單片機 第五章 單片機的定時器計數(shù)器

單片機第五章單片機的定時器計數(shù)器第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)定時器/計數(shù)器的結構和功能一、結構和功能二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日一、結構和功能

8051單片機內有兩個可編程16位定時器/計數(shù)器，常稱為定時器0和定時器1，簡稱為T0和T1，每個定時計數(shù)器都由兩個8位專用寄存器組成，T0由TH0,TL0組成，T1由TH1,TL1組成，同時還有TCON,TMOD兩個專用寄存器對其進行控制。常用于定時控制、延時、外部計數(shù)和檢測等。1.結構：外部控制門第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.功能：a.定時：

對機器周期進行計數(shù)，即計數(shù)脈沖來自單片機的內部。即每個機器周期產生一個計數(shù)脈沖使得計數(shù)器加1，直至計滿溢出。一個機器周期＝12*振蕩周期

12MHZ晶體，計數(shù)周期(機器周期)＝1us。即每1us計數(shù)器加l。從開始計數(shù)到溢出這段時間就是“定時”時間。因此，若機器周期一定，計數(shù)初值越大，則定時越短第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日b.計數(shù)：

對外來脈沖進行計數(shù)。

T0(P3.4)和T1(P3.5)兩個引腳，作為計數(shù)輸入端。 外部輸入的脈沖在出現(xiàn)從1到0的負跳變時有效，計數(shù)器進行加1。 計數(shù)方式下，單片機在每個機器周期的S5P2拍節(jié)時對外部計數(shù)脈沖進行采樣。如果前一個機器周期采樣為高電平，后一個機器周期采樣為低電平，即為一個有效的計數(shù)脈沖。在下一機器周期的S3Pl進行計數(shù)。 即采樣計數(shù)脈沖需要2個機器周期，即24個振蕩周期。因此，計數(shù)脈沖的頻率最高為振蕩脈沖頻率的 1／24第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日

TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01.控制寄存器TCONTF1（TCON.7,8FH位）----定時器T1中斷請求溢出標志位。TF0（TCON.5,8DH位）----定時器T0中斷請求溢出標志位。

TR1（TCON.6,8EH位）----T1運行控制位。

0：關閉T1；1：啟動T1運行。只由軟件置位或清零。TR0（TCON.4,8CH位）----T0運行控制位。

0：關閉T0；1：啟動T0運行。只由軟件置位或清零。 8051設有定時/計數(shù)器應用相關的控制器，即兩個8位專用寄存器TMOD和TCON。定/計工作前，必須經過由CPU將一些命令寫入定/計的初始化過程。

二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日2.方式寄存器TMOD

（不能進行位尋址，沒有位地址）

GATED7D6D5D4D3D2D1D0C/TM1M0C/TM1M0GATETMOD

M1M0工作方式功能說明00方式013位計數(shù)器01方式116位計數(shù)器10方式2自動再裝入8位計數(shù)器11方式3定時器0：分成兩個8位計數(shù)器定時器1：停止計數(shù)C/T----定時器/計數(shù)器方式選擇位。

0：定時器；1：計數(shù)器。GATE----外部門控位。

0：不用外部門，只將TR0/TR1置1來啟動定時器；

1：使用外部門，外部請求信號INT0/INT1（高電平）和TR0/TR1（置1）共同來啟動定時器。定時計數(shù)器1定時計數(shù)器0第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日 第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日1、方式0(T1,T0)當M1M0兩位為00時，定時/計數(shù)器被選為工作方式0，13位計數(shù)器，其邏輯結構如圖所示?？刂普袷幤鳌?2TL0低5位TF0中斷T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0

高8位第二節(jié)定時器/計數(shù)器的工作方式第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式0下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～8192(213)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(213一計數(shù)初值)×晶振周期×12

或(213一計數(shù)初值)×機器周期若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms[213–(213-1)]x2μs=2μs第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日2、方式1(T1,T0)當M1M0兩位為01時，定時/計數(shù)器被選為工作方式1，16位計數(shù)器，其邏輯結構如圖所示?？刂普袷幤鳌?2TL0(8位)TF0中斷T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式1下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～65536(216)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(216一計數(shù)初值)×晶振周期×12

或(216一計數(shù)初值)×機器周期若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日控制振蕩器÷12TL0(8位)TF0中斷T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)重新裝入3、方式2(T1,T0)當M1M0兩位為10時，定時/計數(shù)器被選為工作方式2，自動重加載8位計數(shù)器，其邏輯結構如圖所示。方式0和方式1有個共同的特點，就是計數(shù)溢出后計數(shù)器全清0，因此，循環(huán)定時時就需要反復設定計數(shù)器初值，比較麻煩，而方式2具有自動重加載初值的功能，免去很多反復設置初值的工作。第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式2下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～256(28)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(28一計數(shù)初值)×晶振周期×12

或(28一計數(shù)初值)×機器周期若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[28–(28-1)]x

2μs=2μs[28–0]x

2μs=512μs第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日控制振蕩器÷12TL0(8位)TF0中斷T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)1/12fosc1/12foscTF1中斷1/12foscTR14、方式3（T0）當M1M0兩位為11時，定時/計數(shù)器被選為工作方式3，只用于定時器0，T0被分成兩個獨立的8位計數(shù)器，其邏輯結構如圖所示。定時器T0方式3結構第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日控制振蕩器÷12TL1(8位)串行口T1（P3.5)端C/

T=0C/

T=1TH1(8位)重新裝入振蕩器÷12TL1(8/5位)T1（P3.5)端C/

T=0C/

T=1TH1(8位)串行口定時器T0用作方式3時，T1仍可用于方式0～2結構這時，僅用C/T來切換定時或計數(shù)。T1方式0或1T1方式2第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式0下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～8192(213)213－計數(shù)初值＝計數(shù)的脈沖數(shù)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(213一計數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時時間或(213一計數(shù)初值)×機器周期＝定時時間若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[213–(213-1)]x2μs=2μs[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms第三節(jié)定時/計數(shù)器應用我們編程時，通常是求計數(shù)初值第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日(1)計算計數(shù)初值：例1：設單片機晶振頻率Fosc＝6MHz，使用定時器1以方式0產生周期為200μs的等寬正方波脈沖，并由P1.0輸出。以查詢方式完成。

欲產生200μs的等寬正方波脈沖，只需在P1.0端以100μs為周期交替輸出高低電平即可實現(xiàn)，為此定時時間應為100μs。使用6MHz晶振，則一個機器周期為2μs。方式0為13位計數(shù)結構。設待求的計數(shù)初值為x，則：

(213—x)×2μs＝100μs，求解得：

x＝01110B。低5位和高8位分別轉換為十六進制數(shù)，高8位為FEH，低5位為0EH。其中高8位放入THl，即THl＝FEH；低5位放入TLl，即TL1＝0EH。(2)TMOD寄存器初始化為把定時器／計數(shù)器1設定為方式0，則MlM0＝00H；為實現(xiàn)定時功能，應使C／T＝0；為實現(xiàn)定時器／計數(shù)器1的運行控制，則GATE＝0。定時器／計數(shù)器0不用，有關位設定為0。因此TMOD寄存器應初始化為00H。由定時器控制寄存器TCON中的TR1位控制定時的啟動和停止：

TR1＝1啟動，TR1＝0停止第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日(4)程序設計

MOV TMOD,#00H MOV TH1,#0FEH MOV TL1,#0EH SETB TR1LOOP1: JBC TF1,LOOP2 SJMP LOOP1LOOP2: MOV TL1,#0EH MOV TH1,#0FEH

CLR TF1 CPL P1.0 SJMP LOOP1

第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式1下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～65536(216)

216－計數(shù)初值＝計數(shù)的脈沖數(shù)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(216一計數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時時間或(216一計數(shù)初值)×機器周期＝定時時間若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日例2：設單片機晶振頻率Fosc＝12MHz，使用定時器0以方式1產生周期為2S的等寬正方波脈沖，并由P1.0輸出。以查詢方式完成。

(1)計算計數(shù)初值

設待求的計數(shù)初值為x，則：

(216—x)×1μs＝50000μs，求解得：

x＝15536D＝3CB0H。即TH0＝3CH；TL0＝B0H。(2)TMOD寄存器初始化

TMOD＝00000001B第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日(3)程序設計START: MOV R2,#20 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0LOOP1:JBC TF0,LOOP2 SJMP LOOP1LOOP2:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ R2,LOOP1 CPL P1.0 MOV R2,#20 SJMP LOOP1第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日在方式2下，計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：

1～256(28)

28－計數(shù)初值＝計數(shù)的脈沖數(shù)定時工作方式時，定時時間的計算公式為：

(28一計數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時時間或(28一計數(shù)初值)×機器周期＝定時時間若晶振頻率為6MHz，1個機器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時時間為：最大定時時間為：[28–(28-1)]x

2μs=2μs[28–0]x

2μs=512μs第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日例3：使用定時器0以工作方式2產生100μs定時，在P1.0輸出周期為200μs的連續(xù)方波。已知晶振頻率fosc＝6MHz。(1)計算計數(shù)初值

6MHz晶振下，一個機器周期為2μs，以TH0作重裝載的預置寄存器，TL0作8位計數(shù)器，假設計數(shù)初值為x。則：

(28—x)×2μs＝100μs求解得：X＝206D＝11001110B＝CEH把CEH分別裝入TH0和TL0中：TH0＝CEH，TL0＝CEHTMOD寄存器初始化（2）定時器／計數(shù)器0為工作方式2，MlM0＝10；為實現(xiàn)定時功能C/T=0;依題意GATE＝0；定時器／計數(shù)器1不用，有關位設定為0。綜上情況TMOD寄存器的狀態(tài)應為02H。（3）程序設計(查詢方式)：

MOV TMOD,#02H MOV TH0,#0CEH MOV TL0,#0CEH SETB TR0LOOP: JBC TF0,LOOP1 SJMP LOOPLOOP1: CPL P1.0 SJMP LOOP第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日例4：用定時器l以工作方式2計數(shù)，每計100次進行累計器加1操作.(1)計算計數(shù)初值.28—100＝156D＝9CHTH1＝9CH，TL1＝9CHTMOD寄存器初始化：MlM0＝10，C／T＝1，GATE=0因此TMOD＝60H(2)程序設計序設計

CLR A MOV TMOD,#60H MOV TH1,#9CH MOV TL1,#9CH SETB TR1DEL: JBC TF1,LOOP SJMP DELLOOP: INC A SJMP DEL第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日例5：（應用兩個定時器）設重復周期大于1ms的低頻脈沖信號從P3.5引腳（T1）輸入。要求P3.5每發(fā)生1次負跳變時，P1.0輸出1個500μs同步負脈沖，同時P1.1輸出1個1ms的同步正脈沖，其波形圖如下，設fosc＝6MHz。P3.5P1.0P1.11ms500μs1ms計算計數(shù)初值：定時器T0定時500us，使用方式2，T1用于計數(shù)1個脈沖（每一次負跳變發(fā)生一次變化）因此同時使用兩個定時計數(shù)器，T0:（28-x）×2us＝500usx=6D=06HTH0＝06H，TL0＝06HT1:X=28-1X=255D=0FFHTH1=0FFH,TL1=0FFHT0用于定時C／T＝0，方式2M1M0＝10，GATE=0T1用于計數(shù)C／T＝1，方式2M1M0＝10，GATE=0TMOD寄存器初始化：TMOD＝62H第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日 ORG 0030HSTART1: MOV TMOD,#62H MOV TH0,#06H；T0，定時500us MOV TL0,#06H MOV TH1,#0FFH;T1,計數(shù)一個脈沖

MOV TL1,#0FFH SETB P1.0 CLR P1.1 SETB TR1;啟動T1LP1: JBC TF1,NEX1 SJMP LP1

NEX1: CLR P1.0 SETB P1.1 SETB TR0;啟動T0LP2: JBC TF0,NEX2；定時500us SJMP LP2NEX2: SETB P1.0LP3: JBC TF0,NEX3 SJMP LP3NEX3: CLR P1.1;定2次500us共1ms CLR TR0;T0停止工作

AJMP LP1P3.5P1.0P1.11ms500μs1ms第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日例6:利用定時器0控制產生周期為2ms和100ms的方波信號，分別由P1.0和P1.1引腳輸出，采用中斷方式。系統(tǒng)時鐘為12MHz。分析：方波為2ms，定時時間為1ms。機器周期為1μs，采用方式0，則計數(shù)初值為

X=213TH0=E0H，TL0=18H

方波為100ms，定時時間為50ms，可采用50次1ms定時第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日ORG0000HLJMPBEGINORG000BHLJMPTOINTORG2000HBEGIN：MOVTMOD，#00HMOV