MCS-51单片机的定时器计数器

一、MCS-51单片机定时器计数器组成：定时器/计数器0(T0)：16位的加计数器定时器/计数器1(T1)：16位的加计数器二、定时器/计数器的功能对外部输入信号的计数功能。定时器/计数器0(T0）的外来脉冲输入端为P3.4；定时器/计数器1(T1）的外来脉冲输入端为P3.5。定时功能。定时器/计数器的定时功能也是通过计数实现的，它的计数脉冲是由单片机的片内振荡器输出经12分频后产生的信号，即为对机器周期计数。,3.3MCS-51单片机的定时器/计数器（一）,MCS-51单片机定时器/计数器逻辑结构图,T1由TH1、TL1构成，字节地址为8DH、8BH,T0由TH0、TL0构成，字节地址为8CH、8AH,TCON则用于控制定时计数器T0和T1的启动和停止计数，同时管理定时器T0和T1的溢出标志等。,特殊功能寄存器TMOD控制定时计数器的工作方式,定时器/计数器的控制主要是通过以下几个寄存器实现的：TCON-定时器/计数器控制寄存器TMOD-定时器/计数器工作方式控制寄存器IE-中断允许控制寄存器,定时器/计数器的控制,TMOD89H,=0定时；=1对外计数。定时：fosc/12=1/（12/fosc）=1/T,计数：脉冲不等间隔。,波形等间隔，次数已定，时间确定即对机器周期进行计数。,左图定时时间为N*T,每个下降沿计数一次确认一次负跳变需两个机器周期，所以，计数频率最高为fosc/24。,TCON88H,TF0、TF1分别是定时、计数器T0、T1的溢出标志位。,（1）定时/计数器的工作方式,M1M0工作模式选择位（编程可决定四种工作模式）0013位定时/计数器模式00116位定时/计数器模式108位定时/计数器（自动重装初值）模式211T08位定时/计数模式311T1停止工作模式3,1）工作方式0,T0的等效逻辑结构,在计数工作方式下，计数器的计数值范围是：18192（2的13方）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（8192-计数初值）晶振周期12或（8192-计数初值）机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同。如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：8192（81921）1/610-612=210-6(s)=2(us)最长定时时间为：(81920)1/610-612=1638410-6(s)=16384(us)。,2）工作方式1,T0的等效逻辑结构,在工作方式1下，计数器的计数值范围是：165536（2的16方）当为定时工作方式1时，定时时间的计算公式为：（65536计数初值）晶振周期12或（65536计数初值）机器周期其时间单位与晶振周期或机器周期相同。如果单片机的晶振选为6.000MHz，则最小定时时间为：65536（655361）1/610-612=210-6(s)=2(us)最长定时时间为：(655360)1/610-612=13107210-6(s)=131072(us)。,3）工作方式2,T0的等效逻辑结构,方式2与方式0、1的区别：工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。工作方式2就具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也有的文献称之为自动重加载工作方式。在这种工作方式中，16位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，不再象方式0和方式1那样需要“人工干预”，由软件重新赋值，而是由预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL0重新加载。方式2在串口通讯时，常用作波特率发生器。,4）工作方式3,如果定时/计数器0工作于工作方式3，那么定时/计数器1的工作方式就因为自己的一些控制位已被定时/计数器0借用，只能工作在方式0、方式1或方式2下，等效电路参见下图：,2.怎样编制计数程序？,首先必须对定时计数器进行初始化，然后再开启定时或计数。简单的总结一下，定时计数器的初始化包括以下内容。,（1）确定工作方式对TMOD赋值；如：任务中的MOVTMOD,#06H指令，设定T0为计数器工作方式。（2）预置定时计数器中计数的初值直接写入TH和TL；如：任务中的MOVTH0,#00H两条指令，设定计数初值。MOVTL0,#00H,（3）根据需要开放定时器/计数器的中断对IE位赋值；（4）启动定时器/计数器；如：任务中的SETBTR0指令初值的计算方法X=M-计数值M是定时器的最大计数值。视工作方式不同而不同。工作方式0：13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13次方，也就是8192次。工作方式1：16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16次方，也就是65536次。工作方式2和工作方式3：都是8位的定时/计数方式，因此，最多可以计到2的8次方，也说是256次。,预置值计算：用最大计数量减去需要的计数次数即可。通过上面的任务，我们掌握了计数程序的编制方法，下面我们再看看定时程序怎样编制。首先我们看一下下面的程序段。MOVTMOD,#01HMOVTL0,#00HMOVTH0,#4CHSETBTR0以上程序是任务一中的定时程序段，它的初始化过程和计数方式类似。,MCS-51单片机的定时器/计数器应用举例：利用定时器/计数器实现固定时间的定时利用定时器/计数器实现对外来信号脉冲的计数利用定时器/计数器实现对外来信号脉冲信号脉宽的测量,MCS-51单片机的定时器/计数器(二）,实例一：定时器/计数器实现固定时间的定时题目：利用T0，使用工作方式0，在单片机的P1.0输出一个周期为2ms，占空比为1:1的方波信号。解：周期为2ms，占空比为1:1的方波信号，只需要利用T0产生定时，每隔1ms将P1.0取反即可。编程步骤：计算TMOD的值由于GATE=0；M1M0=00；C/T=0；所以(TMOD)00H计算初值（单片机振荡频率为12MHZ）所需要的机器周期数:n=(1000us/1us)=1000计数器的初始值：8192-1000=7192所以：(TH0)=0E0H，(TL0)=18H,主程序：,中断程序：,流程图,3：程序清单ORG4000HLJMPMAINORG400BH；T0中断入口地址LJMPSER；中断服务程序MAIN:MOVSP,#50H；开辟堆栈MOVTMOD,#00H；工作方式设置MOVTH0,#0E0H；初始值设置MOVTL0,#18HSETBEA；开中断SETBET0；开T0中断SETBTR0；运行T0HERE:SJMP$；等待中断SER:CPLP1.0；定时到，输出取反MOVTH0,#0E0H；重新加载初战值MOVTL0,#18HRETI；中断返回END,中断程序的主程序和中断服务程序的布局,定时器初始化,开定时器中断,主程序,中断服务程序,实例二：利用方式1定时题目：用定时器T1，使用工作方式1，在单片机的P1.0输出一个周期为2分钟、占空比为1:1的方波信号。解：周期为2分钟，占空比为1:1的方波信号，只需要利用T1产生定时，每隔1分将P1.0取反即可。由于定时器定时时间有限，设定T1的定时为50ms，软件计数1200次，可以实现1分钟定时。编程步骤：1、计算TMOD的值由于：GATE=0；M1、M0=0、1；C/T=0；所以：(TMOD）10、计算初值（单片机的振荡频率为12MHZ）所需要的机器周期数:n=(50000us/1us)=50000计数器的初始值：65536-50000=15536所以：(TH0)=3CH;(TL0)=0B0H,主程序：,中断程序：,流程图,程序清单ORG4000HLJMPMAINORG401BH;T0中断入口地址LJMPSER;中断服务程序MAIN:MOVSP,#50H;开辟堆栈MOVTMOD,#10H;工作方式设置MOVTH1,#3CH;初始值设置MOVTL1,#0B0HSETBEA;开中断SETBET1;开T0中断SETBTR1;运行T0MOV20H，#20MOV21H，#60HERE:SJMP$;等待中断,中断程序的主程序和中断服务程序的布局,定时器初始化,开定时器中断,主程序,计数单元赋初值,SER:MOVTH1,#3CH；初始值重新设置MOVTL1,#0B0HDJNZ20H，NOMOV20H，#20DJNZ21H，NOMOV21H，#60CPLP1.0；定时到，输出取反NO:RETI；中断返回END,中断服务程序,判断中断的次数,思考：能否利用定时器来实现一个电子钟？,注意：此程序的#20和#60这两个立即数后面没有加H表示是十进制数。,要求：每秒的次数用发光管显示出来每秒钟按键的按下次数不超过255次,测量每1秒钟之内的按键按下次数,实现的方法：利用T0计数器对从T0输入的脉冲进行计数，利用T1工作于定时。每定时达到1秒钟，取出计数器的值进行显示。由于每秒钟按键的按下次数不超过255次，所以只需要显示TL0的内容即可。步骤：由于定时器的最大定时时间不能够达到1秒钟，我们设定T1定时100mS，每10次取一次计数值。设定TMOD，TH1，TL1的内容，（fosc)=6MHz所以：（TMOD）=51H（TH1）=3CH（TL1）=0B0H,工作原理,ORG0000HLJMPMAINORG001BHLJMPSERMAIN:MOVTMOD,#51HMOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HMOVTL0,#00HMOVTH0,#00HSETBEASETBTR0SETBTR1SETBET1MOVP1,#00HSJMP$,T0和T1初始化T1定时，T0计数,启动T0计数，T1定时，开T1中断,主程序,中断程序的主程序和中断服务程序的布局,程序清单,SER:CLRTR0CLRTR1MOVTH1,#3CHMOVTL1,#0B0HDJNZR1,#10,LLMOVR1,#10MOVA,TL0MOVP1,AMOVTH0,#00HMOVTL0,#00HLL:SETBTR0SETBTR1RETIEND,关T0和T1重新对T1赋值,判断是否到10次,取值显示清除T0的计数值,开T0和T1，返回,中断程序清单,P3.2,T,测量在(P3.2)端出现的正脉冲宽度,实质：利用门控制位GATE实现对定时器计数器的启/停控制，来测量脉冲宽度。当GATE为1，TR1(TR0)为1时，只有INT1(INT0)引脚输入高电平时，T1(T0)才允许计数。当GATE为0，只要TR1(TR0)为1时，T1(T0）就允许计数。利用GATE=1时的这个功能，可测试INT1(P3.3)和INT0（P3.2)上正脉冲的宽度。,工作原理,流程图：,ORG4000HMOVTMOD,#09H;定时器T0模式1定时MOVTH0,#00H;设定初值MOVTL0,#00H;JBP3.2,$;等待INT1变低SETBTR0;启动T1JNBP3.2,$;等待INT1变高JBP3.2,$;开始计数，等待变低CLRTR0;停止计数MOV30H，TH1;取出T1中的高八位MOV31H，TL1;取出T1中的低八位SJMP$END,对T0进行初始化,T0计数过程,取计数值,程序如下：,本章要求：了解中断源、中断的功能、中断系统的组成与功能、中断优先权管理、中断响应条件、中断响应过程、中断嵌套等基本概念；掌握MCS-51单片机的5个中断源；掌握外部中断的触发方式，与的触发方