合肥工业大学单片机鲁昌华第五章

1、第第5章章 MCS-51的定时器的定时器/计数器计数器 5.1 定时器定时器/计数器的结构计数器的结构 5.2 定时器定时器/计数器的工作原理计数器的工作原理 5.3 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制 5.4 定时器定时器/计数器的工作方式计数器的工作方式 5.5 定时器定时器/计数器的精度计数器的精度 5.6 定时器定时器/计数器的程序设计及应用实例计数器的程序设计及应用实例5.1 定时器定时器/ /计数器的结构计数器的结构图图5-1 定时器定时器/计数器结构图计数器结构图特殊功能寄存器特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1、TMOD、TCON5.2 定时器定时器/ /计数器的工

2、作原理计数器的工作原理 两个16位的定时/计数器T0(TH0TL0)和T1 (TH1TL1)，基本工作原理是加1计数，即对指定的脉冲信号进行加1操作，直到出现溢出。 (1)定时器，对机器周期加1计数，因此，计数周期固定为12/ (2)计数器，对单片机外部输入的脉冲信号加1计数，T0(P3.4)，T1(P3.5) OSCf5.3 定时器定时器/计数器的控制计数器的控制5.3.1 定时器定时器/计数器方式控制寄存器计数器方式控制寄存器TMOD TMOD用于控制定时器/汁数器的工作模式及工作方式，其字节地址为80H，格式如下。其中，低4位用于决定T0的工作方式，高4位用于决定T1的工作方式。1、M1

3、和M0工作方式控制位M0和和M1为工作方式控制位，确定为工作方式控制位，确定4种工作方式，如种工作方式，如表表5-1所示。所示。定时器/计数器方式选择位 =0，定时方式，对机器周期进行计数； =1，计数方式，对外部信号进行计数，外部信号接至T0（P3.4）或T1（P3.5）引脚。3、GATE门控位 GATE=0时，只要用软件使TR0（或TR1）置1就能启动定时器T0（或T1）； GATE=1时，只有在INT0（或INT1）引脚为高电平的情况下，且由软件使TR0（或TR1）置1时，才能启动定时器T0（或T1）工作CT/CT/CT/5.3.2 定时器/计数器的控制寄存器TCON 控制寄存器TCON

4、的位地址是88H，可以对它进行位寻址。其功能：启动:设定好了定时器/计数器的工作方式后，通过设置控制寄存器TCON中的相应位来启动。 (2)停止：要使定时器/计数器停止运行，也通过设置TCON中的相应位来实现。 (3)标志：TCON能标明溢出和中断情况。1. TR0:定时器T1运行控制位。可由软件置1（或清零）来启动（或关闭）定时器T0，使定时器T0开始计数。 2. TF0:定时器T0溢出标志位。当定时器T0溢出时，由硬件自动使TF1置1，并向CPU申请中断。CPU响应中断后，自动对TF0清零。TF0也可以用软件查询和清零。3. TR1 :定时器T1运行控制位。功能与TR0 相同。4. TF0

5、 :定时器T0溢出标志位。功能与TF0相同。 IE1：外部中断1请求标志位。 IT1：外部中断1触发方式控制位。 IE0：外部中断0请求标志位。 IT0：外部中断0触发方式控制位。 5.4 定时器/计数器的工作方式5.4.1 工作方式0（M1 M0:00） 定时器/计数器工作在方式0时，16位计数器只用了13位，即THx的高8位和TLx的低5位，组成一个13位定时器/计数器。（x=0或1）图5-2 定时器计数器方式0结构框图 5.4.2 工作方式1 （M1 M0:01） 定时器/计数器工作在方式0时，16位计数器，即THx作为高8位，TLx作为低8位。 图5-3 定时器计数器方式1结构框图5.

6、4.3 工作方式2 （M1 M0:10） 自动重装初值8位计数器。TLx作为8位计数器， THx用作常数寄存器。 TLx计数满产生溢出时，一方面置1溢出标志TFx；另一方面自动将THx中的内容送至TLx ，使8位定时器/计数器从所装初值开始更新开始计数。 图5-4 定时器计数器方式2结构框图5.4.4 工作方式3 （M1 M0:11）将16位的计数器T0分为两个独立的8位计数器TH0和TL0。定时器T1只能工作在方式02，不需中断的场合。 图5-5 定时器计数器方式3结构框图5.5 定时器/计数器的精度 定时: 对机器周期（即12/ fosc ）计数。精度取决于输入脉冲的周期，因此当需要高分辨

7、率的定时时，应尽量选用频率较高的晶振(MCS-51最高为12MHz)。 如：fosc=12MHz时，机器周期1微秒，计数脉冲周期间隔为1微秒，误差为1微秒。 fosc=6MHz时，机器周期2微秒，计数脉冲周期间隔为2微秒，误差为2微秒。 注：在使用中断情况下，如果有其它中断服务正在执行，延迟取决于其它中断服务程序执行的时间。 计数：由于确认一次下跳变要花两个机器周期的时间，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24。且高低电平至少保持一个机器周期Tcy 。 Tcy:一个机器周期 另外，在读取运行中的定时器计数器时，需要加以注意，否则读取的计数值有可能出错。原因是不可能在同一时刻同时

8、读取THx和TLx的内容。 一种解决读错问题的方法是：先读(THx)，后读(TLx)，再读(THx)，若两次读得的(THx)相同，则可确定读得的内容是正确的。 如下面的程序，读得的(TH0)和(TL0)分别放置在R1和R0内。RDTIME: MOV A，TH0 ；读(TH0) MOV R0，TL0 ；读(TL0) CJNE A，TH0，RDTIME ；比较两次读得的(TH0) MOV R1，A RET5.6 定时器/计数器的程序设计及应用使用定时器/计数器时必须计算计数初值。假设T为定时时间，计数器位数为n，系统时钟频率为fosc，计数初值为x，则它们满足下列关系式：T122oscfxn212

9、fnoscxT即 【例5-1】利用定时器T0产生1ms定时。由P1.0输出占空比为1:1的周期为2ms的方波信号。（设时钟频率为6MHZ）。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为6MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=2s t=（-T0初值） 机器周期当t=1ms时，（-T0初值） 2=1 解得：T0初值=7692=1111000001100B 高8位11110000B=0F0H赋给TH0， 低5位01100B=0CH赋给TL0。设计程序 MOV TMOD , #00H；设定T0的工作方式 SETB TR0； 启动T0工作LOOP: MOV TH0 , #0F0H； 给定时器T0送初值 MO

10、V TL0 , #0CH LOOP1: JNB TF0 , $； $为当前指令指针地址 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP【例5-2】 用定时器T0产生25HZ的方波。由P1.0输出此方波（设时钟频率为12MHZ）。25HZ的方波周期为40ms，可用定时器产生20ms的定时，每隔20ms改变一次P1.0的电平，即可得25HZ的方波。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为12MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=1s t=（2 -T0初值） 机器周期当t=20ms时，（-T0初值） 1=20 解得：T0初值=45536=0B1E0H 高8位0B1H赋给TH0， 低8位0E0H

11、赋给TL0。 2.设计程序 MOV TMOD, #01H；设定T0的工作方式1 SETB TR0； 启动T0工作LOOP: MOV TH0, #0B1H；给定时器T0送初值 MOV TL0 , #0E0H LOOP1: JNB TF0, $； $为当前指令指针地址 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP【例5-3】 用定时器T1产生500us的定时。由P1.0输出周期为1ms的方波(设时钟频率为6MHZ)。 1ms的方波，可用定时器产生500us的定时，每隔500us改变一次P1.0的电平。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为6MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=2s t=

12、（2 -T1初值） 机器周期当t= 500us时，（2 -T1初值） 210 =500 10解得：T1初值=06H 06H赋给TL1， 06H同时赋给TH1。 2.设计程序 MOV TMOD , #20H；设定T1的工作方式2 MOV TH1, #06H； 给定时器T1送初值 MOV TL1, #06H SETB TR1； 启动T1工作LOOP: JNB TF1 , $； $为当前指令指针地址 CLR TF1 CPL P1.0 SJMP LOOPT0的中断服务程序：IT0P： MOVTH0，#3CH；T0重新赋值MOVTL0，#0B0HCPLP1.7；P1.7取反作T1的计数脉冲 RETI；中

13、断返回T1的中断服务程序：IT1P： CPLP1.0；P1.0取反输出RETIEND例5.4 由P3.4（T0）引脚输入一个频率小于0.5kHz的低频脉冲信号，要求P3.4每发生一次负跳变时，P1.0输出一个500s的同步负脉冲，同时P1.1输出一个1ms的同步正脉冲。已知晶振频率为fosc=6MHz。解题分析：按题意画出输出信号的波形如图5.12所示。 P1.0 P3.4 P1.1 1ms 1ms 500s 500s 设初态P1.0输出高电平，P1.1输出低电平。设T0以工作方式2计数，计数初值为FFH。当加在引脚T0上的外部脉冲产生由1至0的负跳变时，则使T0计数器加1 而产生溢出，进入中

14、断服务程序。在中断服务程序中，T0改变为以工作方式2定时500s，并且使P1.0输出低电平，P1.1输出高电平。当第一次定时500s到时，定时器溢出后，使P1.0恢复为高电平，T0继续第二次500s定时，产生溢出后，使P1.1恢复为低电平。然后T0又恢复对外部脉冲进行计数，如此循环。 500s定时计数初值： （28-X）210-6=50010-6 求解得：X=06H。主程序：ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中断服务程序入口LJMPIT0PORG0030HMAIN： MOV SP,#60H ；堆栈设置为内部RAM 为60H MOVTMOD，#06H；设置T0工作方式2，计数

15、方式MOVTH0，#0FFH；设置T0计数初值MOVTL0，#0FFHSETBEA；中断总允许SETBET0；定时器0允许中断SETBP1.0；P1.0初态为高电平CLRP1.1；P1.1初态为低电平SETBTR0；启动定时器0SJMP$；等待中断T0的中断服务程序：IT0P： CLRTR0；关闭定时器0MOVTMOD，#02H；设置T0为方式2，定时MOVTH0，#06H；设置T0计数初值MOVTL0，#06HMOVIE，#00H；禁止中断CLRP1.0；P1.0为低电平SETBP1.1；P1.1为高电平SETBTR0；启动定时器0LOOP1：JBCTF0，LP1；第一个500s到否SJMP

16、LOOP1 ；未到等待LP1： SETBP1.0 ；到了P1.0变为高电平LOOP2：JBCTF0，LP2；第二个500s到否SJMPLOOP2LP2： CLRP1.1；到了P1.1变为低电平 CLRTR0；关闭定时器0MOVTMOD，#06H；T0重新设为方式2，计数MOVTH0，#0FFH；T0重新赋初值MOVTL0，#0FFHMOVIE，#82H；定时器0中断允许SETBTR0；启动定时器0RETI；中断返回END 例5.5 利用两个定时器控制一个接P1.0的发光二极管亮1秒、暗1秒，周而复始。已知晶振频率为fosc=6MHz。解题分析：两个定时器中一个用于定时，另一个用于计数。定时的时

17、间到可以输出一个控制信号作为另一个定时器的计数脉冲。线路连接如图5.11所示。 VCC P1.0 8031 P1.7 T1（P3.5） 5.1k 设T0以工作方式1定时100ms，T1以工作方式2计数。当T0定时100 ms时，控制P1.7输出取反，P1.7输出周期为200ms的方波作为T1的计数脉冲，T1计数满溢出控制P1.0取反，所以当T1计满5次，P1.0输出的脉宽为1s的方波。 T0的计数初值：（216-X）210-6=10010-3 求解得：X=3CB0H。 T1的计数初值： 28-5=251=FBH。TMOD寄存器初始化： T0：M1M0=01； C/T=0； GATE=0。 T1：M1M0=10； C/T=1； GATE=0。 因此（TMOD）=61H。主程序：ORG0000HAJMPMAINORG000BH；T0中断服务程序入口AJMPIT0PORG001BH；T1中断服务程序入口AJMPIT1PORG0100HMAIN： CLRP1.7；P1.7初态为低电平MOVTMOD，#61H；设置T0方式