第9讲51单片机定时器计数器系统

1、标题：定时/计数器教学目的与要求：1.理解80C51定时/计数器工作原理2.掌握80C51定时/计数器控制寄存器的名称及设置3.掌握定时/计数器工作方式4.掌握根据不同的工作方式设置定时/计数器的方法授课时数：4教学重点：如何根据定时时间设置定时/计数器的初值及TCON，TMOD教学内容及过程：一、80C51定时/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。(一). 定时/计数器概述 80C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心

2、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。8051定时器/计数器逻辑结构图(二) 定时/计数器的控制寄存器 定时/计数器控制寄存器TCONTCONT1中断标志T1运行标志T0中断标志T0运行标志INT1中断标志INT1触发方式INT0中断标志INT

3、0触发方式位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H各位含义如下：(1) TCON.7 TF1：定时器1溢出标志位。当定时器1计满数产生溢出时，由硬件自动置TF1=1。在中断允许时，向CPU发出定时器1的中断请求，进入中断服务程序后，由硬件自动清0。在中断屏蔽时，TF1可作查询测试用，此时只能由软件清0。(2) TCON.6 TR1：定时器1运行控制位。由软件置1或清0来启动或关闭定时器1。当GATE=1，且为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1即可启动定时器1。(3) TCON.5 TF0：定时器0溢

4、出标志位。其功能及操作情况同TF1。(4) TCON.4 TR0：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。 定时/计数器工作方式控制寄存器TMODTMOD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。高4位控制T1低4位控制T0门控位计数/定时方式选择工作方式选择门控位计数/定时方式选择工作方式选择GC / TM1M0GC / TM1M0 M1M0 工作方式选择位M1M0工作方式功能0 0方式013位计数器0 1方式116位计数器1 0方式2两个8位计数器，初值自动装入1 1方式3两个8位计数器，仅适用T0 C/T 计数/定时方式选择位 C/T=1,计数工作方式,

5、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。(三). 定时/计数器工作方式 工作方式0 13位计数器，由TL0低5位和TH0高 8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。

6、【例1】用定时器1，方式0实现1 s的延时。 解：因方式0采用13位计数器,其最大定时时间为：81921 ms = 8.192 ms，因此，可选择定时时间为5ms，再循环200次。定时时间选定后，再确定计数值为5000，则定时器1的初值为 X = M -计数值= 8192 - 5000 = 3192 = C78H = 00B因13位计数器中TL1的高3位未用，应填写0，TH1占高8位，所以，X的实际填写值应为X = 11000B = 6318H，即：TH1 = 63H，TL1 = 18H，又因采用方式0定时，故TMOD = 00H。 可编得1 s延时子程序如下： DELAY：MOV R3，#2

7、00 ；置5 ms计数循环初值 MOV TMOD，#00H ；设定时器1为方式0 MOV TH1，#63H ；置定时器初值 MOV TL1，#18H SETBTR1 ；启动T1LP1：JBCTF1，LP2 ；查询计数溢出 SJMPLP1 ；未到5 ms继续计数LP2：MOVTH1，#63H ；重新置定时器初值MOVTL1，#18HDJNZR3，LP1 ；未到1 s继续循环RET ；返回主程序 工作方式116位计数器，最大计数值为216 = 65536。【例2】 (1) 要求：信号灯循环显示，时间间隔为1 s。 (2) 方法：用定时器方式1编制1 s的延时程序，实现信号灯的控制。 系统采用12

8、MHz晶振，采用定时器1，方式1定时50ms，用R3做50 ms计数单元，其源程序可设计如下：ORG 0000H CONT： MOVR2，#07H MOVA，#0FEH NEXT：MOVP1，A ACALLDELAY RLA DJNZR2，NEXT MOV R2，#07H NEXT1：MOVP1，ARRA ACALLDELAY DJNZR2，NEXT1 SJMPCONTDELAY：MOV R3，#14H；置50 ms计数循环初值 MOV TMOD，#10H ；设定时器1为方式1 MOV TH1，#3CH；置定时器初值 MOVTL1，#0B0H SETBTR1 ；启动定时器1LP1：JBCTF1

9、，LP2 ；查询计数溢出 SJMPLP1；未到50 ms继续计数LP2：MOVTH1，#3CH ；重新置定时器初值MOVTL1，#0B0HDJNZR3，LP1；未到1 s继续循环 RET；返回主程序END 工作方式2 8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;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。【例3】试用定时器1，方式2实现例1中1 s的延时。 解：因方式2是8位计数器，其最大定时时间为：2561 ms = 256 ms，为实现1

10、s延时，可选择定时时间为250 ms，再循环4000次。定时时间选定后，可确定计数值为250，则定时器1的初值为：X = M -计数值=256 - 250 = 6 = 6H。采用定时器1，方式2工作，因此，TMOD =20H。 可编得1 s延时子程序如下：DELAY：MOV R5，#28H；置25 ms计数循环初值MOV R6，#64H ；置250 ms计数循环初值 MOV TMOD，#20H ；置定时器1为方式2 MOV TH1，#06H ；置定时器初值 MOV TL1，#06H SETBTR1 ；启动定时器LP1：JBCTF1，LP2 ；查询计数溢出 SJMPLP1 ；无溢出则继续计数 L

11、P2：DJNZR6，LP1 ；未到25 ms继续循环 MOVR6，#64H DJNZ R5，LP1 ；未到1 s继续循环 RET 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

12、口波特率发生器。【例4】用定时器0。方式3实现1s的延时。解：根据题意，定时器0中的TH0只能为定时器，定时时间可设为250 ms；TL0设置为计数器，计数值可设为200。TH0计满溢出后，用软件复位的方法使T0（P3.4）引脚产生负跳变，TH0每溢出一次，T0引脚便产生一个负跳变，TL0便计数一次。TL0计满溢出时，延时时间应为50ms，循环20次便可得到1 s的延时。 由上述分析可知，TH0计数初值为 X =（256 - 250）= 6 = 06H TL0 计数初值为 X =（256 - 200）= 56 = 38H TMOD = B = 07H 可编得1 s延时子程序如下：DELAY：M

13、OV R3，#14H ；置100 ms计数循环初值 MOV TMOD，#07H ；置定时器0为方式3计数 MOVTH0，#06H ；置TH0初值 MOVTL0，#38H ；置TL0初值 SETBTR0 ；启动TL0 SETBTR1 ；启动TH0 LP1： JBC TF1，LP2 ；查询TH0计数溢出 SJMP LP1 ；未到500 ms继续计数LP2： MOV TH0，#06H ；重置TH0初值 CLR P3.4 ；T0引脚产生负跳变 NOP ；负跳变持续 NOP SETBP3.4 ；T0引脚恢复高电平 JBC TF0，LP3 ；查询TH0计数溢出 SJMP LP1 ；100 ms未到继续计数

14、LP3: MOV TL0,#38H ；重置TL0初值 DJNZ R3，LP1 ；未到1 s继续循环 RET (四)、定时/计数器的应用 定时器/计数器初始化的主要内容(1) 选择工作方式：通过对方式寄存器TMOD进行设置(2) 给定时器赋初值(3) 根据需要设置中断控制字(4) 启动定时器1. 定时器/计数器初值设定方法(1)根据定时长短，选择工作方式(2)计算定时/计数初值80C51定时/计数初值计算公式：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/fosc，fosc=12MHZ时，1机周=1mS； fo

15、sc=6MHZ 时，1机周=2mS。 【例】 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。解：工作方式0： 213500mS/2mS=8192-250=7942=1F06H，1F06H化成二进制：1F06H=0001 1111 0000 0110B=000 00110 B其中：低5位00110前添加3位000送入TL0，TL0=000 00110B=06H；高8位B送入TH0TH0=B=F8H。 工作方式1： T0初值 =216-500ms/2ms=65536250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。 工作方式2：

16、 T0初值 =28-500ms/2ms=256-250=6 TH0=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。3.定时器/计数器应用步骤 合理选择定时器/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

17、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。【例】试用T1方式2编制程序，在P1.0引脚输出周期为400mS的脉冲方波，已知fosc=12MHZ。解： 计算定时初值 T1初值=28-200ms/1ms=256200=56=38H TH1=38H；TL1=38H 设置TMOD： 0 0 10 0000 B=20H T0控制位，与T1无关 T1方式2 T1定时器 T1启动与 无关 编制程序如下： ORG0000H ;复位地址LJM

18、PMAIN ;转主程序ORG001BH ;T1中断入口地址LJMPIT1 ;转T1中断服务程序 ORG0100H ;主程序首地址MAIN: MOVTMOD,#20H ;置T1定时器方式2MOVTL1,#38H ;置定时初值MOVTH1,#38H ;置定时初值备份MOVIP,#B;置T1高优先级MOVIE,#0FFH ;全部开中SETBTR1 ;T1运行SJMP$ ;等待T1中断 ORG 0200H ;T1中断服务程序首地址IT1: CPL P1.0 ;输出波形取反首地址RETI ;中断返回【课堂练习题】 参照以上例题工作方式2，按下列要求分别修改程序： 脉冲方波从P3.0输出； fosc=6M

19、Hz； 脉冲方波脉宽为100ms； 用定时/计数器T0；【例】已知晶振12MHZ，参阅图5-15,要求利用定时器，T0使图中发光二极管LED进行秒闪烁。 解：发光二极管进行秒闪烁。即一秒钟一亮一暗，亮500ms，暗500 ms。晶振12MHz，每机周1ms，T0方式1最大定时只能65ms余。 取T0定时50ms，计数10次，即可实现500ms定时。 计算定时初值 T0初值 =216-50000ms/1ms =6553650000=15536=3CB0H TH0=3CH；TL0=B0H。 设置TMOD： 0000 0 0 01 B = 01H T0方式1 T0 与 无关 T1控制位 编制程序如下

20、： ORG 0000H ;复位地址LJMP MAIN ;转主程序ORG 000BH ;T0中断入口地址LJMP IT0 ;转T0中断服务程序ORG 0100H ;主程序首地址MAIN:MOV TMOD,#01H;置T0定时器方式1MOV TH0,#3CH ;置T0初值50mSMOV TL0,#0B0H ;MOV IE,#B;T0开中 MOV R7,#0AH ;置500mS计数器初值 SETB TR0 ;T0运行SJMP $ ;等待中断ORG 0200H;T0中断服务程序首地址MOV TH0,#3CH;重置T0初值50msMOV TL0,#0B0H;DJNZ R7,GORET;判断500ms到否？CPL P1.7;500ms到，输出取反MOV R7,#0AH;恢复500ms计数器初值GORET:RETI;中断返回【例】用单片机定时器/计数器设计一个秒表，由P1口连接的LED采用BCD码显示，发光二极管亮表示0，暗表示1。计满60 s后从头开始，依次循环。解：定时器0