單片機定時器計數(shù)器

§5-1定時/計數(shù)器

§5-2定時/計數(shù)器的應(yīng)用

定時計數(shù)器SingleChipMicrocomputer本章內(nèi)容

MCS-51的定時器/計數(shù)器

兩個可編程的定時器/計數(shù)器T1、T0。2種工作模式：（1）計數(shù)器工作模式（2）定時器工作模式4種工作方式(方式0-方式3)。定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)TMOD：選擇定時器/計數(shù)器T0、T1的工作模式和工作方式。TCON：控制T0、T1的啟動和停止計數(shù)，同時包含了

T0、T1的狀態(tài)。

單片機復(fù)位時，兩個寄存器的所有位都被清0。工作方式控制寄存器TMOD

8位分為兩組，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE——門控位

0：以TRX（X=0,1）來啟動定時器/計數(shù)器運行。

1：用外中斷引腳(INT0*或INT1*)上的高電平和TRX來啟動定時器/計數(shù)器運行。（2）M1、M0——工作方式選擇位

M1M0工作方式

00 方式0，13位定時器/計數(shù)器。01 方式1，16位定時器/計數(shù)器。10 方式2，8位常數(shù)自動重新裝載11 方式3，僅適用于T0，T0分成兩個8 位計數(shù)器，T1停止計數(shù)。

(3)C/T*——計數(shù)器模式和定時器模式選擇位 0：定時器模式。1：計數(shù)器模式。C//T=0——定時；C//T=1——對外計數(shù)。定時：fosc/12=1/（12/fosc）=1/T波形等間隔，次數(shù)已定，時間確定即對機器周期進(jìn)行計數(shù)。左圖定時時間為N*TN個方波T/2計數(shù)：脈沖不等間隔。

每個下降沿計數(shù)一次

確認(rèn)一次負(fù)跳變需兩個機器周期，

所以，計數(shù)頻率最高為fosc/24。

定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON

低4位與外部中斷有關(guān)，已介紹。高4位的功能如下：

(1)TF1、TF0——計數(shù)溢出標(biāo)志位(2)TR1、TR0——計數(shù)運行控制位 1：啟動定時器/計數(shù)器工作

0：停止定時器/計數(shù)器工作

定時器/計數(shù)器的4種工作方式

方式0

M1、M0為00，定時器/計數(shù)器的框圖：

為13位的計數(shù)器，C/T*位決定工作模式：

0：開關(guān)打在上面，為定時器工作模式； 1：開關(guān)打在下面，為計數(shù)器工作模式，計數(shù)脈沖為P3.4、P3.5引腳上的外部輸入脈沖，當(dāng)引腳上發(fā)生負(fù)跳變時，計數(shù)器加1。GATE位：決定定時器/計數(shù)器的運行取決于TRx一個條件還是TRx和INTx*引腳兩個條件。（1）0：A點（見圖6-2）是否計數(shù),僅取決于TRx的狀態(tài)。（2）1：B點電位由INTX*的輸入電平和TRX的狀態(tài)這兩個條件來確定。是否計數(shù)是由TRx和INTx*二個條件來控制的。

方式1

M1、M0=01，16位的計數(shù)器。

TLX作為常數(shù)緩沖器，當(dāng)TLX計數(shù)溢出時，在置“1”溢出標(biāo)志TFX的同時，還自動的將THX中的初值送至TLX，使TLX從初值開始重新計數(shù)。定時器/計數(shù)器的方式2工作過程如圖6-5(X=0,1)。方式2

計數(shù)滿后自動裝入計數(shù)初值。

M1、M0=10，等效框圖如下：方式3

增加一個附加的8位定時器/計數(shù)器，從而具有3個定時器/計數(shù)器。只適用于定時器/計數(shù)器T0。T1不能工作在方式3，T1方式3時相當(dāng)于TR1=0，停止計數(shù)（此時T1可用來作串行口波特率產(chǎn)生器）。1．工作方式3下的T0T0分為兩個獨立的8位計數(shù)器:TL0和TH0。TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定為一個8位定時器（不能作外部計數(shù)模式），并使用定時器T1的狀態(tài)控制位TR1和TF1，同時占用定時器T1的中斷請求源TF1。

各引腳與T0的邏輯關(guān)系如圖所示：2．T0工作在方式3下T1的各種工作方式

當(dāng)T1用作串行口的波特率發(fā)生器時，T0才工作在方式3。T0處于方式3時，T1可定為方式0、方式1和方式2，用來作為串行口的波特率發(fā)生器，或不需要中斷的場合。（1）T1工作在方式0

（2）T1工作在方式1

（3）T1工作在方式2

定時器/計數(shù)器對輸入信號的要求

外部計數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩器頻率的1/24，例如選用12MHz頻率的晶體，則可輸入500KHz的外部脈沖。輸入信號的高、低電平至少要保持一個機器周期。如圖6-10所示，圖中Tcy為機器周期。編程前確定參數(shù)：（1）定時/計數(shù)器——T0、T1選擇其一，（2）工作方式——C//T及GATE，（3）計數(shù)初值——加1計數(shù)、16位。

計數(shù)：X=M－N；M=213=8192（模式0）M=216=65536（模式1）M=28=256（模式2、模式3）定時：X=M–N=M–t/T（t為所要求的定時時間，T為機器周期）

（4）工作模式——

M1、M0

N0010

1046MX定時/計數(shù)器的應(yīng)用定時器/計數(shù)器的編程和應(yīng)用

4種工作方式中，方式0與方式1基本相同，由于方式0是為兼容MCS-48而設(shè)，初值計算復(fù)雜，在實際應(yīng)用中，一般不用方式0，而采用方式1。方式1應(yīng)用

例5-1

假設(shè)系統(tǒng)時鐘頻率采用6MHz，要在P1.0上輸出一個周期為2ms的方波，如圖所示。

方波的周期用T0來確定，讓T0每隔1ms計數(shù)溢出1次(每1ms產(chǎn)生一次中斷)，CPU響應(yīng)中斷后，在中斷服務(wù)程序中對P1.0取反。

(1)計算初值X

設(shè)初值為X，則有: (216-X)×2×10-6=1×10-3216-X=500X=65036X化為16進(jìn)制，即X=FE0CH=1111111000001100B。所以，T0的初值為：

TH0=0FEHTL0=0CH(2)初始化程序設(shè)計

對寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相應(yīng)位進(jìn)行正確設(shè)置，將計數(shù)初值送入定時器中。(3)程序設(shè)計

中斷服務(wù)程序除產(chǎn)生方波外，還要注意將計數(shù)初值重新裝入定時器中，為下一次中斷作準(zhǔn)備。參考程序：

ORG0000HRESET:AJMPMAIN；轉(zhuǎn)主程序

ORG000BH；T0的中斷入口 AJMPIT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；設(shè)堆棧指針

MOVTMOD,#01H ；設(shè)置T0為方式1

ACALLPT0M0 ；調(diào)用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE ；自身跳轉(zhuǎn)PT0M0:MOVTL0,#0CH ；T0初始化程序，T0賦初值

MOVTH0,#0FEHSETBTR0 ；啟動T0SETBET0 ；允許T0中斷

SETBEA；CPU開中斷

RETITOP:MOVTL0,#0CH；T0中斷服務(wù)子程序，T0重置初值

MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；P1.0的狀態(tài)取反

RETI查詢方式的參考程序:

MOVTMOD,#01H；設(shè)置T0為方式1

MOVTH0,#0FEH ；T0置初值 MOVTL0,#0CH SETBTR0；接通T0WAIT：JBCTF0，NXSJMPWAITNX：CPLP1.0MOVTH0,#0FEH ；T0置初值 MOVTL0,#0CHSJMPWAIT例5-2

假設(shè)系統(tǒng)時鐘為6MHz，編寫定時器T0產(chǎn)生1秒定時的程序。（1）T0工作方式的確定定時時間較長，采用哪一種工作方式？由各種工作方式的特性，可計算出：

方式0最長可定時16.384ms;

方式1最長可定時131.072ms;方式2最長可定時512

s。選方式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s。（2）計算計數(shù)初值因為：(216-X)×2×10-6=10-1所以：X=15536=3CB0H因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次計數(shù)的實現(xiàn)采用循環(huán)程序法。（4）程序設(shè)計參考程序:

ORG0000HRESET：LJMPMAIN ；上電，轉(zhuǎn)主程序入口MAIN

ORG000BH；T0的中斷入口

LJMPIT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷處理程序IT0P

ORG1000HMAIN：MOVSP,#60H ；設(shè)堆棧指針

MOVB,#0AH；設(shè)循環(huán)次數(shù)10次

MOVTMOD,#01H；設(shè)T0工作在方式1

MOVTL0,#0B0H；給T0設(shè)初值

MOVTH0,#3CH SETBTR0 ；啟動T0SETBET0 ；允許T0中斷SETBEA；CPU開放中斷HERE：SJMPHERE；等待中斷

ITOP：MOVTL0,#0B0H；T0中斷子程序，重裝初值

MOVTH0,#3CH； DJNZB，LOOPCLRTR0；1s定時時間到，停止T0工作LOOP：RETI方式2的應(yīng)用省去程序中重裝初值的指令，并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時時間。例5-3

當(dāng)T0（P3.4）引腳上發(fā)生負(fù)跳變時，從P1.0引腳上輸出一個周期為1ms的方波,如圖所示。（系統(tǒng)時鐘為6MHz）（1）工作方式選擇T0為方式1計數(shù)，初值0FFFFH，即外部計數(shù)輸入端T0（P3.4）發(fā)生一次負(fù)跳變時，T0加1且溢出，溢出標(biāo)志TF0置“1”，發(fā)中斷請求。在進(jìn)入T0中斷程序后，把F0標(biāo)志置“1”，說明T0腳已接收了負(fù)跳變信號。T1定義為方式2定時。在T0腳發(fā)生一次負(fù)跳變后，啟動T1每500

s產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中對P1.0求反，使P1.0產(chǎn)生周期1ms的方波。（2）計算T1初值設(shè)T1的初值為X：則(28-X)×2×10-6=5×10-4X=28-250=6=06H（3）程序設(shè)計

ORG0000HRESET:LJMPMAIN；復(fù)位入口轉(zhuǎn)主程序

ORG000BH

LJMPIT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷服務(wù)程序

ORG001BHLJMPIT1P；轉(zhuǎn)T1中斷服務(wù)程序

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HACALLPT0M2 ；調(diào)用對T0，T1初始化子程序LOOP:MOVC,F0；T0產(chǎn)生過中斷了嗎，產(chǎn)生過中斷，則F0=1JNCLOOP ；T0沒有產(chǎn)生過中斷，則跳到

LOOP，等待T0中斷

SETBTR1；啟動T1SETBET1；允許T1中斷HERE:AJMPHERE

PT0M2:MOVTMOD,#26H；初始化，T1為方式2定時，T0為方式1計數(shù)

MOVTL0,#0FFH；T0置初值

MOVTH0,#0FFHSETBTR0 ；啟動T0SETBET0 ；允許T0中斷

MOVTL1,#06H；T1置初值

MOVTH1,#06HCLRF0 ；把T0已發(fā)生中斷標(biāo)志F0清0

SETBEA

RETIT0P:CLRTR0；T0中斷服務(wù)程序，停止T0計數(shù)

SETBF0；建立產(chǎn)生中斷標(biāo)志

RETIIT1P:CPLP1.0 ；T1中斷服務(wù)，P1.0位取反 RETI在T1定時中斷服務(wù)程序IT1P中，省去了T1中斷服務(wù)程序中重新裝入初值06H的指令。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

M0

M1C/GATE

M0

M1C/GATETMODTCON例6-4、設(shè)fosc=6MHz，利用單片機內(nèi)定時/計數(shù)器及P1.0口線輸出1000個脈沖，脈沖周期為2ms，試編程。

8031P1.0T12ms

T=12×1/fosc=2us選取T0定時；T1計數(shù)。

設(shè)T0采用中斷方式產(chǎn)生周期為2ms方波，T1對該方波計數(shù)，當(dāng)輸出至第1000個脈沖時，使TF1置1。在主程序中用查詢方法，檢測到TF1變1時，關(guān)掉T0，停止輸出方波。

T0、T1參數(shù)的確定：T0模式0、定時：脈寬為脈沖周期的一半所以，X=213－1ms/2us=0001111000001100BTH0=0F0H;TL0=0CHT1模式1、計數(shù)：N=1000

則X=65536－1000=64536=0FC18H

（若選模式0也可以，此時X=7192=1C18H）

程序：

ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTOSORG1000H

MAIN：MOVTMOD，#50H；T0定時，模式0；T1計數(shù)，模式1MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HMOVTL1，#18HMOVTH1，#0FCH

SETBTR1SETBTR0SETBET0SETBEAWAIT：

JNBTF1，WAIT；查詢1000個脈沖計夠沒有到？

CLREACLRET0ANLTCON，#0FH；停T0、T1SJMP＄

TOS：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP1.0RETIEND例6-5、脈沖參數(shù)測量——GATE功能的使用。脈沖高電平（計數(shù)）長度值存于21H、20H中，脈沖低電平長度存于23H、22H中。電路連接如下圖所示。解：復(fù)習(xí)GATE的用法：

GATE=0時，TRi=1，即可啟動Ti定時/計數(shù)

GATE=1時，TRi=1，且=1，才啟動定時/計數(shù)。8031P3.2P3.31被測信號21a3T0計數(shù)T1計數(shù)

ORG0000HLJMPMAINORG2000HMAIN：MOVTMOD，#99H；T0、T1均工作