單片機的定時器計數器

第7章單片機的定時器/計數器任務：懂得設置TMOD和TCON以及初值計算讀懂程序注意：不同工作方式下初值的處理單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第1頁!7.1

定時器/計數器概述

實現定時功能，主要采用下面三種方法：軟件定時：軟件定時不占用硬件資源，但占用了CPU時間，降低了CPU的利用率。采用硬件定時：完全由硬件實現，不占CPU，但定時值與定時范圍不能由軟件進行控制和修改，即不可編程。采用可編程芯片定時：通過對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數實現，計數值通過程序設定，此種定時功能強，使用靈活。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第2頁!7.1.1定時/計數器的結構實質：加1計數器（16位），由高8位(TH)和低8位(TL)兩個寄存器組成。TMOD是定時/計數器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的啟動和停止及設置溢出標志。

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第3頁!TMOD、TCON與T0、T1的結構框圖單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第4頁!設置為定時器模式時，計數值N＝T/Tcy注：加1計數器是對內部機器周期計數（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數頻率為晶振頻率的1/12）。設置為計數器模式時，外部事件計數脈沖由T0或T1引腳輸入到計數器。注：由于檢測一個從1到0的下降沿需要2個機器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個機器周期。例如：當晶振頻率為12MHz時，計數脈沖的周期要大于2s。

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第5頁!注意：此SFR只能對其進行字節(jié)操作，不能進行位操作單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第6頁!

二、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時/計數器的啟動和中斷申請。其格式如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請求標志位。T1計數溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清0?？梢杂密浖?或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運行控制位。TR1置1時，T1開始工作；TR1置0時，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請求標志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運行控制位，其功能與TR1類同。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第7頁!單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第8頁!注意：定時和計數應用在方式0下輸入脈沖的計數值范圍是：0-8192（213）定時器模式時:定時時間T為(213-計數初值)×機器周期結論一：最小定時單位為一個機器周期，最大定時單位為213×機器周期思考：已知一單片機晶體振蕩器為6MHz，則最大和最小定時單位為多少？單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第9頁!定時/計數器應用舉例初始化程序應完成如下工作：對TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式；計算初值,并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1；中斷方式時，則對IE賦值，開放中斷；使TR0或TR1置位，啟動定時/計數器定時或計數。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第10頁!2、對TMOD附值GATE=0，C/T=0（定時）M1M0=00（方式0）

TMOD=00H單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第11頁!

二、方式1方式1的計數位數是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計數器。計數個數與計數初值的關系為：

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第12頁!

例利用定時/計數器T0的方式1，產生10ms的定時，并使P1.0引腳上輸出周期為20ms的方波，采用中斷方式，設系統(tǒng)時鐘頻率為12MHz。分析：1、當為定時方式時（C/T=0），T0對機器周期進行計數，其定時時間為：

T=(216-X)×機器周期則：計數值N=T/機器周期=213-X所以X=216-N=65536-N2、采用方式1時，M1M0=01單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第13頁!

ORG0000HLJMPMAIN；跳轉到主程序

ORG000BH；T0的中斷入口地址

LJMPDVT0；轉向中斷服務程序

ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01H；置T0工作于方式1

MOVTH0，#0D8H；裝入計數初值

MOVTL0，#0F0HSETBET0；T0開中斷

SETBEA；CPU開中斷

SETBTR0；啟動T0

SJMP$；等待中斷

DVT0：CPLP1.0；P1.0取反輸出

MOVTH0，#0D8H；重新裝入計數值

MOVTL0，#0F0HRETI；中斷返回

END單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第14頁!單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第15頁!單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第16頁!源程序如下：

MOVTL1，

#06H；給TL1置初值

MOVTH1，#F8H；給TH1置初值

SETBTR1；啟動T1LP1：JBCTF1，LP2；查詢計數溢出否

AJMPLP1

LP2：MOVTL1，06H；重裝初值

MOVTH1，F8H

CPLP1。1；輸出取反

AJMPLP1；重復循環(huán)單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第17頁!源程序如下：

MOVTMOD，#60H；設置T1為方式2

MOVTL1，#9CH；置初值

MOVTH1，#9CH

SETBTR1；啟動T1DEL：JBCTF1，REP；查詢計數溢出

AJMPDEL

REP：CPLP1。0；輸出取反

AJMPDEL

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第18頁!BEGIN：MOVTMOD，#09H；T0工作于方式1，GATE置1

MOVTL0，#00H

MOVTH0；#00H

WAIT1：JBP3。2，WAIT1；等待INT0變低

SETBTR0；啟動T0WAIT2：JNBP3。2，WAIT2；等待正脈沖到WAIT3：JBP3。2，WAIT3；等待INT0變低

CLRTR0；停止T0計數

MOVR0，#DISBUF；顯示緩沖區(qū)首地址送R0

MOVA，TL0；機器周期的存放格式為低位占低地址，高位占高地址，連續(xù)4個顯示緩沖單元

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

源程序如下：單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第19頁!7.3定時/計數器及中斷系統(tǒng)綜合應用[例]設MCS-51單片機系統(tǒng)時鐘頻率ФCLK為6MHZ，請編出利用定時/計數器T0在P1.0引腳上產生周期為2秒，占空比為50%的方波信號的程序（1）主程序任務：1）T0工作方式的設定：選擇方式1（16位方式，最大定時131ms） 2）定時常數的設定(定時0.1s)： TC=216-100ms/2μs=15536=3CB0H即：TH0應裝3CH，TL0應裝B0H。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第20頁!主程序如下：MAIN：MOVTMOD，#01H；設定T0為方式1

MOVTH0，#3CH；裝入定時常數高8位

MOVTL0，#0B0H；裝入定時常數低8位

MOVIE，#82H ；開放T0中斷

SETBTR0 ；啟動T0 MOVR7，#0AH ；設置軟件計數器

SJMP$單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第21頁!完整程序如下：

ORG0000HAJMPMAIN ORG000BH AJMPTOINT ORG0030H MAIN：MOV TMOD，#01H MOVTH0，#3CH MOV TL0，#0B0H MOVIE，#82H SETB TR0 MOV R7，#0AH單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第22頁!思考題及習題1、80C51有幾個中斷源？各中斷標志是如何產生的？又是如何復位的？CPU響應各中斷時，其中斷入口地址是多少？2、某系統(tǒng)有三個外部中斷源1、2、3，當某一中斷源變低電平時便要求CPU處理，它們的優(yōu)先處理次序由高到低為3、2、1，處理程序的入口地址分別為2000H、2100H、2200H。試編寫主程序及中斷服務程序（轉至相應的入口即可）。3、外部中斷源有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種觸發(fā)方式，這兩種觸發(fā)方式所產生的中斷過程有何不同？怎樣設定？4、定時/計數器工作于定時和計數方式時有何異同點？5、定時/計數器的4種工作方式各有何特點？6、要求定時/計數器的運行控制完全由TR1、TR0確定和完全由、高低電平控制時，其初始化編程應作何處理？單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第23頁!KeiluVision2是目前使用廣泛的單片機開發(fā)軟件，它集成了源程序編輯和程序調試于一體，支持匯編、C、PL/M語言。點擊桌面快捷圖標，可以直接進入主界面：KeiluVision2的使用單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第24頁!在Keil系統(tǒng)中，每做個獨立的程序，都視為項目（或者叫工程）。首先從菜單的“項目”中“新項目...”，建立我們將要做的工程項目：

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第25頁!為項目選定一個目標設備(如ATMEL89C51)單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第26頁!“文件”/“保存”，擴展名必須是.ASM單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第27頁!單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第28頁!在相應選項卡進行設置，如“調試”選項卡，可設置軟件/硬件仿真方式。硬件方式還需設置串口和波特率(一般為9600)單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第29頁!“步進”運行方式選中“Port0”進行模擬“調試”單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第30頁!7.1.2定時/計數器的工作原理輸入的計數脈沖有兩個來源：

定時功能

系統(tǒng)的時鐘振蕩器輸出脈沖經12分頻后送來

計數功能

T0或T1引腳輸入的外部脈沖源

工作原理：每來一個脈沖計數器加1，當加到計數器為全1時，再輸入一個脈沖就使計數器回零，且計數器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請求（定時/計數器中斷允許時）。由溢出時計數器的值減去計數初值才是加1計數器的計數值。振蕩器÷12加1計數器TFxT0(T1)中斷C/T=0C/T=1控制信號如果定時/計數器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數模式，則表示計數值已滿。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第31頁!

7.2定時/計數器的控制

8051單片機定時/計數器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用于設置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷申請。一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第32頁!GATE：門控位。GATE＝0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1置1啟動定時/計數器工作；GATE＝1時，外部中斷請求信號啟動定時器。:定時/計數模式選擇位。

＝0為定時模式；=1為計數模式。M1M0：工作方式設置位。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第33頁!

7.3定時/計數器的工作方式

一、方式0

方式0為13位計數，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成。TL0的低5位溢出時向TH0進位，TH0溢出時，置位TCON中的TF0標志，向CPU發(fā)出中斷請求。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第34頁!門控位GATE具有特殊的作用：當GATE=0時，此時僅由TR0控制與門的開啟，與門輸出1時，控制開關接通，計數開始；當GATE=1時，由外中斷引腳信號控制或門的輸出，此時控制與門的開啟由外中斷引腳信號和TR0共同控制。此時當TR0=1時，外中斷引腳信號引腳的高電平啟動計數，外中斷引腳信號引腳的低電平停止計數。這種方式常用來測量外中斷引腳上正脈沖的寬度。

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第35頁!結論二：定時時間T為(213-計數初值)×機器周期而計數值N＝T/Tcy(Tcy即機器周期)所以計數初值計算的公式為：X=213-N=8192-N單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第36頁!例7-1應用定時器T0產生1ms定時（方式0）,并使P1.0輸出周期為2ms的方波,已知晶振頻率為6MHz.請設計程序解:1、當為定時方式時（C/T=0），T0對機器周期進行計數，其定時時間為：

T=(213-X)×機器周期則：計數值N=T/機器周期=213-X所以X=213-N=8192-N=8192-T/機器周期=8192-1×10-3/2×10-6=7692X對應的二進制數為11110000

01100

TH08位TL0低五位TH0=0F0HTL0=0CH單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第37頁!ORG2000H

MOVTMOD,#00H；寫入方式控制字

MOVTL0,#0CH；計數初值寫入MOVTH0,#0F0H

SETBTR0；啟動T0LOOP:JBCTF0,PE;TF0=1溢出跳轉AJMPLOOP;PE:MOVTL0,#0CH;MOVTH0,#0F0H

CPLP1.0；思考？

AJMPLOOPEND單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第38頁!單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第39頁!解：1、計算計數初值X：由于晶振為12MHz，所以機器周期Tcy為1s。所以：N＝T/Tcy＝10×10-3/1×10-6＝10000X＝65536－10000＝55536＝D8F0H即應將D8H送入TH0中，F0H送入TL0中

2、求T0的方式控制字TMOD：

M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字為01H；單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第40頁!

三、方式2方式2為自動重裝初值的8位計數方式。

工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號發(fā)生器。

計數個數與計數初值的關系為：

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第41頁!

四、方式3方式3只適用于定時/計數器T0，定時器T1處于方式3時相當于TR1=0，停止計數。

工作方式3將T0分成為兩個獨立的8位計數器TL0和TH0

。

單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第42頁!方式0、方式1的應用例：選擇T1方式0用于定時，在P1.1輸出周期為1ms的方波，晶振fosc=6MHZ。分析：1、根據題意，只要使P1.1每隔500μs取反一次即可得到1ms方波，因而T1的定時時間為500μs2、將T1設為定時方式0：GATE=0，C/T=0，M1M0=00；T0不用可為任意，只要不使其進入方式3，一般取0即可。故TMOD=00H。系統(tǒng)復位后TMOD為0，所以不必對TMOD置初值。3、計算500μs定時T1的初值：機器周期Tcy=12/fosc=12/6×106=2μs設初值為X則：（213－X）×2×10－6s=500×10－6sX=7942D=1111100000110B=1F06H因為在作13位計數器用時，TL1高3位未用，應寫X的低5位裝入TL1的低5位，所以TL1=06H；X的高8位應裝入TH1，所以TH1=F8H。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第43頁!方式2的應用例:用定時器1方式2計數，要求每計滿100次，將P1.0取反。根據題意，外部計數信號由T1（P3.5）引腳輸入，每跳變一次計數器加1，由程序查詢TF1。方式2有自動重裝初值的功能，初始化后不必再置初值。初值X=28－100=156D=9CH

TH1=TL1=9CHTMOD=60H單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第44頁!門控位的應用圖

外部正脈沖寬度測量例：利用T0門控位測試INT0引腳上出現的正脈沖的寬度，并以機器周期數的形式顯示在顯示器上。根據要求可這樣設計程序：將T0設定為方式1，GATE設為1，置TR0為1。一旦INT0（P3。2）引腳上出現高電平即開始計數，直至出現低電平，停止計數，然后讀取T0的計數值并顯示。測試過程如下：INT0(P3.2)09H→(TMOD)1→TR0T0從0開始計數0→TR0停止T0計數讀出T0值單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第45頁!

INCR0

MOVA，TH0

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0DIS：LCALLDISUP；長調用顯示子程序

AJMPDIS；重復顯示機器周期數由于定時方式1的16位計數長度有限，被測脈沖高電平寬度只能小于65536個機器周期。單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第46頁!3）中斷管理：允許T0中斷，開放總中斷即：IE應裝10000010B。4）啟動定時器T0：SETB TR05）設置軟件計數器初值：（如使用R7）即R7應裝0AH6）動態(tài)停機： SJMP $單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第47頁!（2）中斷服務程序 任務： 1）恢復T0常數； 2）軟件計數器減1； 3）判斷軟件計數器是否為0。為0時，改變P1.0狀態(tài)，并恢復軟件計數器初值；不為0時中斷返回。程序如下： TOINT： MOV TL0，#0B0H ；恢復定時常數

MOV TH0，#3CH ； DJNZ R7，NEXT CPL P1.0 MOV R7，#0AH NEXT： RETI單片機的定時器計數器共57頁，您現在瀏覽的是第48頁! SJMP $TOINT： MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH DJNZ R7，NEXT