單片機(jī) 第五章 單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器

單片機(jī)第五章單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日第一節(jié)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和功能一、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和功能

8051單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，常稱為定時(shí)器0和定時(shí)器1，簡稱為T0和T1，每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器都由兩個(gè)8位專用寄存器組成，T0由TH0,TL0組成，T1由TH1,TL1組成，同時(shí)還有TCON,TMOD兩個(gè)專用寄存器對(duì)其進(jìn)行控制。常用于定時(shí)控制、延時(shí)、外部計(jì)數(shù)和檢測(cè)等。1.結(jié)構(gòu)：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(shí)：

對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，即計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部。即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖使得計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。一個(gè)機(jī)器周期＝12*振蕩周期

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

對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。

T0(P3.4)和T1(P3.5)兩個(gè)引腳，作為計(jì)數(shù)輸入端。 外部輸入的脈沖在出現(xiàn)從1到0的負(fù)跳變時(shí)有效，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1。 計(jì)數(shù)方式下，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2拍節(jié)時(shí)對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行采樣。如果前一個(gè)機(jī)器周期采樣為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期采樣為低電平，即為一個(gè)有效的計(jì)數(shù)脈沖。在下一機(jī)器周期的S3Pl進(jìn)行計(jì)數(shù)。 即采樣計(jì)數(shù)脈沖需要2個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩周期。因此，計(jì)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(shí)器T1中斷請(qǐng)求溢出標(biāo)志位。TF0（TCON.5,8DH位）----定時(shí)器T0中斷請(qǐng)求溢出標(biāo)志位。

TR1（TCON.6,8EH位）----T1運(yùn)行控制位。

0：關(guān)閉T1；1：啟動(dòng)T1運(yùn)行。只由軟件置位或清零。TR0（TCON.4,8CH位）----T0運(yùn)行控制位。

0：關(guān)閉T0；1：啟動(dòng)T0運(yùn)行。只由軟件置位或清零。 8051設(shè)有定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用相關(guān)的控制器，即兩個(gè)8位專用寄存器TMOD和TCON。定/計(jì)工作前，必須經(jīng)過由CPU將一些命令寫入定/計(jì)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(jìn)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(jì)數(shù)器01方式116位計(jì)數(shù)器10方式2自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器11方式3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)C/T----定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位。

0：定時(shí)器；1：計(jì)數(shù)器。GATE----外部門控位。

0：不用外部門，只將TR0/TR1置1來啟動(dòng)定時(shí)器；

1：使用外部門，外部請(qǐng)求信號(hào)INT0/INT1（高電平）和TR0/TR1（置1）共同來啟動(dòng)定時(shí)器。定時(shí)計(jì)數(shù)器1定時(shí)計(jì)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(dāng)M1M0兩位為00時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式0，13位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)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(shí)器/計(jì)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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～8192(213)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(213一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12

或(213一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)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(dāng)M1M0兩位為01時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式1，16位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～65536(216)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(216一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12

或(216一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)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(dāng)M1M0兩位為10時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式2，自動(dòng)重加載8位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。方式0和方式1有個(gè)共同的特點(diǎn)，就是計(jì)數(shù)溢出后計(jì)數(shù)器全清0，因此，循環(huán)定時(shí)時(shí)就需要反復(fù)設(shè)定計(jì)數(shù)器初值，比較麻煩，而方式2具有自動(dòng)重加載初值的功能，免去很多反復(fù)設(shè)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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～256(28)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(28一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12

或(28一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)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(dāng)M1M0兩位為11時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式3，只用于定時(shí)器0，T0被分成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。定時(shí)器T0方式3結(jié)構(gòu)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(shí)器T0用作方式3時(shí)，T1仍可用于方式0～2結(jié)構(gòu)這時(shí)，僅用C/T來切換定時(shí)或計(jì)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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～8192(213)213－計(jì)數(shù)初值＝計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(213一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時(shí)時(shí)間或(213一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期＝定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)間為：[213–(213-1)]x2μs=2μs[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms第三節(jié)定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用我們編程時(shí)，通常是求計(jì)數(shù)初值第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日(1)計(jì)算計(jì)數(shù)初值：例1：設(shè)單片機(jī)晶振頻率Fosc＝6MHz，使用定時(shí)器1以方式0產(chǎn)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(chǎn)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(shí)現(xiàn)，為此定時(shí)時(shí)間應(yīng)為100μs。使用6MHz晶振，則一個(gè)機(jī)器周期為2μs。方式0為13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)。設(shè)待求的計(jì)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(zhuǎn)換為十六進(jìn)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(shí)器／計(jì)數(shù)器1設(shè)定為方式0，則MlM0＝00H；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，應(yīng)使C／T＝0；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制，則GATE＝0。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器0不用，有關(guān)位設(shè)定為0。因此TMOD寄存器應(yīng)初始化為00H。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR1位控制定時(shí)的啟動(dòng)和停止：

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

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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～65536(216)

216－計(jì)數(shù)初值＝計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(216一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時(shí)時(shí)間或(216一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期＝定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)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(shè)單片機(jī)晶振頻率Fosc＝12MHz，使用定時(shí)器0以方式1產(chǎn)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(jì)算計(jì)數(shù)初值

設(shè)待求的計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：

1～256(28)

28－計(jì)數(shù)初值＝計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：

(28一計(jì)數(shù)初值)×晶振周期×12＝定時(shí)時(shí)間或(28一計(jì)數(shù)初值)×機(jī)器周期＝定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6x10-6x12=2μs則最小定時(shí)時(shí)間為：最大定時(shí)時(shí)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(shí)器0以工作方式2產(chǎn)生100μs定時(shí)，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(jì)算計(jì)數(shù)初值

6MHz晶振下，一個(gè)機(jī)器周期為2μs，以TH0作重裝載的預(yù)置寄存器，TL0作8位計(jì)數(shù)器，假設(shè)計(jì)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(shí)器／計(jì)數(shù)器0為工作方式2，MlM0＝10；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能C/T=0;依題意GATE＝0；定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1不用，有關(guān)位設(shè)定為0。綜上情況TMOD寄存器的狀態(tài)應(yīng)為02H。（3）程序設(shè)計(jì)(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(shí)器l以工作方式2計(jì)數(shù)，每計(jì)100次進(jìn)行累計(jì)器加1操作.(1)計(jì)算計(jì)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(shè)計(jì)序設(shè)計(jì)

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(yīng)用兩個(gè)定時(shí)器）設(shè)重復(fù)周期大于1ms的低頻脈沖信號(hào)從P3.5引腳（T1）輸入。要求P3.5每發(fā)生1次負(fù)跳變時(shí)，P1.0輸出1個(gè)500μs同步負(fù)脈沖，同時(shí)P1.1輸出1個(gè)1ms的同步正脈沖，其波形圖如下，設(shè)fosc＝6MHz。P3.5P1.0P1.11ms500μs1ms計(jì)算計(jì)數(shù)初值：定時(shí)器T0定時(shí)500us，使用方式2，T1用于計(jì)數(shù)1個(gè)脈沖（每一次負(fù)跳變發(fā)生一次變化）因此同時(shí)使用兩個(gè)定時(shí)計(jì)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(shí)C／T＝0，方式2M1M0＝10，GATE=0T1用于計(jì)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(shí)500us MOV TL0,#06H MOV TH1,#0FFH;T1,計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖

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

NEX1: CLR P1.0 SETB P1.1 SETB TR0;啟動(dòng)T0LP2: JBC TF0,NEX2；定時(shí)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(shí)器0控制產(chǎn)生周期為2ms和100ms的方波信號(hào)，分別由P1.0和P1.1引腳輸出，采用中斷方式。系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz。分析：方波為2ms，定時(shí)時(shí)間為1ms。機(jī)器周期為1μs，采用方式0，則計(jì)數(shù)初值為

X=213TH0=E0H，TL0=18H

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