单片机原理及应用：第5章 定时计数器

1、单片机原理及应用（第五章 定时/计数器）教学内容定时/计数器的结构与功能定时/计数器的控制DATE: 2022/7/17PAGE: 2 一、 定时/计数器的结构与功能 8051单片机内部有两个定时/计数器T0及T1，具有定时和计数两种功能。T0及T1在计数过程中不需要CPU参与，也不影响CPU的其他工作。当计数溢出后，定时/计数器给出中断信号，申请CPU停止当前的工作，去处理预先设定的中断事件。DATE: 2022/7/17PAGE: 3 一、 定时/计数器的结构与功能 1.计数功能计数器用于统计从TO(P3.4)和Tl(P3.5)两个引脚输入脉冲的负跳变数量。负跳变是指前一个机器周期采样为高

2、电平，后一个机器周期为低电平。每输入一个脉冲负跳变，计数器加1。输入脉冲的高电平与低电平至少应保持一个机器周期时间，以确保正确采样，因此输入脉冲的频率最高为单片机内部脉冲频率的一半。如果内部脉冲频率为1 MHZ，则最高计数频率为0.5 MHz。DATE: 2022/7/17PAGE: 4 一、 定时/计数器的结构与功能 2.定时功能定时功能是单片机通过对内部机器脉冲信号计数实现的，计数值乘以机器周期就是相应的时间。例如，如果单片机采用12 MHz的晶振，则机器内部脉冲频率为1 MHz，则机器周期为1us，若共计数1000，则用时为1ms时间。DATE: 2022/7/17PAGE: 5 二、定

3、时/计数器的控制每个定时/计数器都是16位，分别由两个8位专用寄存器组成。低8位记为TL，高8位记为TH，用以存放16位计数初值的低8位和高8位。为控制定时器正常工作，其内部还设有两个8位的特殊寄存器TMOD和TCON。TMOD用于控制定时/计数器的工作方式，TCON用于控制T0和T1的启动与停止，以及保存T0和 T1的溢出和中断标志。TMOD和TCON的内容是通过编程设置的，系统复位时，二者均自动清零。设置定时/计数器的过程是先初始化工作方式寄存器TMOD，并为定时/计数器赋初值,然后通过控制寄存器TCON中的TRO或TRl实现启动或停止。 DATE: 2022/7/17PAGE: 6 二、

4、定时/计数器的控制定时/计数器的控制字1.工作方式寄存器TMOD (Timer mode)工作方式寄存器TMOD用于控制定时/计数器的工作方式和工作模式，长度为一个字节，只能按字节整体赋值，其各位的意义见表5-1。DATE: 2022/7/17PAGE: 7 二、定时/计数器的控制（1）GATE（门控制位）用于设置TO(T1)的启动方式。当GATE=0时，以寄存器TCON中的TRO(TR1)位控制TO(T1)启动或停止。例如，当置TRO为“1”时T0启动，当置TRO为“0”时T0停止。当设置GATE=1时，则TO（Tl)的启动受TRO(TR1)和外部中断信号INT0(INT1)共同控制。例如，

5、只有当置INT0和TRO都为“1”时T0才启动，否则T0停止。DATE: 2022/7/17PAGE: 8 二、定时/计数器的控制（2）CT用于设置TRO(TR1)是工作于计数器或定时器模式。当 CT =0时，TRO(TR1)工作于定时器方式；当CT =1时，TRO(TR1)工作于计数器方式。（3）Ml和M0用于设置TO(T1)的工作方式。当M1=0且M0=0时工作于方式0（13位计数器）；当M1=0且M0=1时工作于方式1（16位计数器）；当M1=1且M0=0时工作于方式2（自重装的8位计数器）；当M1=1且M0=1时工作于方式3（T0为两个独立的8位计数 器，T1无效）。DATE: 202

6、2/7/17PAGE: 9 二、定时/计数器的控制 例5-1：设定时器1为定时工作方式，按方式2工作，定时器0为计数方式，按方式1工作，均由程序单独控制启动和停止，请给出TMOD控制字。解：定时器1做定时器使用则D6=0；按方式2工作则D5=1，D4=0；由程序单独控制启停则 D7=0 。定时器0做计数器使用则D2=1；按方式1工作则D0=0，D1=1；由程序单独控制启停则 D3=0。因此命令字TMOD的值应为00100101B，即25H。DATE: 2022/7/17PAGE: 10 二、定时/计数器的控制2.定时器控制寄存器TCON (Timer controller)TCON也是8位寄存

7、器，与TMOD不同的是它可按位单独赋值,其各位的意义见下表2。DATE: 2022/7/17PAGE: 11 二、定时/计数器的控制低4位用于设置外部中断，高4位用于设置定时/计数器。（1）TRO和TRl分别用于控制T0 和T1的启动或停止。当TRO(TRl)置“1”时，启动定时/计数器；当TRO(TRl)置“0”时，停止定时/计数器。（2）TFO 和TFl分别是T0 和T1的溢出标志位。当定时或计数因达到最大计数容量而产生溢出时，此位由硬件自动置1，当转向中断服务程序时由硬件自动清零，若无中断服务程序则需要由编程进行清0。DATE: 2022/7/17PAGE: 12 二、定时/计数器的控制

8、定时/计数器的工作方式 寄存器TMOD的M1和M0两位的四种组合构成了定时/计数器的四种工作方式。一、方式0和方式1 方式0是13位的定时/计数器，它由TL的低5位和TH的8位构成，方式1是16位的定时/计数器，由 TH的8位和TL的8位构成。方式0和方式1的工作原理基本相同，以下以T0为例进行说明。DATE: 2022/7/17PAGE: 13 二、定时/计数器的控制一、方式0和方式1 方式0是13位的定时/计数器，它由TL的低5位和TH的8位构成，方式1是16位的定时/计数器，由TH的8位和TL的8位构成。方式0和方式1的工作原理基本相同。DATE: 2022/7/17PAGE: 14 二

9、、定时/计数器的控制方式0和方式1的特点：TO启动后，在TL和TH中存储的计数初值基础上进行加“1”计数，直至溢出。溢出时T0寄存器被清零，TF0被置位，并申请中断。此后，若TO重新启动，则从零重新开始计数。若希望T0从某一数值开始计数，则应给计数器赋初值。若所需计数长度为N，则计数初值X=2M-N(1N2M)，其中当工作于方式0时，M=13，当工作于方式1时，M=16。在为计数器赋初值时，应将初值拆成高低两部分字节，分别送入TL和TH。DATE: 2022/7/17PAGE: 15 二、定时/计数器的控制实例5-2 欲采用8051单片机控制8个LED同时以1s为周期闪烁，设计电路原理图并编写

10、程序。DATE: 2022/7/17PAGE: 16 设置定时/计数器的过程： 1）先初始化工作方式寄存器TMOD 2)为定时/计数器赋初值 3)通过控制寄存器TCON中的TRO或TRl实现启动或停止。 二、定时/计数器的控制#include / 将8051单片机头文件包含到文件中main(void ) unsigned char counter; /设置无符号字符型变量，存储定时器中断次数。 TMOD=0 x01; /设T0为定时模式，由TR0控制启动和停止，且工作于方式1TH0=(65536-46083)/256; /初始化T0的高8位TL0=(65536-46083)%256; /初始化

11、T0的低8位TF0=0; /初始化定时器溢出标志P0=0 xff; /关闭LED counter=0; /从0开始计数 TR0=1; /启动定时器0 while(1) while(TF0=1) /如果定时器溢出 counter+; /计时次数加1 if(counter=20) /计时时间达到1s P0=P0; / P0所有位取反，使LED闪烁 counter=0; /重新从0开始计数 TH0=(65536-46083)/256; /重新初始化T0的高8位 TL0=(65536-46083)%256; /重新初始化T0的低8位 TF0=0; /重新初始化定时器溢出标志 DATE: 2022/7/

12、17PAGE: 17 二、定时/计数器的控制二、方式2 方式2的特点是能自动加载计数初值。16位计数器被分为两部分，以TL0作为计数器，以TH0作为存储器。初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，由存储器TH0自动给计数器TL0加载计数初值。若所需计数长度为N，则计数初值X=28-N(1N256)。DATE: 2022/7/17PAGE: 18 二、定时/计数器的控制实例5-3 图5-4是产品包装生产线的计数系统，每个产品经过计数装置时由机械杆碰合按键S1一次。当第一次计满一包(5个)则D1亮，计满第二包则D2亮，计满第八包则D1D8全亮，八包包装成一箱，此后重复以上过程。

13、编写程序实现此功能。DATE: 2022/7/17PAGE: 19 二、定时/计数器的控制解：程序如下：#include / 包含51单片机寄存器定义的头文件unsigned char counter; /计数初值main(void ) TMOD=0 x60; /使用T1的工作方式2TH1=256-5; / T1的高8位赋初值TL1=256-5; / T1的低8位赋初值 counter=0; TR1=1; /启动T1while(1) while(TF1=1) /如果计满 TF1=0; /计数器溢出后，将TF1清0 counter+; /计数加1DATE: 2022/7/17PAGE: 20 二

14、、定时/计数器的控制 switch (counter) /检查中断计数值 case 1: P0=0 xfe; break; /则第1个灯亮 case 2: P0=0 xfd; break; /第2个灯亮 case 3: P0=0 xfb; break; /第3个灯亮 case 4: P0=0 xf7; break; /第4个灯亮 case 5: P0=0 xef; break; /第5个灯亮 case 6: P0=0 xdf; break; /第6个灯亮 case 7: P0=0 xbf; break; /第7个灯亮 case 8: P0=0 x00; counter=0; break; /8个灯全亮 DATE: 2022/7/17PAGE: 21 二、定时/计数器的控制四、方式3 TO被拆成两个独立的8位计数器TLO和THO，TL0独占T0的各控制位、引脚和中断源，既可以用作定时器也可作计数器。TH0只能作为定时器使用，且需要占用T1的控制位TR1和TF1实现启停和中断。DA