第9講51單片機定時器計數(shù)器系統(tǒng)

1、標題：定時/計數(shù)器教學目的與要求：80C51定時/計數(shù)器工作原理80C51定時/計數(shù)器控制寄存器的名稱及設置授課時數(shù)：4教學重點：如何根據(jù)定時時間設置定時/計數(shù)器的初值及TCON，TMOD教學內(nèi)容及過程：一、80C51定時/計數(shù)器定時/計數(shù)器是單片機系統(tǒng)一個重要的部件，其工作方式靈活、編程簡單、使用方便，可用來實現(xiàn)定時控制、延時、頻率測量、脈寬測量、信號發(fā)生、信號檢測等。此外，定時/計數(shù)器還可作為串行通信中波特率發(fā)生器。(一). 定時/計數(shù)器概述· 80C51單片機內(nèi)部有兩個定時/計數(shù)器T0和T1，其核心是計數(shù)器，基本功能是加1。· 對外部事件脈沖（下降沿）計數(shù)，是計數(shù)器；

2、對片內(nèi)機周脈沖計數(shù)，是定時器。· 計數(shù)器由二個8位計數(shù)器組成。· 定時時間和計數(shù)值可以編程設定，其方法是在計數(shù)器內(nèi)設置一個初值，然后加1計滿后溢出。調(diào)整計數(shù)器初值，可調(diào)整從初值到計滿溢出的數(shù)值，即調(diào)整了定時時間和計數(shù)值。· 定時/計數(shù)器作為計數(shù)器時，外部事件脈沖必須從規(guī)定的引腳輸入。且外部脈沖的最高頻率不能超過時鐘頻率的1/24。8051定時器/計數(shù)器邏輯結構圖(二) 定時/計數(shù)器的控制寄存器 定時/計數(shù)器控制寄存器TCONTCONT1中斷標志T1運行標志T0中斷標志T0運行標志INT1中斷標志INT1觸發(fā)方式INT0中斷標志INT0觸發(fā)方式位名稱TF1TR1TF

3、0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H各位含義如下：(1) TCON.7 TF1：定時器1溢出標志位。當定時器1計滿數(shù)產(chǎn)生溢出時，由硬件自動置TF1=1。在中斷允許時，向CPU發(fā)出定時器1的中斷請求，進入中斷服務程序后，由硬件自動清0。在中斷屏蔽時，TF1可作查詢測試用，此時只能由軟件清0。(2) TCON.6 TR1：定時器1運行控制位。由軟件置1或清0來啟動或關閉定時器1。當GATE=1，且為高電平時，TR1置1啟動定時器1；當GATE=0時，TR1置1即可啟動定時器1。(3) TCON.5 TF0：定時器0溢出標志位。其功能及操作情況同TF

4、1。(4) TCON.4 TR0：定時器0運行控制位。其功能及操作情況同TR1。 定時/計數(shù)器工作方式控制寄存器TMODTMOD用于設定定時/計數(shù)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門控位計數(shù)/定時方式選擇工作方式選擇門控位計數(shù)/定時方式選擇工作方式選擇GC / TM1M0GC / TM1M0 M1M0 工作方式選擇位M1M0工作方式功能0 0方式013位計數(shù)器0 1方式116位計數(shù)器1 0方式2兩個8位計數(shù)器，初值自動裝入1 1方式3兩個8位計數(shù)器，僅適用T0 C/T 計數(shù)/定時方式選擇位 C/T=1,計數(shù)工作方式,對外部事件脈沖計數(shù),用作計數(shù)器。

5、 C/T=0,定時工作方式,對片內(nèi)機周脈沖計數(shù),用作定時器。 GATE 門控位 GATE=0，運行只受TCON中運行控制位TR0/TR1的控制。 GATE=1，運行同時受TR0/TR1和外中斷輸入信號的雙重控制。只有當INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能運行。 TMOD字節(jié)地址89H,不能位操作,設置TMOD須用字節(jié)操作指令。(三). 定時/計數(shù)器工作方式 工作方式0 13位計數(shù)器，由TL0低5位和TH0高 8位組成，TL0低5位計數(shù)滿時不向TL0第6位進位，而是向TH0進位，13位計滿溢出，TF0置“1”。最大計數(shù)值213 = 8192?！纠?】用定時器1，方式0實現(xiàn)1

6、 s的延時。 解：因方式0采用13位計數(shù)器,其最大定時時間為：8192×1 ms = 8.192 ms，因此，可選擇定時時間為5ms，再循環(huán)200次。定時時間選定后，再確定計數(shù)值為5000，則定時器1的初值為 X = M -計數(shù)值= 8192 -因13位計數(shù)器中TL1的高3位未用，應填寫0，TH1占高8位，所以，X的實際填寫值應為，即：TH1 = 63H，TL1 = 18H，又因采用方式0定時，故TMOD = 00H。 可編得1 s延時子程序如下： DELAY：MOV R3，#200 ；置5 ms計數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD，#00H ；設定時器1為方式0 MOV TH1，#63H

7、 ；置定時器初值 MOV TL1，#18H SETBTR1 ；啟動T1LP1：JBCTF1，LP2 ；查詢計數(shù)溢出 SJMPLP1 ；未到5 ms繼續(xù)計數(shù)LP2：MOVTH1，#63H ；重新置定時器初值MOVTL1，#18HDJNZR3，LP1 ；未到1 s繼續(xù)循環(huán)RET ；返回主程序 工作方式116位計數(shù)器，最大計數(shù)值為216 = 65536?！纠?】 (1) 要求：信號燈循環(huán)顯示，時間間隔為1 s。 (2) 方法：用定時器方式1編制1 s的延時程序，實現(xiàn)信號燈的控制。 系統(tǒng)采用12 MHz晶振，采用定時器1，方式1定時50ms，用R3做50 ms計數(shù)單元，其源程序可設計如下：ORG 00

8、00H CONT： MOVR2，#07H MOVA，#0FEH NEXT：MOVP1，A ACALLDELAY RLA DJNZR2，NEXT MOV R2，#07H NEXT1：MOVP1，ARRA ACALLDELAY DJNZR2，NEXT1 SJMPCONTDELAY：MOV R3，#14H；置50 ms計數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD，#10H ；設定時器1為方式1 MOV TH1，#3CH；置定時器初值 MOVTL1，#0B0H SETBTR1 ；啟動定時器1LP1：JBCTF1，LP2 ；查詢計數(shù)溢出 SJMPLP1；未到50 ms繼續(xù)計數(shù)LP2：MOVTH1，#3CH ；重新置定

9、時器初值MOVTL1，#0B0HDJNZR3，LP1；未到1 s繼續(xù)循環(huán) RET；返回主程序END 工作方式2 8位計數(shù)器，僅用TL0計數(shù)，最大計數(shù)值為28= 256，計滿溢出后，一方面使溢出標志TF0 = 1；另一方面，使原來裝在TH0中的初值裝入TL0。 優(yōu)點：定時初值可自動恢復;缺點：計數(shù)范圍小。 適用于需要重復定時，而定時范圍不大的應用場合?！纠?】試用定時器1，方式2實現(xiàn)例1中1 s的延時。 解：因方式2是8位計數(shù)器，其最大定時時間為：256×1 ms = 256 ms，為實現(xiàn)1 s延時，可選擇定時時間為250 ms，再循環(huán)4000次。定時時間選定后，可確定計數(shù)值為250，

10、則定時器1的初值為：X = M -計數(shù)值=256 - 250 = 6 = 6H。采用定時器1，方式2工作，因此，TMOD =20H。 可編得1 s延時子程序如下：DELAY：MOV R5，#28H；置25 ms計數(shù)循環(huán)初值MOV R6，#64H ；置250 ms計數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD，#20H ；置定時器1為方式2 MOV TH1，#06H ；置定時器初值 MOV TL1，#06H SETBTR1 ；啟動定時器LP1：JBCTF1，LP2 ；查詢計數(shù)溢出 SJMPLP1 ；無溢出則繼續(xù)計數(shù) LP2：DJNZR6，LP1 ；未到25 ms繼續(xù)循環(huán) MOVR6，#64H DJNZ R5，L

11、P1 ；未到1 s繼續(xù)循環(huán) RET 工作方式3 方式3僅適用于T0，T1無方式3。 T0方式3在方式3情況下,T0被拆成二個獨立的8位計數(shù)器TH0、TL0。 TL0使用T0原有的控制寄存器資源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,組成一個8位的定時/計數(shù)器； TH0借用T1的中斷溢出標志TF1,運行控制開關TR1,只能對片內(nèi)機周脈沖計數(shù),組成另一個8位定時器(不能用作計數(shù)器)。 T0方式3情況下的T1T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，計數(shù)器溢出時，只能將輸出信號送至串行口，即用作串行口波特率發(fā)生器。【例4】用定時器0。方式3實現(xiàn)1s的延時。解：根據(jù)題意，定時器0中的TH0只能

12、為定時器，定時時間可設為250 ms；TL0設置為計數(shù)器，計數(shù)值可設為200。TH0計滿溢出后，用軟件復位的方法使T0（）引腳產(chǎn)生負跳變，TH0每溢出一次，T0引腳便產(chǎn)生一個負跳變，TL0便計數(shù)一次。TL0計滿溢出時，延時時間應為50ms，循環(huán)20次便可得到1 s的延時。 由上述分析可知，TH0計數(shù)初值為 X =（256 - 250）= 6 = 06H TL0 計數(shù)初值為 X =（256 - 200）= 56 = 38H TMOD = 00000111B = 07H 可編得1 s延時子程序如下：DELAY：MOV R3，#14H ；置100 ms計數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD，#07H ；置定

13、時器0為方式3計數(shù) MOVTH0，#06H ；置TH0初值 MOVTL0，#38H ；置TL0初值 SETBTR0 ；啟動TL0 SETBTR1 ；啟動TH0 LP1： JBC TF1，LP2 ；查詢TH0計數(shù)溢出 SJMP LP1 ；未到500 ms繼續(xù)計數(shù)LP2： MOV TH0，#06H ；重置TH0初值 CLR P3.4 ；T0引腳產(chǎn)生負跳變 NOP ；負跳變持續(xù) NOP SETBP3.4 ；T0引腳恢復高電平 JBC TF0，LP3 ；查詢TH0計數(shù)溢出 SJMP LP1 ；100 ms未到繼續(xù)計數(shù)LP3: MOV TL0,#38H ；重置TL0初值 DJNZ R3，LP1 ；未到1

14、 s繼續(xù)循環(huán) RET (四)、定時/計數(shù)器的應用 定時器/計數(shù)器初始化的主要內(nèi)容(1) 選擇工作方式：通過對方式寄存器TMOD進行設置(2) 給定時器賦初值(3) 根據(jù)需要設置中斷控制字(4) 啟動定時器1. 定時器/計數(shù)器初值設定方法(1)根據(jù)定時長短，選擇工作方式(2)計算定時/計數(shù)初值80C51定時/計數(shù)初值計算公式：其中: N與工作方式有關: 方式0時,N=13；方式1時,N=16；方式2、3時,N=8。 機周時間與主振頻率有關:機周時間=12/fosc，fosc=12MHZ時，1機周=1mS； fosc=6MHZ 時，1機周=2mS。 【例】 已知晶振6MHz，要求定時0.5mS，試

15、分別求出T0工作于方式0、方式1、方式2、方式3時的定時初值。解：工作方式0： 213500mS/2mS=8192-250=7942=1F06H，1F06H化成二進制：1F06H=0001 1111 0000 0110B=000 11111000 00110 B其中：低5位00110前添加3位000送入TL0，TL0=000 00110B=06H；高8位11111000B送入TH0TH0=11111000B=F8H。 工作方式1： T0初值 =216-500ms/2ms=65536250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。 工作方式2： T0初值 =28-500ms/2m

16、s=256-250=6 TH0=06H；TL0=06H。 工作方式3： T0方式3時，被拆成兩個8位定時器，定時初值可分別計算，計算方法同方式2。兩個定時初值一個裝入TL0，另一個裝入TH0。因此：TH0=06H；TL0=06H從上例中看到，方式0時計算定時初值比較麻煩，根據(jù)公式計算出數(shù)值后，還要變換一下，容易出錯，不如直接用方式1，且方式0計數(shù)范圍比方式1小，方式0完全可以用方式1代替，方式0與方式1相比，無任何優(yōu)點。 合理選擇定時器/計數(shù)器工作方式 計算定時/計數(shù)器定時初值(按上述公式計算) 編制應用程序 定時/計數(shù)器的初始化 包括定義TMOD、寫入定時初值、設置中斷系統(tǒng)、啟動定時/計數(shù)器

17、運行等。 正確編制定時/計數(shù)器中斷服務程序 注意是否需要重裝定時初值，若需要連續(xù)反復使用原定時時間，且未工作在方式2，則應在中斷服務程序中重裝定時初值?！纠縨S的脈沖方波，已知fosc=12MHZ。解： 計算定時初值 T1初值=28-200ms/1ms=256200=56=38H TH1=38H；TL1=38H 設置TMOD： 0 0 10 0000 B=20H T0控制位，與T1無關 T1方式2 T1定時器 T1啟動與 無關 編制程序如下： ORG0000H ;復位地址LJMPMAIN ;轉主程序ORG001BH ;T1中斷入口地址LJMPIT1 ;轉T1中斷服務程序 ORG0100H ;

18、主程序首地址MAIN: MOVTMOD,#20H ;置T1定時器方式2MOVTL1,#38H ;置定時初值MOVTH1,#38H ;置定時初值備份MOVIP,#00001000B;置T1高優(yōu)先級MOVIE,#0FFH ;全部開中SETBTR1 ;T1運行SJMP$ ;等待T1中斷 ORG 0200H ;T1中斷服務程序首地址IT1: CPL P1.0 ;輸出波形取反首地址RETI ;中斷返回【課堂練習題】 參照以上例題工作方式2，按下列要求分別修改程序： 脈沖方波從P3.0輸出； fosc=6MHz； 脈沖方波脈寬為100ms； 用定時/計數(shù)器T0；【例】已知晶振12MHZ，參閱圖5-15,要

19、求利用定時器，T0使圖中發(fā)光二極管LED進行秒閃爍。 解：發(fā)光二極管進行秒閃爍。即一秒鐘一亮一暗，亮500ms，暗500 ms。晶振12MHz，每機周1ms，T0方式1最大定時只能65ms余。 取T0定時50ms，計數(shù)10次，即可實現(xiàn)500ms定時。 計算定時初值 T0初值 =216-50000ms/1ms =6553650000=15536=3CB0H TH0=3CH；TL0=B0H。 設置TMOD： 0000 0 0 01 B = 01H T0方式1 T0 與 無關 T1控制位 編制程序如下： ORG 0000H ;復位地址LJMP MAIN ;轉主程序ORG 000BH ;T0中斷入口地

20、址LJMP IT0 ;轉T0中斷服務程序ORG 0100H ;主程序首地址MAIN:MOV TMOD,#01H;置T0定時器方式1MOV TH0,#3CH ;置T0初值50mSMOV TL0,#0B0H ;MOV IE,#10000010B;T0開中 MOV R7,#0AH ;置500mS計數(shù)器初值 SETB TR0 ;T0運行SJMP $ ;等待中斷ORG 0200H;T0中斷服務程序首地址MOV TH0,#3CH;重置T0初值50msMOV TL0,#0B0H;DJNZ R7,GORET;判斷500ms到否？CPL P1.7;500ms到，輸出取反MOV R7,#0AH;恢復500ms計數(shù)器初值GORET:RETI;中斷返回【例】用單片機定時器/計數(shù)器設計一個秒表，由P1口連接的LED采用BCD碼顯示，發(fā)光二極管亮表示0，暗表示1。計滿60 s后從頭開始，依次循環(huán)。解：定時器0工