單片機_05(10)-第五章MCS-51單片機的定時器計數(shù)器.

1、第五章 MCS-51單片機的定時器/計數(shù)器 MCS-51單片機內(nèi)部共有兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，即 定時器T0和定時器T1它們既有定時功能又有計數(shù)功能。5-1 MCS-51單片機定時器結(jié)構(gòu) 定時器/計數(shù)器的基本結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。基本部件是兩個8位計 數(shù)器（其中TH1和TL1是T1的計數(shù)器，TH0和TL0是T0的計數(shù)器）。80511TH1TL0TH0TLTMODTCON1T0T)1(T5.3P)T(P04.3圖5.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu) 在作定時器使用時，輸入的時鐘脈沖是由晶體振蕩器的輸出 經(jīng)12分頻后得到的。 當它用作對外部事件計數(shù)時，接相應(yīng)的外部輸入引腳T0（P3.4）或T1（P3

2、.5）。5-2 定時器工作方式控制字1. 定時器控制寄存器（TCON） 各位定義：TF0/TF1：查詢方式：禁止中斷，軟件查詢TF0的值，軟件清“0”中斷方式：硬件查詢TF0的值，硬件自動清“0”2. 工作方式寄存器（TMOD） 功能：確定定時器的工作方式及功能選擇。 不能位尋址，TMOD各位的定義： T/C1M0MT/C1M0M GATE：門控位 0：定時器/計數(shù)器僅受TR的控制 1：只有 INT 為高電平，且TR=1時，定時器/計數(shù)器才工作 T/C：功能選擇位 0：定時功能 1：計數(shù)功能 1M0M：工作方式選擇位 00 方式001 方式110 方式211 方式33. 中斷允許控制寄存器（1

3、E）每一位的內(nèi)容在前面已作詳細介紹，在此不作贅述。查詢方式時：關(guān)閉中斷，使用軟件查詢TF0/TF1 中斷方式時：開放中斷，使用硬件自動查詢TF0/TF15-3 定時器的工作方式MCS-51的定時器/計數(shù)器共有四種工作方式。工作在方式0、方式1和方式2時，定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1的工作原理完全一樣，現(xiàn)以定時器/計數(shù)器0為例介紹前三種工作方式。1. 方式0（M1M0=00）（1）電路邏輯結(jié)構(gòu) 方式0是13位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計數(shù)器由TH0全部8位和TL0的低5位構(gòu)成。TL0高三位棄之不用。圖5.2 是定時器/計數(shù)器0工作在方式0的邏輯結(jié)構(gòu)。晶體振蕩器0M1MTCGATE120T1TC

4、0TC0INT00THTL0TF0TR供中斷或查詢使用+低五位高八位 圖5.2 定時器/計數(shù)器方式0邏輯結(jié)構(gòu)當 0T/C時，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)接通 振 蕩 脈沖的12分頻輸出， 13位計數(shù)器以此作為計數(shù) 脈沖，這時實現(xiàn)定時功能當 1T/C 時， 多路換開關(guān)接通計數(shù)引腳（T0），計 數(shù) 脈沖由外部引入，當計數(shù) 脈沖發(fā)生負跳變時，計數(shù)器加1，這時實現(xiàn)計數(shù)功能。不管哪種功 能，當13位計數(shù) 發(fā)生溢 出時，硬件自動把13位清零，同時硬件置 位溢出標志位TF0。 在這里需要說明門控位（GATE）的用途，當GATE = 0時，或輸出的高電平與 0INT無關(guān)，此時與門的輸出只受運行控制位T R0控 制。如果TR0

5、=0，則與門輸出為低電平，則模 擬開關(guān)斷開，定時器/計數(shù) 器不工作。如果TR01，則與門輸出為高電平，則模 擬開關(guān)閉合，定時器/計數(shù)器工作。 當GATE=1時，只有TR0和 0INT 同時為高電平，定時器/計數(shù)器才工作，否則，定時器/計數(shù)器不工作。（2）定時和計數(shù)的應(yīng)用 計數(shù)范圍：1213 計數(shù)計算公式：計數(shù)值213計數(shù)初值 定時范圍：1機器周期213機器周期 定時計算公式：定時時間（213定時初值）機器周期 如果晶振頻率為6MHz ，則最大定時時間為： 2131/6MHz122142. 方式1（M1M0=01） 方式1是16位計數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計數(shù)器由TH0全部8位和TL0的全部8位構(gòu)成

6、。其邏輯電路和工作情況與方式0完全相同，所不同的只是計數(shù) 器的位數(shù)。MCS-51單片機之所以設(shè)置幾乎完全一 樣 的方式0和方式1，是出于與 MCS-48單片機兼容的要求。因為，MCS48單片機的定時器/計數(shù)器是13位的計數(shù)結(jié)構(gòu)。s 定時和計數(shù)的應(yīng)用 計數(shù)范圍：1216 計數(shù)計算公式：計數(shù)值216計數(shù)初值 定時范圍：1機器周期216機器周期 定時計算公式：定時時間（216定時初值）機器周期 如果晶振頻率為6MHz ，則最大定時時間為：2161/6MHz12217（ ）s【例5-1】設(shè)單片機晶振頻率為6MHZ，使用T1以工作方式1，產(chǎn)生周 期為500s的等寬正方波，并由0 . 1P輸出，以中斷方式

7、編程。分析：題目的要求可用下圖來表示。0.1P250s 250s 8051。 1)計算計數(shù)初值 設(shè)計數(shù)初值為x，由定時計算公式知：H83TL,FFH0THH83FF0 xB0110,1000,1111,1111xD65411xs250s2)x2(1116 2)專用寄存器的初始化T/C1M0MTC /1M0M 所以，TMOD應(yīng)設(shè)置為：10H 開放定時器/計數(shù)器1中斷，所以IE應(yīng)設(shè)置為：88H 3) 編寫程序 方式2（M1M0=10）(1)電路邏輯結(jié)構(gòu) 電路邏輯結(jié)構(gòu)如圖5.3所示，由圖可以總結(jié)出方式2具有以下特點：晶體振蕩器0M1MTCGATE120T1TC0TC0INT0TL0TF0TR中斷查詢

8、0TH重新裝入控制+ 圖5.3 定時器/計數(shù)器方式0邏輯結(jié)構(gòu)8位計數(shù)器TL0作計數(shù)器，TH0作預(yù)置寄存器使用，計數(shù)溢出時，TH0中的 計數(shù)初值自動裝入TL0，即TL0是一個自動恢復(fù)初值的8位計數(shù)器。在使用時，要把計數(shù)初值同時裝入TL0和TH0中。優(yōu)點是提高定時精度，減少了程序的復(fù)雜程度。（2）定時和計數(shù)的應(yīng)用 計數(shù)范圍：128 計數(shù)計算公式：計數(shù)值28計數(shù)初值 定時范圍：1機器周期28機器周期 定時計算公式：定時時間（28定時初值）機器周期【例5-2】 用定時器1以工作方式2實現(xiàn)計數(shù)，每計數(shù)100，累加器進行加1操作，以查詢方式編寫程序。解：1)計算計數(shù)初值CH9TLTHCH9D156x100

9、 x21182)專用寄存器初始化T/C1M0MT/C1M0M 0 1 1 0 0 0 0 0所以，TMOD60H使用查詢方式，所以關(guān)閉中斷，即IE=00H3) 程序設(shè)計4. 方式3（M1M0=11） 前面介紹的三種工作方式對兩個定時器/計數(shù)器而言，工作原理是完全一樣的。但在工作方式3下，兩個定時器工作原理卻完全不同，因此要分開介紹。（1）工作方式3下的定時器/計數(shù)器0 在方式3下，定時器/計數(shù)器0被拆為兩個獨立的8位的計數(shù)器TL0和TH0。其中TL0 既可以作為計數(shù)功能使用，又可以作定時功能使用，享用定時器/ 計數(shù)器0的運行控制位TR0和溢出標志位TF0。對于TH0，只能作定時器使用，由于定時器/ 計數(shù)器0的運行控制位TR0和溢出標志位TF0已被TL0占用，因此TH0占用了定時器/計數(shù)器1的運行控制位TR1和溢出標志位TF1。即定時的啟動和停止受TR1的狀態(tài)控制，而計數(shù)溢出時則置位TF1。（2）工作方式3下的定時器/計數(shù)器1 當定時器/計數(shù)器0工作在方式3時，定時器/計數(shù)器1只能工作在方