第5章MCS51的定时器计数器

1、第第5 5章章 MCS-51MCS-51的定时器的定时器/ /计数器计数器 两个可编程两个可编程的的16bit16bit定时器定时器/ /计数器计数器T1T1、T0T0。两种两种工作模式：工作模式：（1 1）计数器计数器工作模式工作模式（2 2）定时器定时器工作模式工作模式4 4种种工作方式工作方式( (方式方式0-0-方式方式3)3)。5 5. .1 1 定时器定时器/ /计数器的结构计数器的结构TMODTMOD：选择定时器选择定时器/ /计数器计数器T0T0、T1T1的工作模式和工作的工作模式和工作 方式。方式。 TCONTCON：控制控制T0T0、T1T1的启动和停止计数，同时包含了的启

2、动和停止计数，同时包含了 T0T0、T1T1的状态。的状态。 单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0 0。5 5. .1.1 1.1 工作方式控制寄存器工作方式控制寄存器TMODTMOD 0 0：定时器模式。定时器模式。 1 1：计数器模式。计数器模式。5 5. .1.2 1.2 定时器定时器/ /计数器控制寄存器计数器控制寄存器TCONTCON 低低4 4位与外部中断有关，已介绍。高位与外部中断有关，已介绍。高4 4位的功能如下：位的功能如下： (1) TF1(1) TF1、TF0TF0计数溢出标志位计数溢出标志位 (2) TR1 (2) TR1、TR

3、0TR0计数运行控制位计数运行控制位 1 1：启动定时器启动定时器/ /计数器工作计数器工作 0 0：停止定时器停止定时器/ /计数器工作计数器工作 5 5. .2.2 2.2 方式方式1 1 M1 M1、M0M0= =0101，1616位位的计数器。的计数器。 5 5. .2.3 2.3 方式方式2 2 计数满后自动装入计数初值计数满后自动装入计数初值。 M1M1、M0=M0=10 10 ，等效框图如下：，等效框图如下： TLXTLX作为常数缓冲器作为常数缓冲器，当，当TLXTLX计数溢出时，在置计数溢出时，在置“1 1”溢出标志溢出标志TFXTFX的同时，还的同时，还自动的将自动的将THX

4、THX中的初值送至中的初值送至TLXTLX，使使TLXTLX从初值开始重新计数。定时器从初值开始重新计数。定时器/ /计数器计数器的方式的方式2 2工作过程如工作过程如图图5 5- -5(5(X=0,1)X=0,1)。省去用户软件中重装初值的程序，精确的定时。省去用户软件中重装初值的程序，精确的定时。5 5. .2.4 2.4 方式方式3 3 增加一个增加一个附加附加的的8 8位定时器位定时器/ /计数器，从而具有计数器，从而具有3 3个定个定时器时器/ /计数器。计数器。2T0工作在方式工作在方式3下下T1的各种工作方式的各种工作方式 当当T1T1用作串行口的波特率发生器时，用作串行口的波特

5、率发生器时， T0T0才工作在方才工作在方式式3 3。T0T0处于方式处于方式3 3时，时， T1T1可定为方式可定为方式0 0、方式、方式1 1和和方式方式2 2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。要中断的场合。（1 1）T1T1工作在方式工作在方式0 0 （2 2） T1T1工作在方式工作在方式1 1 （3 3） T1T1工作在方式工作在方式2 2 5 5. .3 3 定时器定时器/ /计数器对输入信号的要求计数器对输入信号的要求 外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/241/24，例如选用

6、例如选用1212MHzMHz频率的晶体，则可输入频率的晶体，则可输入500500KHzKHz的外的外部脉冲。部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如如图图5 5- -1010所示，图中所示，图中TcyTcy为机器周期。为机器周期。5 5. .4 4 定时器定时器/ /计数器的编程和应用计数器的编程和应用 4 4种工作方式中，方式种工作方式中，方式0 0与方式与方式1 1基本相同，由于方式基本相同，由于方式0 0是为兼容是为兼容MCS-48MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式中，一般不用

7、方式0 0，而采用方式，而采用方式1 1。5 5. .4.1 4.1 方式方式1 1应用应用 例例5 5- -1 1 假设系统时钟频率采用假设系统时钟频率采用6 6MHzMHz，要在要在P1.0P1.0上输出上输出一个周期为一个周期为2 2msms的方波，如图所示。的方波，如图所示。 方波的周期用方波的周期用T0T0来确定，让来确定，让T0T0每隔每隔1 1msms计数溢出计数溢出1 1次，次，既既T0T0每隔每隔1 1msms产生一次中断产生一次中断，CPUCPU相应中断后，在中相应中断后，在中断服务程序中对断服务程序中对P1.0P1.0取反。取反。 (1)(1)计算初值计算初值X X 设初

8、值为设初值为X X，则有则有: :(2(21616- -X)X)2 21010-6-6=1=11010-3-3 2 21616-X=500 X=65036-X=500 X=65036 X X化为化为1616进制，即进制，即X=FE0CH=1111111000001100BX=FE0CH=1111111000001100B。 所以，所以，T0T0的初值为：的初值为： TH0=0FEH TL0=0CHTH0=0FEH TL0=0CH (2) (2)初始化程序设计初始化程序设计 主要是对寄存器主要是对寄存器IPIP、IEIE、TCONTCON、TMODTMOD的相应位进行正的相应位进行正确设置，将计

9、数初值送入定时器中。确设置，将计数初值送入定时器中。 (3)(3)程序设计程序设计 中断服务程序除了完成要求的产生方波这一工作之外，中断服务程序除了完成要求的产生方波这一工作之外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次产生中断作准备。产生中断作准备。 参考程序：参考程序： ORG 0000HORG 0000HRESET: AJMP MAIN RESET: AJMP MAIN ；转主程序转主程序 ORG 000BH ORG 000BH ；T0T0的中断入口的中断入口 AJMP IT0P AJMP IT0P ；转转T0T0中断处理程序中断处理程序I

10、T0PIT0P ORG 0100H ORG 0100HMAIN: MOV SP,#60H MAIN: MOV SP,#60H ；设堆栈指针设堆栈指针 MOV TMOD,#01HMOV TMOD,#01H ；设置设置T0T0为方式为方式1 1 ACALL PT0M0ACALL PT0M0；调用子程序调用子程序PT0M0PT0M0HERE: AJMP HEREHERE: AJMP HERE ；自身跳转自身跳转PT0M0: MOV TL0,#0CHPT0M0: MOV TL0,#0CH；T0T0中断服务程序，中断服务程序，T0T0重新置初值重新置初值 MOV TH0,#0FEH MOV TH0,#0

11、FEH SETB TR0 SETB TR0 ；启动启动T0T0 SETB ET0 SETB ET0 ；允许允许T0T0中断中断 SETB EA SETB EA ；CPUCPU开中断开中断 RETRETITOP: MOV TL0,#0CH ITOP: MOV TL0,#0CH ；T0T0中断服务子程序，中断服务子程序，T0T0置初值置初值 MOV TH0,#0FEHMOV TH0,#0FEH CPL P1.0 CPL P1.0 ；P1.0P1.0的状态取反的状态取反 RETIRETI查询方式的参考程序查询方式的参考程序: : MOV TMOD,#01H MOV TMOD,#01H ；设置设置T0

12、T0为方式为方式1 1 SETB TR0 SETB TR0 ；接通接通T0T0LOOP: MOV TH0,#0FEH LOOP: MOV TH0,#0FEH ；T0T0置初值置初值 MOV TL0,# 0CH MOV TL0,# 0CHLOOP1LOOP1：JNB TF0,LOOP1 JNB TF0,LOOP1 ；查询查询TF0TF0标志标志 CLR TR0 CLR TR0 ；T0T0溢出，关闭溢出，关闭T0T0 CPL P1.0 CPL P1.0 ；P1.0P1.0的状态求反的状态求反 SJMP LOOP SJMP LOOP例例5 5- -2 2 假设假设系统时钟为系统时钟为6 6MHzMH

13、z，编写定时器编写定时器T0T0产生产生1 1秒秒定时的程序。定时的程序。（1 1）T0T0工作方式的确定工作方式的确定因定时时间较长，采用哪一种工作方式？因定时时间较长，采用哪一种工作方式？由各种工作方式的特性，可计算出：由各种工作方式的特性，可计算出： 方式方式0 0最长可定时最长可定时16.38416.384msms; ; 方式方式1 1最长可定时最长可定时131.072131.072ms;ms; 方式方式2 2最长可定时最长可定时512512 s s。选方式选方式1 1，每隔，每隔100100msms中断一次，中断中断一次，中断1010次为次为1 1s s。 （2 2）计算计数初值）计

14、算计数初值因为：因为：(2(21616- -X)X)2 21010-6 -6 = 10= 10-1-1所以：所以：X=15536=3CB0HX=15536=3CB0H因此：因此：TH0=3CHTH0=3CH，TL0=B0H TL0=B0H （3 3）1010次计数的实现次计数的实现对于中断对于中断1010次计数，可使次计数，可使T0T0工作在计数方式，也可工作在计数方式，也可用循环程序的方法实现。本例采用循环程序法。用循环程序的方法实现。本例采用循环程序法。（4 4）程序设计）程序设计 参考程序参考程序 : : ORG 0000HORG 0000HRESETRESET： LJMP MAIN L

15、JMP MAIN ；上电，转主程序入口上电，转主程序入口MAINMAIN ORG 000BHORG 000BH ；T0T0的中断入口的中断入口 LJMP IT0PLJMP IT0P；转转T0T0中断处理程序中断处理程序IT0PIT0P ORG 1000HORG 1000H MAIN MAIN： MOV SP,#60H MOV SP,#60H；设堆栈指针设堆栈指针 MOV B,#0AH MOV B,#0AH ；设循环次数设循环次数1010次次 MOV TMOD,#01H MOV TMOD,#01H ；设设T0T0工作在方式工作在方式1 1 MOV TL0,#0B0H MOV TL0,#0B0H

16、；给给T0T0设初值设初值 MOV TH0,#3CHMOV TH0,#3CH SETB TR0 SETB TR0 ；启动启动T0T0 SETB ET0 SETB ET0 ；允许允许T0T0中断中断 SETB EA SETB EA ；CPUCPU开放中断开放中断 HERE HERE： SJMP HERE SJMP HERE ；等待中断等待中断 ITOPITOP： MOV TL0,#0B0H MOV TL0,#0B0H ；T0T0中断子程序，重装初值中断子程序，重装初值 MOV TH0,#3CH MOV TH0,#3CH ； DJNZ B DJNZ B，LOOPLOOP CLR TR0 CLR T

17、R0 ；1s1s定时时间到，停止定时时间到，停止T0T0工作工作 LOOP LOOP： RETI RETI 5 5. .4.2 4.2 方式方式2 2的应用的应用省去程序中重装初值的指令，并可产生相当精确的定时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。时间。 例例5 5- -3 3 当当T0T0（P3.4P3.4）引脚上发生负跳变时，从引脚上发生负跳变时，从P1.0P1.0引脚引脚上输出一个周期为上输出一个周期为1 1msms的方波的方波, ,如图所示。（系统时钟如图所示。（系统时钟为为6 6MHzMHz）（1 1）工作方式选择）工作方式选择T0T0为方式为方式1 1计数，初值计数

18、，初值 0 0FFFFHFFFFH，即外部计数输入端即外部计数输入端T0T0（P3.4P3.4）发生一次负跳变时，发生一次负跳变时，T0T0加加1 1且溢出，溢出标且溢出，溢出标志志TF0TF0置置“1 1”，发中断请求。在进入，发中断请求。在进入T0T0中断程序后，中断程序后，把把F0F0标志置标志置“1 1”，说明，说明T0T0引脚上已接收了负跳变信引脚上已接收了负跳变信号。号。T1T1定义为方式定义为方式2 2定时。在定时。在T0T0引脚产生一次负跳变引脚产生一次负跳变后，后，启动启动T1T1每每500500 s s产生一次中断，在中断服务程序中对产生一次中断，在中断服务程序中对P1.0

19、P1.0求反，使求反，使P1.0P1.0产生周期产生周期1 1msms的方波。的方波。（2 2）计算）计算T1T1初值初值设设T1T1的初值为的初值为X X：则则 (2(28 8- -X)X)2 21010-6-6=5=51010-4-4 X=2 X=28 8-250=6=06H-250=6=06H（3 3）程序设计程序设计 ORG 0000H ORG 0000H RESET: LJMP MAIN RESET: LJMP MAIN ；复位入口转主程序复位入口转主程序 ORG 000BHORG 000BH JMP IT0P JMP IT0P ；转转T0T0中断服务程序中断服务程序 ORG 001

20、BHORG 001BH LJMP IT1P LJMP IT1P ；转转T1T1中断服务程序中断服务程序 ORG 0100HORG 0100HMAIN: MOV SP,#60HMAIN: MOV SP,#60H ACALL PT0M2 ACALL PT0M2 ；调用对调用对T0T0，T1T1初始化子程序初始化子程序LOOP: MOV C,F0 LOOP: MOV C,F0 ；T0T0产生过中断了吗，产生过产生过中断了吗，产生过 中断，则中断，则F0=1F0=1 JNC LOOP JNC LOOP；T0T0没有产生过中断，则跳到没有产生过中断，则跳到 LOOPLOOP，等待等待T0T0中断中断 S

21、ETB TR1 SETB TR1 ；启动启动T1T1 SETB ET1 SETB ET1 ；允许允许T1T1中断中断HERE: AJMP HEREHERE: AJMP HERE PT0M2: MOV TMOD,#26H PT0M2: MOV TMOD,#26H ；初始化，初始化，T1T1为方式为方式2 2定定 时，时，T0T0为方式为方式1 1计数计数 MOV TL0,#0FFH MOV TL0,#0FFH ；T0T0置初值置初值 MOV TH0,#0FFHMOV TH0,#0FFH SETB TR0 SETB TR0 ；启动启动T0T0 SETB ET0 SETB ET0 ；允许允许T0T0

22、中断中断 MOV TL1,#06H MOV TL1,#06H ；T1T1置初值置初值 MOV TH1,#06HMOV TH1,#06H CLR F0 CLR F0；把把T0T0已发生中断标志已发生中断标志F0F0清清0 0 SETB EASETB EA RETRET IT0P: CLR TR0 IT0P: CLR TR0 ；T0T0中断服务程序，停止中断服务程序，停止T0T0计数计数 SETB F0 SETB F0 ；建立产生中断标志建立产生中断标志 RETIRETIIT1P: CPL P1.0IT1P: CPL P1.0；T1T1中断服务，中断服务，P1.0P1.0位取反位取反 RETI R

23、ETI在在T1T1定时中断服务程序定时中断服务程序IT1PIT1P中，省去了中，省去了T1T1中断服务程中断服务程序中重新装入初值序中重新装入初值0606H H的指令。的指令。 例例5 5- -4 4 利用利用T1T1的方式的方式2 2对外部信号计数，对外部信号计数，要求每计满要求每计满100100个数，将个数，将P1.0P1.0取反。取反。 本例是本例是方式方式2 2计数模式计数模式的应用。的应用。（1 1）选择工作方式）选择工作方式 外部信号由外部信号由T1(P3.5)T1(P3.5) 脚输入脚输入, ,每发生一次负跳变计数每发生一次负跳变计数器加器加1 1，每输入，每输入100100个脉

24、冲，计数器产生溢出中断，个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将在中断服务程序中将P1.0P1.0取反一次。取反一次。T1 T1 方式方式2 2的控制字为的控制字为TMOD=60HTMOD=60H。不使用不使用T0T0时，时，TMODTMOD的的低低4 4位可任取，但不能使位可任取，但不能使T0T0进入方式进入方式3 3，这里取全，这里取全0 0。（2 2）计算）计算T1T1的初值的初值X=2X=28 8-100=156=9CH-100=156=9CH 因此，因此，TL1TL1的初值为的初值为9 9CHCH，重装初值寄存器重装初值寄存器TH1=9CHTH1=9CH（3 3）程序设计程序设

25、计 ORG 0000HORG 0000HLJMP MAINLJMP MAINORG 001BHORG 001BH；T1T1中断服务程序入口中断服务程序入口 CPL P1.0CPL P1.0；P1.0P1.0位取反位取反 RETIRETI ORG 0100HORG 0100H MAIN: MAIN:MOV TMOD,#60H MOV TMOD,#60H ；设设T1T1为方式为方式2 2计数计数 MOV TL0,#9CH MOV TL0,#9CH ；T0T0置初值置初值 MOV TH0,#9CH MOV TH0,#9CH SETB TR1SETB TR1 ；启动启动T1T1 HERE: HERE:

26、 AJMP HEREAJMP HERE5 5. .4.3 4.3 方式方式3 3的应用的应用T0 T0 方式方式3 3时，时，TL0TL0和和TH0TH0被分成两个独立的被分成两个独立的8 8位定时器位定时器/ /计数器。其中，计数器。其中，TL0TL0：8 8位定时器位定时器/ /计数器；计数器； TH0 TH0：8 8位定时器。位定时器。 当当T1T1作串行口波特率发生器时，作串行口波特率发生器时，T0T0才设置为方式才设置为方式3 3。例例5 5- -5 5 假设某假设某MCS-51MCS-51应用系统的两个外中断源已被占应用系统的两个外中断源已被占用，设置用，设置T1T1工作在方式工作

27、在方式2 2，作波特率发生器用。现要，作波特率发生器用。现要求增加一个外部中断源，并控制求增加一个外部中断源，并控制P1.0P1.0引脚输出一个引脚输出一个5 5kHzkHz的方波。设系统时钟为的方波。设系统时钟为6 6MHzMHz。（1 1）选择工作方式）选择工作方式TL0TL0为方式为方式3 3计数计数，把，把T0T0引脚（引脚（P3.4P3.4）作附加的外中断作附加的外中断输入端，输入端，TL0TL0初值设为初值设为0 0FFHFFH，当检测到当检测到T0T0引脚电平出引脚电平出现负跳变时，现负跳变时，TL0TL0溢出，申请中断，这相当于跳沿触溢出，申请中断，这相当于跳沿触发的外部中断源

28、。发的外部中断源。TH0TH0为为8 8位方式位方式3 3定时定时，控制，控制P1.0P1.0输出输出5 5kHzkHz的方波信号。的方波信号。如图所示。如图所示。（2 2）初值计算）初值计算TL0TL0的初值设为的初值设为0 0FFHFFH。5kHz5kHz的方波的周期为的方波的周期为200200 s s，TH0TH0的定时时间为的定时时间为100100 s s。TH0TH0初值初值X X计算如下：计算如下： (2(28 8- -X)X)2 21010-6-6=1=11010-4-4 X=2 X=28 8-100=156=9CH-100=156=9CH（3 3）程序设计）程序设计 ORG 0

29、000HORG 0000H LJMP MAIN LJMP MAIN ORG 000BHORG 000BH ；T0T0中断入口中断入口 LJMP TL0INTLJMP TL0INT；跳跳T0T0中断服务程序中断服务程序 ORG 001BHORG 001BH ；在在T1T1方式方式3 3时，时，TH0TH0占用占用T1T1的中断的中断 LJMP TH0INT LJMP TH0INT；跳跳TH0TH0中断服务程序中断服务程序 ORG 0100HORG 0100HMAINMAIN：MOV TMOD,#27H MOV TMOD,#27H ；T0T0方式方式3 3计数，计数，T1T1方式方式2 2定定 时

30、时 MOV TL0,#0FFH MOV TL0,#0FFH ；置置TL0TL0初值初值 MOV TH0,#9CH MOV TH0,#9CH ；置；置TH0TH0初值初值 MOV TL1,#dataL MOV TL1,#dataL ；datadata为波特率常数为波特率常数 MOV TH1,#dataHMOV TH1,#dataH MOV TCON,#55H MOV TCON,#55H；允许允许T0T0中断中断 MOV IE,#9FHMOV IE,#9FH ；启动启动T1T1 TL0INTTL0INT：MOV TL0,#0FFH MOV TL0,#0FFH ；TL0TL0中断服务程序，中断服务程序， TL0TL0重新装入初值重新装入初值 中断处理中断处理 TH0INTTH0INT：MOV TH0,#9CHMOV TH0,#9CH ；TH0TH0中断服务程序，中断服务程序，TH0TH0重重新装入初值新装入初值 CPL P1.0CPL P1.0 ；P1.0P1.0位取反输出位取反输出 RETI RETI 如何获得如何获得1 1秒的定时，秒的定时，可