單片機定時計數(shù)器

1、 MCS51 80518051單片機片內(nèi)有二個十六位定時器計單片機片內(nèi)有二個十六位定時器計數(shù)器：定時器數(shù)器：定時器0(T0)0(T0)和定時器和定時器1(T1)1(T1)。都有定時或事件計數(shù)的功能，可用于定時控都有定時或事件計數(shù)的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。 2 2個個1616位定時器實際上都是位定時器實際上都是1616位加位加1 1計數(shù)器。計數(shù)器。T0T0由由2 2個個8 8位持殊功能寄存器位持殊功能寄存器TH0TH0和和TL0TL0構成，構成，T1T1由由TH1TH1和和TL1TL1構成。構成。每個定時器都可由軟件設置為定時

2、工作方式每個定時器都可由軟件設置為定時工作方式或計數(shù)工作方式。或計數(shù)工作方式。這些功能都由特殊功能寄存器這些功能都由特殊功能寄存器TMODTMOD設置和設置和TCONTCON所控制。所控制。 設置為定時工作方式時，定時器計數(shù)的設置為定時工作方式時，定時器計數(shù)的脈沖是由脈沖是由8051片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻分頻后產(chǎn)生的。后產(chǎn)生的。 每個機器周期使定時器每個機器周期使定時器(T0或或T1)的數(shù)值的數(shù)值加加1直至計計數(shù)滿產(chǎn)生溢出。直至計計數(shù)滿產(chǎn)生溢出。如：當如：當8051采用采用12MHz晶體時，每個機器晶體時，每個機器周期為周期為1s，計數(shù)額率為，計數(shù)額率為1MHz。 設置為計數(shù)

3、工作方式時，通過引腳設置為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0(P34)和和T1(P35)對外部脈沖信號計數(shù)。對外部脈沖信號計數(shù)。當輸入脈沖信號產(chǎn)生由當輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至至0的下降沿時，定時器的下降沿時，定時器的值加的值加1， 在每個機器周期的在每個機器周期的S5P2期間采樣期間采樣T0和和T1的輸?shù)妮斎腚娖?。若前一個機器周期采樣值為入電平。若前一個機器周期采樣值為1，下一個，下一個機器周期采樣值為機器周期采樣值為0，則計數(shù)器加，則計數(shù)器加1。此后的機器。此后的機器周期周期S3P1期間，新的數(shù)值裝入計數(shù)器。期間，新的數(shù)值裝入計數(shù)器。檢測一個檢測一個1至至0的跳變需要二個機器周期，故最高的跳變需要二

4、個機器周期，故最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的二十四分之一。計數(shù)頻率為振蕩頻率的二十四分之一。 雖然對輸入信號雖然對輸入信號的占空比無特殊的占空比無特殊要求，但為了確要求，但為了確保某個電平在變保某個電平在變化之前至少被采化之前至少被采樣一次，要求電樣一次，要求電平保持時間至少平保持時間至少是一個完整的機是一個完整的機器周期。器周期。不管是定時工作方式還是計數(shù)方式，定時器不管是定時工作方式還是計數(shù)方式，定時器T0T0或或T1T1在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠渴录嫈?shù)時，在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠渴录嫈?shù)時，不占用不占用CPUCPU的時間，除非定時器計數(shù)器溢的時間，除非定時器計數(shù)器溢出，才可能中斷出，才可能中斷CPUC

5、PU的當前操作。的當前操作。由此可見，定時器是單片機中效率高而且工由此可見，定時器是單片機中效率高而且工作靈活的部件。作靈活的部件。 除了可以選擇定時器或計數(shù)器工作方式外，除了可以選擇定時器或計數(shù)器工作方式外，每個定時器計數(shù)器還有四種工作模式，也每個定時器計數(shù)器還有四種工作模式，也就是每個定時器可構成四種電路結構模式。就是每個定時器可構成四種電路結構模式。其中，模式其中，模式0一模式一模式2對對T0和和T1是一樣的，模是一樣的，模式式3對兩者是不同的。對兩者是不同的。 定時器共有兩個控制字：定時器共有兩個控制字： 定時器控制寄存器定時器控制寄存器TCON（88H) 定時器工作模式寄存器定時器工

6、作模式寄存器TMOD(89H)由軟件寫入由軟件寫入TMOD和和TCON兩個八位寄存器，兩個八位寄存器，用來設置用來設置T0或或T1的工作模式和控制功能。的工作模式和控制功能。定時器控制寄存器定時器控制寄存器TCON除可字節(jié)尋址外，除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址各位還可位尋址當當8051系統(tǒng)復位時兩個寄存器都被清系統(tǒng)復位時兩個寄存器都被清0。 TMOD用于控制用于控制T0和和T1的操作模式。其各的操作模式。其各位的定義格式如下：位的定義格式如下： 定時器定時器T1 定時器定時器T0 TMOD D7D6D5D4 D3D2D1 D0 (89H)GATE C/T M1 M0GATE C/TM1 M0

7、M1 M0工作方式工作方式功能描述功能描述 0 0 模式模式0 13位計數(shù)器位計數(shù)器 0 1 模式模式1 16位計數(shù)器位計數(shù)器 1 0 模式模式2 自動再裝入自動再裝入8位計數(shù)器位計數(shù)器 1 1 模式模式3 T0：分成兩個：分成兩個8位計數(shù)器位計數(shù)器T1：停止計數(shù)：停止計數(shù) C/TC/T0 0，設置為定時方式。，設置為定時方式。 定時器計數(shù)定時器計數(shù) 805l805l片內(nèi)脈沖，亦即對片內(nèi)脈沖，亦即對機器周期計數(shù)。機器周期計數(shù)。 C/TC/T1 1，設置為計數(shù)方式，設置為計數(shù)方式， 計數(shù)器的輸入是來自計數(shù)器的輸入是來自T0(P3T0(P34)4)或或Tl(P3.5)Tl(P3.5)端的外部脈沖。

8、端的外部脈沖。 GATEGATE0 0時，只要用軟件使時，只要用軟件使TR0(TR0(或或TRl)TRl)置置1 1就就啟動了定時器，而不管啟動了定時器，而不管INT0(INT0(或或INT1)INT1)的電平的電平是高還是低。是高還是低。GATEGATEl l時，只有當時，只有當INT0(INT0(或或INT1)INT1)引腳為高電引腳為高電平且由軟件使平且由軟件使TR0(TR0(或或TRl)TRl)置置1 1時，才能啟動時，才能啟動定時器工作。定時器工作。TMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設置定時器工不能位尋址，只能用字節(jié)設置定時器工作方式作方式; 低半字節(jié)設定低半字節(jié)設定T0，高半字節(jié)設定，

9、高半字節(jié)設定T1。 TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H TCON 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H (88H) (88H) TF1 TR1 TF0 TR0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 IE1 IT1 IE0 IT0 TCONTCON各位的作用如下：各位的作用如下： TF1TF1： T1T1溢出標志位。當溢出標志位。當T1T1溢出時由硬件自動使中斷觸溢出時由硬件自動使中斷觸發(fā)器發(fā)器TF1TF1置置1 1，并向，并向CPUCPU申請中斷。當申請中斷。當CPUCPU響應進入中響應進入中斷服務程序后，

10、斷服務程序后，TF1TF1又被硬件自動清又被硬件自動清0 0。TF1TF1也可以用軟也可以用軟件清件清0 0。 TF0:TF0: T0 T0溢出標志位。其功能和操作情況如溢出標志位。其功能和操作情況如TF1TF1。 TR1:TR1: T1 T1運行控制位?？捎绍浖眠\行控制位。可由軟件置1 1或清或清0 0來啟動或關閉來啟動或關閉T1T1。指令。指令(SETB TRl)(SETB TRl)使使TR1TR1位置位置1 1，定時器，定時器T1T1便開始計便開始計數(shù)。數(shù)。 TR0:TR0: T0 T0運行控制位。其功能及操作情況同運行控制位。其功能及操作情況同TRlTRl。 8051復位時，復位時，

11、TCON的所有位被清的所有位被清0。 80518051單片機的定時器計數(shù)器單片機的定時器計數(shù)器T0T0和和T1T1可由可由軟件對特殊功能寄存器軟件對特殊功能寄存器TMODTMOD中控制位中控制位 C CT T的設置，以選擇定時功能或計數(shù)功能。的設置，以選擇定時功能或計數(shù)功能。對對M1M1、M0M0位的設置，可選擇四種工作模式，位的設置，可選擇四種工作模式，即模式即模式0 0、模式、模式1 1、模式、模式2 2和模式和模式3 3。在模式在模式0 0、I I和和2 2時，時，T0T0與與T1T1的工作模式相同；的工作模式相同；在模式在模式3 3時，兩個定時器的工作模式不同。時，兩個定時器的工作模式

12、不同。 模式模式0是選擇定時器是選擇定時器(T0或或T1)高高8位加低位加低5位的位的個個13位定時器計數(shù)器。位定時器計數(shù)器。 在這種模式下，在這種模式下，1616寄存器寄存器(TH0(TH0和和TL0)TL0)只只用用1313位，其中位，其中TL0TL0的高的高3 3位末用，其余位位末用，其余位占整個占整個1313位的低位的低5 5位，位，TH0TH0占高占高8 8位。位。當當TL0TL0的低的低5 5位溢出時向位溢出時向TH0TH0進位而進位而TH0TH0溢出時向中斷標志位溢出時向中斷標志位TF0TF0進位進位( (硬件置位硬件置位TF0)TF0)，并申請中斷。，并申請中斷。 T0T0溢出

13、否可查詢溢出否可查詢TF0TF0是否置位，以產(chǎn)生是否置位，以產(chǎn)生T0T0中斷。中斷。 C/TC/T0 0時，控制開關接通振蕩器十二分時，控制開關接通振蕩器十二分頻輸出端，就是定時工作方式。其定時頻輸出端，就是定時工作方式。其定時時間為：時間為： t t(2(21313一一T0T0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212 當當C/T1時，控制開關使引腳時，控制開關使引腳T0(P34)與與13位計數(shù)器相連，外部計數(shù)脈沖由引位計數(shù)器相連，外部計數(shù)脈沖由引腳腳T0P34輸入，當外部信號電平輸入，當外部信號電平發(fā)生發(fā)生“1”到到“0”跳變時計數(shù)器加跳變時計數(shù)器加1，這，這時，時，T0成為外部事件計數(shù)器。這

14、就是計成為外部事件計數(shù)器。這就是計數(shù)工作方式。數(shù)工作方式。 GATEGATE0 0時，使或門輸出時，使或門輸出A A點電位為常點電位為?！?”1”，或門，或門被封鎖，于是，引腳被封鎖，于是，引腳INT0INT0輸入信號無效。這時或門輸入信號無效。這時或門輸出的常輸出的常“1”1”打開與門，打開與門，B B點電位取決于點電位取決于TR0TR0狀態(tài)，狀態(tài)，于是由于是由TR0TR0一位就可控制計數(shù)開關一位就可控制計數(shù)開關K K開啟或關斷開啟或關斷T0T0。 若軟件使若軟件使TR0TR0置置1 1，便接通計數(shù)開關，便接通計數(shù)開關K K，啟動，啟動T0T0在在原值上加原值上加1 1計數(shù)，直至溢出。溢出時

15、，計數(shù)，直至溢出。溢出時，1313位寄存器位寄存器清清0 0，TF0TF0置置位，并申請中斷，位，并申請中斷，T0T0仍從仍從0 0重新開始計重新開始計數(shù)。數(shù)。 若若TR0TR00 0。則關斷計數(shù)開關。則關斷計數(shù)開關K K，停止計數(shù)。，停止計數(shù)。 當當GATE =1時，時，A點電位取決于點電位取決于(P3.4)引腳的輸入電引腳的輸入電平。僅當平。僅當(P3.4)輸入高電平時輸入高電平時TR0l時，時，B點才是高點才是高電平，計數(shù)開關電平，計數(shù)開關K閉合閉合T0開始計數(shù)，當開始計數(shù)，當INT0由由1變變0時，時，T0停止計數(shù)。這一特性可以用來測量在停止計數(shù)。這一特性可以用來測量在(P3.4)端出

16、現(xiàn)的正脈沖的寬度。端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。 該模式是一個該模式是一個1616位定時器計數(shù)器。位定時器計數(shù)器。 其結構與操作幾乎與模式其結構與操作幾乎與模式0 0完全相同，唯完全相同，唯一的差別是：在模式一的差別是：在模式1 1中，寄存器中，寄存器TH0TH0和和TL0TL0是以全是以全1616位參與操作，位參與操作，用于定時工作方式時，定時時間為：用于定時工作方式時，定時時間為： t(216一T0初值) 時鐘周期12 用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度為用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度為21665536(個外部脈沖個外部脈沖) 模式模式2 2把把T0(T0(或或T1)T1)配置成配置成個可以自動重個可以自

17、動重裝載的裝載的8 8位定時器計數(shù)器。位定時器計數(shù)器。 TL0TL0計數(shù)溢出時，不僅使溢出中斷標志計數(shù)溢出時，不僅使溢出中斷標志位位TF0TF0置置1 1，而且還自動把，而且還自動把TH0TH0中的內(nèi)容中的內(nèi)容重裝載到重裝載到TL0TL0中。中。這時這時1616位的計數(shù)器被拆成兩個位的計數(shù)器被拆成兩個8 8位；位； TL0TL0用作用作8 8位計數(shù)器，位計數(shù)器，TH0TH0用以保持初值。用以保持初值。 在程序初始化時，在程序初始化時，TL0TL0和和TH0TH0由軟件賦予相同由軟件賦予相同的初值。的初值。旦旦TL0TL0計數(shù)溢出，置位計數(shù)溢出，置位TF0TF0，并將，并將TH0TH0中的中的初

18、值再自動裝入初值再自動裝入TL0TL0，繼續(xù)計數(shù)，循環(huán)重復。，繼續(xù)計數(shù)，循環(huán)重復。用于定時器工作方式時，其定時時間用于定時器工作方式時，其定時時間(TF0(TF0溢出溢出周期周期) )為；為； t t(2(28 8TH0TH0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212用于計數(shù)器工作方式時，最大計數(shù)長度（用于計數(shù)器工作方式時，最大計數(shù)長度（TH0TH0初值初值0 0）為：）為： 2 28 8256(256(個外部脈沖個外部脈沖) )。 這種工作方式可省去用戶軟件中重裝常數(shù)的這種工作方式可省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，并可產(chǎn)生相當精度的定時時間。特別適程序，并可產(chǎn)生相當精度的定時時間。特別適用作串行口

19、波待率發(fā)生器。用作串行口波待率發(fā)生器。 操作模式操作模式3 3對對T0T0和和T1T1是大不相同的。是大不相同的。 若將若將T0設置為模式設置為模式3，TL0和和TH0被分成為兩個互被分成為兩個互相獨立的相獨立的8位計數(shù)器。位計數(shù)器。 其中其中TL0TL0用原用原T0T0的各控制位、引腳和中斷源。的各控制位、引腳和中斷源。即即C CT T、GATEGATE、TR0TR0、TF0TF0和和T0 (P3T0 (P34)4)引腳、引腳、 (P3(P32)2)引腳。引腳。 TL0TL0除僅用除僅用8 8位寄存器外，其功能和操作與模式位寄存器外，其功能和操作與模式0(130(13位計數(shù)器位計數(shù)器) )、

20、模式、模式1(161(16位計數(shù)器位計數(shù)器) )完全相同。完全相同。 TL0TL0也可工作為定時器方式或計數(shù)器方式。也可工作為定時器方式或計數(shù)器方式。 TH0TH0只可用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定只可用作簡單的內(nèi)部定時功能，它占用了定時器時器T1T1的控制位的控制位TR1TR1和和T1T1的中斷標志位的中斷標志位TF1TF1，其啟，其啟動和關閉僅受動和關閉僅受TRlTRl的控制。的控制。 定時器定時器T1無操作模式無操作模式3狀態(tài)。狀態(tài)。 例例1：假設利用定時器假設利用定時器T0T0模式模式1 1產(chǎn)生一個產(chǎn)生一個50Hz50Hz的方波，由的方波，由P1P10 0輸出，采用輸出，采用12MHz12MHz時鐘時鐘定時器，定時器，CPU不作其它工作。不作其它工作。定時器不作其它工作，因而可以采用查詢定時器不作其它工作，因而可以采用查詢的方式進行控制。初值可由下式算得：的方式進行控制。初值可由下式算得： (2(21616一一x)x)1 11010-6-6（1/501/50）（1/21/2） 得：得：x555360D8F0H