chap6 MCS-51的定時計數(shù)器

第6章MCS-51單片機的

定時/計數(shù)器第6章內容：6.1定時/計數(shù)器的結構6.2有關的特殊功能寄存器6.3定時器的4種工作模式6.4定時/計數(shù)器的應用舉例226.1定時/計數(shù)器的結構單片機通常具有2~4個定時/計數(shù)器內部電路為二進制計數(shù)器從單片機引腳輸入時鐘——計數(shù)器，用于累計外部輸入的脈沖個數(shù)，如果輸入時鐘周期固定，也可以用于定時從單片機內部振蕩器輸入時鐘——定時器，用于精確地確定某一段時間間隔336.1定時/計數(shù)器的結構定時器/計數(shù)器的基本概念CPOVF0000

000001010101000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111內部時鐘外部時鐘44MCS-51單片機有2個16位的可編程定時/計數(shù)器定時器0（T0）定時器1（T1）它們既可用做定時器、又可用做計數(shù)器：用于定時控制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。6.1定時/計數(shù)器的結構55微處理器TH1TL17070P3.5(T1)或內部時鐘TH0TL07070P3.4(T0)或內部時鐘TMODTCON16位計數(shù)器T1T0661、定時工作方式定時工作方式是在計數(shù)器的輸入端輸入周期固定的脈沖信號，根據(jù)計數(shù)器中累計的脈沖個數(shù)可計算出所定時間。8051的定時器是對片內振蕩器輸出的時鐘信號經12分頻后的脈沖計數(shù)，即每過一個機器周期使定時器（T0或T1）的數(shù)值加1，直至加滿溢出兩種工作方式772、計數(shù)工作方式對引腳T0(P3.4)和T1(P3.5)來的外部脈沖信號計數(shù)。當輸入脈沖信號產生由高電平至低電平的下降沿時，計數(shù)器的值加1。為了確保某個電平在變化之前至少被采樣一次，要求外部計數(shù)脈沖的高電平與低電平保持時間至少為一個完整的機器周期。兩種工作方式88 無論定時還是計數(shù)工作方式，T0或T1在對內部時鐘或對外部事件計數(shù)時都不占用CPU時間，只有定時器/計數(shù)器計滿產生溢出時才可能中斷CPU的當前操作。兩種工作方式996.2有關的特殊功能寄存器T0的計數(shù)寄存器——TH0、TL0；T1的計數(shù)寄存器——TH1、TL1；與T0、T1有關的SFR除TH0、TL0、TH1、TL1外，還有2個：TMOD工作模式寄存器：定義T0、T1的工作模式及有關功能TCON控制寄存器：存放T0、T1的啟、停、溢出標志和中斷標志1010TMOD—工作模式寄存器（89H）1111M1、M0控制的4種模式M1M0模式說明00013位計數(shù)器

01116位計數(shù)器

102自動裝入8位計數(shù)器

113T0：分成兩個8位計數(shù)器T1：置方式3時停止工作

1212例：設T1為定時方式，按模式2工作

設T0為計數(shù)方式，按模式1工作

請確定模式寄存器TMOD的值：定義模式寄存器TMOD的指令為：

MOVTMOD,#25HTMOD不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令001001011313TCON—控制寄存器（88H）T1溢出標志位當T1計滿溢出時，硬件自動使TF1置1，并且申請中斷。當CPU進入中斷服務程序后，TF1由硬件自動清0;在查詢方式下用軟件清0T1運行控制位當GATE=0時，TR1置1即啟動定時器T1當GATE=1，且INT1為高電平時，TR1置1啟動定時器T1由軟件清0關閉定時器T1146.3定時器的四種工作模式定時器/計數(shù)器有4種工作模式，由TMOD控制。工作模式的特點和用法如下：模式0當M1M0＝00時，為模式0。此時，16位計數(shù)器只用了13位以T1為例，由TH1的8位和TL1的低5位組成一個13位計數(shù)器，TL1高三位未用8位×××TH1TL15位1515T1模式0邏輯電路結構計數(shù)脈沖輸入定時脈沖輸入定時計數(shù)計數(shù)器的輸入信號受到3個信號的控制計數(shù)器啟動/停止選通控制外部中斷信號1616GATE=0：或門輸出1，與門開放TR1=0，斷開，無計數(shù)信號輸入，停止計數(shù)TR1=1，閉合，有計數(shù)信號輸入，啟動計數(shù)GATE=1：必須INT1=1，與門才開，TR1才起作用。GATE的作用是控制是否讓INT1參與控制。加1計數(shù)計滿溢出置位TF11717

定時時間t的計算定時時間t：從初值開始計數(shù)到計滿溢出的時間。計數(shù)初值x：當工作模式和定時時間確定后，由軟件預置。對于模式0，計數(shù)初值為x，時鐘頻率為fosc，則定時時間t為：

t=(213－x)×12/fosc（us）

1818模式1模式1與模式0工作原理完全相同，唯一的區(qū)別是模式1是把T1設置成16位計數(shù)器，由TH1的8位和TL1的8位組成一個16位計數(shù)器若工作于模式1，計數(shù)初值為x，時鐘頻率為fosc，則定時時間t為：t=(216－x)×12/fosc（us）1919模式2可自動恢復計數(shù)初值的8位加1計數(shù)器計數(shù)初值寄存器（由軟件預置）計滿溢出置位TF0每當TL0加滿溢出，則硬件自動從TH0中取出計數(shù)初值裝入TL0若工作于模式2，計數(shù)初值為x，時鐘頻率為fosc，則定時時間t為：

t=(28－x)×12/fosc（us）2020定時/計數(shù)器T0工作模式3TL0就象T0原來的模式0或1，只是長度為8位，其它完全一樣。模式3使得單片機增加了一個獨立的計數(shù)器把T0分成由TH0和TL0兩個獨立的8位計數(shù)器但TH0不同，它借用了T1的TF1和TR1。TH0只能作為定時器使用（固定內部計數(shù)信號輸入），此時TH0控制了T1的中斷這時T1只能工作在方式0~2，且不能用中斷方式21216.4定時/計數(shù)器的應用舉例使用定時器/計數(shù)器前都要對其初始化，主要是設置4個SFR：TMOD－設置工作方式（定時或計數(shù)）、 工作模式等TH1TL1（TH0TL0）－設置計數(shù)初值

TCON－啟動工作若開放定時器的中斷，還要設置：IE、IP－設置定時器中斷的開放/禁止、優(yōu)先級2222定時/計數(shù)器初值的計算t=(2n－x)×12/fosc（us）t－定時時間x－計數(shù)初值fosc－時鐘頻率模式0：213=8192模式1：216=65536模式2：28=25623236.4.1初始化程序舉例例:設時鐘振蕩頻率fosc=6MHz。T1作定時器，以模式1工作，定時時間為10ms；T0作計數(shù)器，以模式2工作，收到一個外部脈沖就溢出中斷。故TMOD=16H24246.4.1初始化程序舉例確定初值x：T1：定時，模式1，定時10ms，fosc=6MHz t=10ms=(216－x)×12/fosc =(216－x)×2（us）

x=60536=EC78H（TH1=0ECH,TL1=78H）T0：計數(shù)，模式2，計數(shù)1次

x+1=28

x=28-1=255=FFH TH0=TL0=0FFH25256.4.1初始化程序舉例初始化程序如下：

MOVTMOD，#16HMOVTL1，#78HMOVTH1，#0ECHMOVTL0，#0FFHMOVTH0，#0FFHSETBTR1 ；啟動T1SETBTR0 ；啟動T0MOVIE,#82H；CPU開中斷，允許T0中斷2626p.99【例6-1】若MSC-51振蕩頻率為12MHz，要求定時100μs，試計算不同模式時的計數(shù)初值。以模式2（8位）為例：

t=(28－x)×12/fosc 100μs=(256－x)×12/12（μs）

x=(256－100）＝156＝9CH思考：振蕩頻率為6MHz,x=?27276.4.2模式0的應用【例6-2】：選擇T0工作于模式0，用于定時1ms，晶振fosc=6MHz，定時初值x為多少？最大定時時間T為多少？并編程實現(xiàn)1ms定時功能。解：T0設為定時模式0,TMOD寄存器中

GATE=0，C/T=0，M1M0=00；T1沒有用到，相關4位可以設置為0000；故TMOD=00H2828【例6-2】(1)計算T0定時1ms的初值x t=（213－x）×12/fosc

1000us=（213－x）×2us X=(213-500）=1111000001100BT0的低5位（TL0）：00001100B=0CHT0的高8位（TH0）：11110000=F0H2929【例6-2】(2)最大定時時間t t=（213－x）×12/fosc

當13位計數(shù)器全為0

（TH0）=00H

（TL0）=00H t=213×2μｓ=16.384ms3030(3)中斷方式下定時1ms的初始化程序

ORG 0000HRESET:AJMP MAIN ；轉主程序

ORG 000BH ；T0中斷程序入口

AJMP T0ISR ；轉中斷程序

ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H ；設堆棧指針

MOV TMOD，#00H MOV TL0,#0CH MOV TH0,#0F0H SETB TR0 ；啟動定時器T0 SETB ET0 ；T0開中斷3131(3)中斷方式下定時1ms的初始化程序

SETB EA ；CPU開中斷HERE:SJMP HERET0ISR:...... ;中斷服務程序32326.4.3模式1的應用【例6-3】設?osc=12MHz，T0工作在模式1，編程利用T0在P1.0引腳上輸出周期為2秒的方波。分析：周期為2s的方波，應輸出1s高電平和1s低電平，即T0工作在定時方式，定時時間1s，每當定時時間到，使P1.0的輸出邏輯取反。解：若T0工作在模式1下，最大定時時間Tmax為:

Tmax=216μｓ=65536μｓ=65.536ms因此必須采用定時和軟件計數(shù)相結合的方法：設定時時間為50ms，在主程序中設置一個初值為20的軟件計數(shù)器（1s＝20×50ms）3333【例6-3】當50ms定時到即中斷請求，進入中斷服務程序，在中斷服務程序中，使軟件計數(shù)器減1，然后判斷是否為零。若為零，定時1s時間到，恢復軟件計數(shù)器初值并改變P1.0引腳電平，然后返回主程序；若不為零，定時1s未到，返回主程序，繼續(xù)定時。重復上述過程，便可在P1.0引腳上得到周期為2秒的方波3434【例6-3】定時50ms，T0的初始值X：

X=65536–50000=3CB0H(TH0TL0) TMOD=01H實驗程序如下：

ORG 0000H SJMP MAIN ORG 000BH SJMP BRT03535【例6-3】MAIN:MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 ；啟動定時器T0 SETB ET0 ；T0開中斷

SETB EA ；CPU開中斷

MOV R0,#20 SJMP $3636【例6-3】BRT0:DJNZ R0,NEXT CPL P1.0 MOV R0,#20NEXT:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H RETI END37376.4.4模式2的應用【例6-4】定時器T1模式2計數(shù)，要求計滿100次P1.0取反分析：外部計數(shù)信號由T1（P3.5）輸入，每負跳變一次計數(shù)器加1，計滿100溢出中斷，中斷服務程序中將P1.0取反一次。模式2有自動重裝初值功能，初始化后不必再置初值。確定TMOD：計數(shù)方式、模式2；故TMOD=60H3838【例6-4】計算初值: x=28－100=156=9CH TH1=TL1=9CH程序如下：

ORG 0000H SJMP MAIN ORG 001BH SJMP BRT13939【例6-4】MAIN:MOV TMOD,#60H MOV TH1,#9CH MOV TL1,#9CH SETB TR1 ；啟動定時器T1 SETB ET1 ；T1開中斷

SETB EA ；CPU開中斷

SJMP $4040【例6-4】BRT1: CPL P1.0 ;不需要指令MOV TL1,#9CH RETI END4141【例6-5】由P3.4引腳（T0）輸入一低頻脈沖信號（其頻率<0.5KHz），要求P3.4每發(fā)生一次負跳變時，P1.0輸出一個500μｓ的同步負脈沖。已知fosc=6MHz。系統(tǒng)復位后設置P1.0初態(tài)為1，T0先設置為計數(shù)方式，計數(shù)為1(初值為FFH)，T0加1就溢出，將TF0置1；程序查詢到TF0為1時，使P1.0輸出0，并改變T0為定時器方式，定時時間為500μｓ，T0定時時間到計滿溢出后，P1.0恢復1，T0恢復計數(shù)方式。P3.4P1.0500us4242全部采用模式2計算初值（模式2）T0計數(shù)次數(shù)1，則：X=0FFHT0定時500μｓ，fosc=6MHz，X=28-250=06H程序流程圖如下：4343開始設T0計數(shù)方式、模式2裝T0初值、啟動計數(shù)TF0=1?是則清0，停止計數(shù)yesno設T0定時方式、模式2，P1.0清0裝T0初值、啟動定時計數(shù)TF0=1?是則清0，P1.0置1noyes4444START:LOOP1:PTF01:MOVMOVMOVSETBJBCSJMPCLRMOVMOVMOVCLRSETBTMOD,#06HTH0,#0FFHTL0,#0FFHTR0TF0,PTF01LOOP1TR0TMOD,#02HTH0,#06HTL0,#06HP1.0TR0；設置T0為模式2，計數(shù)方式；裝入T0計數(shù)器初值；啟動T0計數(shù)；若TF0=1,轉定時，并清零TF0；等計數(shù)時間到；停止計數(shù)；設置T0為模式2，定時方式；T0定時500μｓ初值；P1.0清0；啟動定時500μｓ4545LOOP2:PTF02:JBCSJMPSETBCLRSJMPENDTF0,PTF02LOOP2P1.0TR0START；若TF0＝1，定時到,清零TF0；等待定時時間到；定時到500μｓ，P1.0置1；停止定時計數(shù)；轉，T0恢復外部計數(shù)46466.4.5綜合應用舉例【例6-7】使用8031單片機設計一個“航標燈”控制器。要求：“黑夜”，“航標燈”自動啟動，亮2s，滅2s，循環(huán)閃動“白天”，“航標燈”自動熄滅4747電路設計“黑夜”時光敏三極管截止，INT0為低電平“0”“白天”時光敏三極管導通，INT0為高電平“1”4848軟件設計思路方法一： 直接查詢引腳INT0（即端口P3.2）如果為低電平（黑夜）定時器2s定時使P1.7取反（航標燈閃動）如果為高電平（白天）停止定時，P1.7=0方法二： 利用INT0的低電平作為中斷請求，

通過中斷標志判斷白天黑夜(或采用中斷方式)4949外部中斷INT0工作方式INT0：電平觸發(fā)，低優(yōu)先級?！昂谝埂睍r，INT0低電平發(fā)中斷請求。以中斷方式自動進入中斷服務程序，啟動定時器“白天”時，INT0高電平，用查詢方式結束中斷處理，停止定時器，返回主程序。5050定時器工作方式選擇設T1模式0，時鐘頻率6MHz，定時10ms（計數(shù)5000）

X=3192D=0110001111000B TH1=01100011B=63H TL1=×××11000B=18H采用定時和軟件計數(shù)相結合：10ms×200次＝2s在定時器中斷服務程序中，軟件計數(shù)200（C8H）次后P1.7求反（燈閃爍一次）5151主程序流程圖開始設棧底、滅燈設INT0電平觸發(fā)、低優(yōu)先級、開中斷等待外部中斷（天黑）5252開始設T1定時、模式0、裝初值、啟動定時設T1高優(yōu)先級、開放T1中斷置軟件計數(shù)初值200等待T1中斷轉T1中斷服務程序查INT0=1(白天）？yesno關T1中斷、停止定時計數(shù)、燈滅返回INT0服務程序流程圖5353ORGAJMPORGAJMPORGAJMPORGMOVCLRCLRCLRSETBSETBSJMP0000HMAIN0003HINT0001BHT1INT0100HSP，#30HP1.7IT0PX0EAEX0HERE；復位入口；轉主程序；外部中斷0服務程序入口；轉外部中斷0服務程序；定時器T1服務程序入口；轉T1中斷服務程序；主程序入口地址；設堆棧指針；滅燈；選擇外部中斷0電平觸發(fā)；選擇外部中斷0低優(yōu)先級；CPU中斷允許；外部中斷0中斷允許；等待外部中斷請求MAIN:HERE:5454INT0:HERE1:ORGMOVMOVMOVSETBSETBSETBMOVJNBCLRCLRCLRRETI0160HTMOD,#00HTL1,#18HTH1,#63HPT1TR1ET1R7,#0C8HP3.2,HERE1ET1TR1P1.7

；外中斷0處理程序入口；設T1為定時模式0；T1定時計數(shù)初值；T1為高優(yōu)先級；啟動定時器T1；T1中斷允許；設軟件計數(shù)初值200；為0(黑夜)時，等定時中斷；為1(白天)時，關T1中斷；關定時器T1；熄燈；返回外部中斷INT0服務程序5555ORGMOVMOVDJNZMOVCPLRETIEND

0200HTL1,#18HTH1,#63HR7,EXPORTR7,#OC8H P1.7 ；定時器T1中斷程序入口；重置T1計數(shù)初值；2s時間到，重設初值；輸出位求反，控制閃爍；中斷返回定時器T0服務程序T1INT:EXPORT:5656p.104【例6-8】某自動化生產線每隔5ms左右生產一件產品。如果兩件產品的間隔小于4ms或大于6ms均視為生產線出現(xiàn)異常，立即觸發(fā)報警。設計相關程序。方法：測量兩件產品的實際間隔若時間間隔小于4ms則觸發(fā)報警。若時間間隔小于6ms，則生產線正常，否則報警5757硬件設計：通過傳感器檢測到一個產品通過，使INT0為1（不做中斷信號，而是GATE=1）啟動定時器TR0=1檢測到下一個產品到來，使INT0為0，關定時器TR0=0瞬間再使INT0成高電平，開始下一個周期

5858設置定時器一個足夠長的定時初值（比如8ms），設T0工作在模式1，時鐘頻率為6MHz，一個機器周期為2us，定時初值X=T0