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/计数器控制存放器的名称及设置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

2、心是计数器，根本功能是加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。INT1 iNT0(P3.3)(P3.2)T1 (P 3.5)TO (P 3.4)CPU定时器1(8DH)TH 14 TL1(8BHJ(8CH)(8AHj卜TH 0TL0»-7(70定时器0工

3、作 方 式|代4£Lf动007潘出 L作方式TCO N (88rt)TMO D (89H8051定时器/计数器逻辑结构图(二)定时/计数器的控制存放器1.定时/计数器控制存放器 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INTO中断标志INTO触发方式位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H各位含义如下：(1) TC0N.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

4、断效劳程序后，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。TC0N.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。TC0N.5 TF0 :定时器0溢出标志位。其功能及操作情况同TF1。TC0N.4 TR0 :定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。2.定时/计数器工作方式控制存放器 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/疋时方式选

5、择工作方式选择门控位十数/疋时方式选择工作方式选择GC / TM1M0GC / TM1M0M1M0 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 T0C/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/T

6、R1=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1.工作方式013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。【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：8192X 1七=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 ,那么定时器1的初值为X = M -计数值=8192 - 5000 =

7、 3192 = C78H = 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 = = 6318H，即：TH1 = 63H , TL1 = 18H，又因采用方式 0 定时，故 TMOD =00H。可编得 1s延时子程序如下DELAYMOVR3, #200;置5 ms计数循环初值MOVTMOD , #00H；设定时器1为方式0MOVTH1 , #63H;置定时器初值MOVTL1 , #18HSETBTR1;启动T1LP1 :JBC TF1 , LP2 ;杳询计数溢出SJMPLP1;未到5 ms继续计数LP2 :MOVTH1 , #63H重新置定时器初值

8、MOVTL1 , #18HDJNZR3, LP1;未到1s继续循环RET；返回主程序2.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。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 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:ORG0000HCONT :MOVR2, #07HMOVA , #0FEHNEXT :MOVP1 , AACALLDELAYRLADJNZR2, NEXTMOVR2, #07HNEXT1 :MOVP1 , ARRAACALLDE

9、LAYDJNZR2, NEXT1SJMPCONTDELAY :MOVR3, #14H;置50 ms计数循环初值MOV TMOD , #10H;设定时器1为方式1MOV TH11 , #3CH;置定时器初值MOVTL1 , #0B0HSETBTR1;启动定时器1LP1 :JBC TF1,LP2;杳询计数溢出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1s继续循环RET;返回主程序END3. 工作方式28位计数器，仅用 TLO计数，最大计数值为 28= 256，计满溢出后，一方面使溢出标志TFO

10、 = 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：256 X 1七=256七，为实现1 s延时，可选择定时时间为 250s,再循环4000次。定时时间选定后，可确定计数值为250 ,那么定时器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 :MOVR5，#28H;置25 ms计数循环初

11、值MOVR6，#64H;置250七计数循环初值MOVTMOD，#20H;置疋时器1为方式2MOVTH1，#06H;置定时器初值MOVTL1，#06HSETBTR1;启动定时器LP1 :JBC TF1，LP2;杳询计数溢出SJMPLP1;无溢出那么继续计数LP2 :DJNZR6，LP1;未到25 ms继续循环MOVR6，#64HDJNZR5，LP1;未到1s继续循环RET4.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原有的控制存放器资源：TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,组成一个8位的定时/

12、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。【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250s； 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

13、次便可得到1 s的延时。由上述分析可知，TH0计数初值为MOVR3, #14HMOVTMOD , #07HMOVTH0 , #06HMOVTL0 , #38HSETBTR0SETBTR1LP1 :JBCTF1, LP2SJMPLP1LP2 :MOVTH0 , #06HCLRP3.4NOPNOPSETBP3.4JBCTF0, LP3SJMPLP1LP3:MOVTL0,#38HDJNZR3 , LP1RETX= (256 -250 ) = 6 = 06HTLO计数初值为X = (256 - 200 ) = 56 = 38HTMOD = 00000111B = 07H可编得1s延时子程序如下：DEL

14、AY :;置100 ms计数循环初值 ；置定时器0为方式3计数；置TH0初值；置TL0初值;启动TL0;启动TH0;查询TH0计数溢出;未到500继续计数;重置TH0初值；T0引脚产生负跳变；负跳变持续；T0引脚恢复高电平;查询TH0计数溢出100 ms未到继续计数;重置TL0初值；未到1s继续循环(四卜定时/计数器的应用1定时器/计数器初始化的主要内容(1) 选择工作方式：通过对方式存放器(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：定时时间T初

15、值二机周时间TMOD进行设置其中：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=12MH z时，1机周=1昨；fosc=6MH z时,1机周=2占。【例】 晶振6MHz，要求定时0.5mS,试分别求出TO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0：213 500 £/2 启8192-250=7942=1F06H ,1F06H 化成二进制：1F06H=0001 1111 0000 0110B =00011111000 00110 B其中：低 5 位 00110 前

16、添加 3 位 000 送入 TLO, TL0=000 00110B=06H;高 8 位 11111000B 送入TH0TH0=11111000B=F8H。工作方式1:16T0 初值=2 -500 ? S/2 虫=65536 - 250=65286=FF06HTH0=FFH ; TL0=06H 。工作方式2:8T0 初值=2 -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

17、算定时初值比拟麻烦，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/计数器中断效劳程序注意是否需要重装定时初值，假设需要连续反复使用原定时时间，且未工作在方式2,那么应在中断效劳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400的脉冲方波， fosc

18、=12MHZ。解：计算定时初值T1 初值=28-200 Js/Vls=256 - 200=56=38HTH1=38H ; TL仁38H设置TMOD :Q Q 10 0000 B=20HT0控制位，与T1无关T1方式2定时T1器T1启动与INT1 编制程序如下ORG0000H;复位地址LJMPMAIN;转主程序ORG001BH;T1中断入口地址LJMPIT1;转T1中断效劳程序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,#00001000B；置T1高优先级MOVIE,#0F

19、FH；全部开中SETBTR1；T1运行SJMP$；等待T1中断ORG0200H；T1中断效劳程序首地IT1:CPLP1.0；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，按以下要求分别修改程序： 脉冲方波从P3.0输出； fosc=6MHz ； 脉冲方波脉宽为100 As ； 用定时/计数器TO ；【例】晶振12MHZ，参阅图5-15,要求利用定时器，TO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，亮机周1(,TO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

20、=216 -50000 七 1 七=65536 - 50000=15536=3CB0HTH0=3CH ； 设置TMOD :TL0=B0H 。ORG0000H;复位地址LJMPMAIN；转主程序ORG000BH;T0中断入口地址LJMPIT0;转T0中断效劳程序ORG0100H；主程序首地址MAIN:MOVTMOD,#0 伯；置T0定时器方式1MOVTH0,#3CH置T0初值50mSMOVTL0,#0B0HMOVIE,#10000010B;T0开中MOVR7,#0AH;置500mS计数器初值SETBTR0;T0运行SJMP$；等待中断;T0中断效劳程序首地址ORG 0200H0000 0 0 01 B = 01HP1.7to80C51LEDg0 5-L5秒闪烁电路编制程序如下 TO方式1 TOMOV TH0,#3CH連置TO初值50ms;判断500ms到否？ ;500ms至农 输出取MOV TL0,#0B0HDJNZ R7,GORETCPL P1.7MOV R7,#0AH反GORErRETI;恢复500ms计数器初值【例】用单片机定时器/计数器设计一个秒表，由 P1 口连接的LE