计数器；TH0只能作为8位定时器。TL0使用T0原有的控制寄存器资源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,组成一个8位的定时/计数器；TH0借用T1的中断溢出标志TF1,运行控制开关TR1,只能对片内机周脉冲计数,组成另一个8位定时器(不能用作计数器)。T0方式3情况下的T1T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。,6.3计数器模式对输入信号的要求外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用6MHz频率的晶体，则可输入250KHz的外部脉冲。选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如图6-12所示，图中Tcy为机器周期。,图6-12,6.4定时器/计数器的编程和应用4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。,其中:N与工作方式有关:方式0时,N=13；方式1时,N=16；方式2、3时,N=8。机周时间与主振频率有关:机周时间=12/foscfosc=12MHZ时，1机周=1S；fosc=6MHZ时，1机周=2S。,计算定时/计数初值,89C51定时/计数初值计算公式：,解：工作方式0：213500S/2S=8192-250=7942=1F06H1F06H化成二进制：1F06H=0001111100000110B=0001111100000110B其中：低5位00110前添加3位000送入TL0TL0=00000110B=06H；高8位11111000B送入TH0TH0=11111000B=F8H。,【计算定时/计数初值】已知晶振6MHz，要求定时0.5ms，试分别求出T0工作于方式0、方式1、方式2、方式3时的定时初值。,工作方式1：T0初值=216-500s/2s=65536250=65286=FF06HTH0=FFH；TL0=06H。,工作方式2：T0初值=28-500s/2s=256-250=6TH0=06H；TL0=06H。,工作方式3：T0方式3时，被拆成两个8位定时器，定时初值可分别计算，计算方法同方式2。两个定时初值一个装入TL0，另一个装入TH0。因此：TH0=06H；TL0=06H。,从上例中看到，方式0时计算定时初值比较麻烦，根据公式计算出数值后，还要变换一下，容易出错，不如直接用方式1，且方式0计数范围比方式1小，方式0完全可以用方式1代替，方式0与方式1相比，无任何优点。,定时/计数器应用步骤,合理选择定时/计数器工作方式计算定时/计数器定时初值(按上述公式计算)编制应用程序定时/计数器的初始化包括定义TMOD、写入定时初值、设置中断系统、启动定时/计数器运行等。正确编制定时/计数器中断服务程序注意是否需要重装定时初值，若需要连续反复使用原定时时间，且未工作在方式2，则应在中断服务程序中重装定时初值。,6.4.1方式1应用例6-1假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图6-13所示。,方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。,(1)计算初值X设初值为X，则有:(216-X)210-6=110-3216-X=500X=65036X化为16进制，即X=FE0CH=1111111000001100B。所以，T0的初值为：TH0=0FEHTL0=0CH(2)初始化程序设计对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置，将计数初值送入定时器中。,(3)程序设计中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次中断作准备。参考程序：ORG0000HRESET:AJMPMAIN；转主程序ORG000BH；T0的中断入口AJMPIT0P；转T0中断处理程序IT0PORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVTMOD,#01H；设置T0为方式1ACALLPT0M0；调用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE；自身跳转PT0M0:MOVTL0,#0CH；T0中断服务程序，T0重新置初值MOVTH0,#0FEHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开中断RETITOP:MOVTL0,#0CH；T0中断服务子程序，T0置初值MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；P1.0的状态取反RETI,查询方式的参考程序:MOVTMOD,#01H；设置T0为方式1LOOP:SETBTR0；接通T0MOVTH0,#0FEH；T0置初值MOVTL0,#0CHLOOP1：JNBTF0,LOOP1；查询TF0标志CLRTR0；T0溢出，关闭T0CPLP1.0；P1.0的状态求反SJMPLOOP,例6-2假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定定时时间较长，采用哪一种工作方式？由各种工作方式的特性，可计算出：方式0最长可定时16.384ms;方式1最长可定时131.072ms;方式2最长可定时512s。选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。（2）计算计数初值因为：(216-X)210-6=10-1所以：X=15536=3CB0H因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次计数的实现采用循环程序法。（4）程序设计参考程序:,ORG0000HRESET：LJMPMAIN；上电，转主程序入口MAINORG000BH；T0的中断入口LJMPIT0P；转T0中断处理程序IT0PORG1000HMAIN：MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVB,#0AH；设循环次数10次MOVTMOD,#01H；设T0工作在方式1MOVTL0,#0B0H；给T0设初值MOVTH0,#3CHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开放中断HERE：SJMPHERE；等待中断ITOP：MOVTL0,#0B0H；T0中断子程序，重装初值MOVTH0,#3CH；DJNZB，LOOPCLRTR0；1s定时时间到，停止T0工作LOOP：RETI,6.4.2方式2的应用方式2是一个可以自动重新装载初值的8位计数器/定时器。这种工作方式可省去程序中重装初值的指令，并可产生相当精确的定时时间。例6-3当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图6-13所示。（系统时钟为6MHz）,（1）工作方式选择T0为方式1计数，初值0FFFFH，即外部计数输入端T0（P3.4）发生一次负跳变时，T0加1且溢出，溢出标志TF0置“1”，发中断请求。在进入T0中断程序后，把TF0标志置“1”，说明T0脚已接收了负跳变信号。T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500s产生一次中断，在中断服务程序中对P1.0求反，使P1.0产生周期1ms的方波。（2）计算T1初值设T1的初值为X：则(28-X)210-6=510-4X=28-250=6=06H,（3）程序设计ORG0000HRESET:LJMPMAIN；复位入口转主程序ORG000BHJMPIT0P；转T0中断服务程序ORG001BHLJMPIT1P；转T1中断服务程序ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HACALLPT0M2；调用对T0，T1初始化子程序LOOP:MOVC,TF0；T0产生过中断了吗，产生过；中断，则TF0=1JNCLOOP；T0没有产生过中断，则跳到；LOOP，等待T0中断SETBTR1；启动T1SETBET1；允许T1中断HERE:AJMPHERE,PT0M2:MOVTMOD,#26H；初始化，T1为方式2定；时，T0为方式1计数MOVTL0,#0FFH；T0置初值MOVTH0,#0FFHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断MOVTL1,#06H；T1置初值MOVTH1,#06HCLRTF0；把T0已发生中断标志TF0清0SETBEARETIT0P:CLRTR0；T0中断服务程序，停止T0计数SETBTF0；建立产生中断标志RETIIT1P:CPLP1.0；T1中断服务，P1.0位取反RETI在T1定时中断服务程序IT1P中，省去了T1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。,例6-4利用T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100个数，将P1.0取反。本例是方式2计数模式的应用。（1）选择工作方式外部信号由T1(P3.5)脚输入,每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将P1.0取反一次。T1方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时，TMOD的低4位可任取，但不能使T0进入方式3，这里取全0。（2）计算T1的初值X=28-100=156=9CH因此，TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH,（3）程序设计ORG0000HLJMPMAINORG001BH；T1中断服务程序入口CPLP1.0；P1.0位取反RETIORG0100HMAIN:MOVTMOD,#60H；设T1为方式2计数MOVTL0,#9CH；T0置初值MOVTH0,#9CHSETBTR1；启动T1HERE:AJMPHERE,6.4.3方式3的应用T0方式3时，TL0和TH0被分成两个独立的8位定时器/计数器。其中，TL0：8位定时器/计数器；TH0：8位定时器。当T1作串行口波特率发生器时，T0才设置为方式3。例6-5假设某89C51应用系统的两个外中断源已被占用，设置T1工作在方式2，作波特率发生器用。现要求增加一个外部中断源，并控制P1.0引脚输出一个5kHz的方波。设系统时钟为6MHz。,（1）选择工作方式TL0为方式3计数，把T0引脚（P3.4）作附加的外中断输入端，TL0初值设为0FFH，当检测到T0引脚电平出现负跳变时，TL0溢出，申请中断，这相当于跳沿触发的外部中断源。TH0为8位方式3定时，控制P1.0输出5kHz的方波信号。如图6-15所示。（2）初值计算TL0的初值设为0FFH。5kHz的方波的周期为200s，TH0的定时时间为100s。TH0初值X计算如下：(28-X)210-6=110-4X=28-100=156=9CH,（3）程序设计ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中断入口LJMPTL0INT；跳T0(TL0)中断服务程序ORG001BH；在T0方式3时，TH0占用T1的中断LJMPTH0INT；跳TH0中断服务程序ORG0100HMAIN：MOVTMOD,#27H；TL0方式3计数,TH0定时，T1方式2；定时（波特率发生器）MOVTL0,#0FFH；置TL0初值MOVTH0,#9CH；置TH0初值MOVTL1,#dataL；data为波特率常数MOVTH1,#dataHMOVTCON,#55H；允许T0中断MOVIE,#9FH；启动T1中断处理TL0INT：MOVTL0,#0FFH；TL0中断服务程序；TL0重新装入初值中断处理TH0INT：MOVTH0,#9CH；TH0中断服务程序，TH0重新装入初值CPLP1.0；P1.0位取反输出RETI,6.4.4实时时钟的设计1实时时钟实现的基本思想如何获得1秒的定时，可把定时时间定为100ms，采用中断方式进行溢出次数的累计，计满10次，即得到秒计时。片内RAM中规定3个单元作为秒、分、时单元，具体安排如下：42H：“秒”单元；41H：“分”单元；40H：“时”单元从秒到分，从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。2程序设计（1）主程序的设计流程如图6-17所示。,（2）中断服务程序的设计中断服务程序主要功能是实现秒、分、时的计时处理。参考程序略。,图6-17,图6-18,6.4.5定时器/计数器作为外部中断源的使用方法定时器/计数器选择为计数器模式时，定时器/计数器T0（或T1）设置为方式2（自动恢复常数方式）计数工作模式，计数器TH0、TL0初值均为0FFH，并允许T0中断，总中断开放。当T0引脚上发生负跳变时，T0（或T1）计数器溢出，TF0（或TF1）置“1”，发出中断请求。利用这一特性，可以把T0（或T1）引脚作为外部中断请求输入引脚，而溢出标志TF0（或TF1）可作为外部中断请求标志。初始化程序：ORG0000HAJMPIINI;跳到初始化程序,IINI:MOVTMOD,#06H;设置T0为方式2MOVTL0,#0FFH;给计数器设置初值MOVTH0,#0FFHSETBET0;允许T0中断SETBEA;开中断SETBTR0;启动T0,开始计数当连在P3.4（T0引脚）的外部中断请求输入线上的电平发生负跳变时，TL0加1，产生溢出，TF0置“1”，向CPU发出中断请求，同时TH0的内容0FFH送TL0，即TL0恢复初值0FFH，这样，P3.4脚相当于一个跳沿触发的外部中断请求源输入端。对P3.5也可做类似的处理。,6.4.6运行中读定时器/计数器在读取运行中的定时器/计数器时，需注意：若恰好出现TLx溢出向THx进位的情况，则读得的（TLx）值就完全不对。同样，先读（THX）再读（TLX）也可能出错。方法：先读（THx），后读（TLx），再读（THx）。若两次读得（THx）相同，则读的内容正确。若前后两次读的（THx）有变化，则再重复上述过程，若重复读得的内容相同，就应是正确的。下面是有关的程序，读得的（TH0）和（TL0）放置在R1和R0内。RDTIME:MOVA,TH0；读（TH0）MOVR0,TL0；读（TL0）CJNEA,TH0,RDTIME；比较2次读得的（TH0）；不相等则重复读MOVR1,A；（TH0）送入R1中RET,定时/计数器的初始化编程及应用(C51),一定时/计数器的编程,MCS-51单片机定时/计数器初始化过程如下：1根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。2根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。3根据需要开放定时/计数器中断（后面须编写中断服务程序）。4设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。5等待定时/计数时间到，到则执行中断服务程序；如用查询处理则编写查询程序判断溢出标志，溢出标志等于1，则进行相应处理。,二定时/计数器的应用,通常利用定时/计数器来产生周期性的波形。利用定时/计数器产生周期性波形的基本思想是：利用定时/计数器产生周期性的定时，定时时间到则对输出端进行相应的处理。如产生周期性的方波只须定时时间到对输出端取反一次即可。,【例】设系统时钟频率为12MHZ，用定时/计数器T0编程实现从P1.0输出周期为500s的方波。分析：从P1.0输出周期为500s的方波，只须P1.0每250s取反一次则可。当系统时钟为12MHZ，定时/计数器T0工作于方式2时，最大的定时时间为256s，满足250s的定时要求，方式控制字应设定为00000010B（02H）。系统时钟为12MHZ，定时250s，计数值N为250，初值X=256-250=6，则TH0=TL0=06H。,汇编程序：ORG0000HLJMPMAINORG000BH；中断处理程序CPLP1.0RETIORG0100H；主程序MAIN：MOVTMOD，#02HMOVTH0，#06HMOVTL0，#06HSETBEASETBET0SETBTR0SJMP$END,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbitP1_0=P10;voidmain()TMOD=0 x02;TH0=0 x06;TL0=0 x06;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1);voidtime0_int(void)interrupt1/中断服务程序P1_0=!P1_0;,(1)采用中断处理方式的程序：,（2）采用查询方式处理的程序,汇编程序：ORG0000HLJMPMAINORG0100H；主程序MAIN:MOVTMOD,#02HMOVTH0,#06HMOVTL0,#06HSETBTR0LOOP:JBCTF0,NEXT；查询计数溢出SJMPLOOPNEXT:CPLP1.0SJMPLOOPSJMP$END,C语言程序：#include/包含特殊功能寄存器库sbitP1_0=