《单片机原理》第四章

1、1/2/2022目录目录编辑ppt第第4章章 MCS-51单片机的定时单片机的定时/计数器原理及应用计数器原理及应用1/2/2022目录目录编辑ppt8031/8051内部带有内部带有两个两个16位位的定时的定时/计数器计数器8032/8052内部带有内部带有三个三个16位位的定时的定时/计数器计数器（1）是一个二进制的加法计数器，当计数器计满回零时刻）是一个二进制的加法计数器，当计数器计满回零时刻自动产生溢出中断请求；自动产生溢出中断请求；（2）既可以用作定时器，也可用作计数器；）既可以用作定时器，也可用作计数器；（3）有四种工作模式：模式）有四种工作模式：模式0、模式、模式1、模式、模式2

2、和模式和模式3；（4）定时时间和计数值均可通过程序设定，最大值与工作）定时时间和计数值均可通过程序设定，最大值与工作模式和单片机的时钟频率有关；模式和单片机的时钟频率有关；（5）它是硬件延时逻辑电路，与软件延时相比，可以提高）它是硬件延时逻辑电路，与软件延时相比，可以提高CPU的工作效率。的工作效率。4.1 MCS-51的定时的定时/计数器概述计数器概述4.1.1 定时定时/计数器的特点计数器的特点1/2/2022目录目录编辑ppt1、定时、定时产生一个标准的时间间隔产生一个标准的时间间隔 例如单片机使用这种方式可以产生一个符合某一要求例如单片机使用这种方式可以产生一个符合某一要求的脉冲方波（

3、如下图）。的脉冲方波（如下图）。50mS100mSMCS-51P x.y 输出波形输出波形4.1.2 定时定时/计数器的应用计数器的应用 4.1 MCS-51的定时的定时/计数器概述计数器概述1/2/2022目录目录编辑ppt2、计数、计数对外部的事件（脉冲）进行统计对外部的事件（脉冲）进行统计外部事件的发生是外部事件的发生是随机的随机的,单片机不可能预知外部事件单片机不可能预知外部事件何时发生，但可以进行何时发生，但可以进行统计（计数）统计（计数）。当达到所要求的计。当达到所要求的计数值时，单片机进行相应的操作。数值时，单片机进行相应的操作。MCS-51T0 ( T1) 端口端口外部脉冲外部

4、脉冲外部外部设备设备4.1 MCS-51的定时的定时/计数器概述计数器概述1/2/2022目录目录编辑ppt单片机检测产品数量示意图P0口口 MCS-51T0红外线红外线扫描扫描发射器发射器红外线红外线接收电路接收电路产品包装产品包装控制器控制器产产品品生生产产线线产品产品传送带传送带4.1 MCS-51的定时的定时/计数器概述计数器概述1/2/2022目录目录编辑ppt4.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式4.2.1 模式模式0 13位计数器模式位计数器模式 在某一个初值的基础上加在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全计数，当计数器计满为全“1”,再来一个计数脉冲

5、时，就产生一个再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号溢出中断信号”TFi=1。高三位弃用高三位弃用问题：（问题：（1）如何控制是定时还是计数？）如何控制是定时还是计数？ （2）如何控制定时）如何控制定时/计数的长短？计数的长短？ （3）如何启动定时）如何启动定时/计数器工作？计数器工作？P3口第2功能振荡器振荡器1/12(低低5位位)TF1中断中断启动控制启动控制T1引脚引脚TR1GATEINT1引脚引脚C/T=0C/T=113位加位加1计数器计数器TH1(高高8位位)溢出溢出中断信号中断信号 TL11/2/2022目录目录编辑ppt（1）C/T： 计数器输入脉冲选择开关计数器输入脉冲选

6、择开关（2）寄存器初值：该参数决定着定时或计数的周期。寄存器初值：该参数决定着定时或计数的周期。（3）TR、GATE、INT1控制定时控制定时/计数器的启动：计数器的启动： GATE=0时时, TR1=1开始工作；开始工作；TR1=0：计数器：计数器T1停止停止计数；计数； GATE=1时时(门控方式门控方式)，TR=1且且/INT1=1时时开始工作。此种方开始工作。此种方 式主要用于测量加在式主要用于测量加在INT1脚上一个正脉冲的脉宽。脚上一个正脉冲的脉宽。（4） TF=1 ：计数或定时时间到，可采用查询或中断方式处理：计数或定时时间到，可采用查询或中断方式处理4.2 定时定时/计数器的四

7、种工作模式计数器的四种工作模式振荡器振荡器1/12(低低5位位)TF1中断中断启动控制启动控制T1引脚引脚TR1GATEINT1引脚引脚C/T=0C/T=113位加位加1计数器计数器TH1(高高8位位)溢出溢出中断信号中断信号 TL11/2/2022目录目录编辑ppt计数值计数值C=213-初值初值定时时间定时时间T=（213-初值）初值） Tosc 124.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式振荡器振荡器1/12(低低5位位)TF1中断中断启动控制启动控制T1引脚引脚TR1GATEINT1引脚引脚C/T=0C/T=113位加位加1计数器计数器TH1(高高8位位)溢出溢出中断

8、信号中断信号 TL1【注】【注】 C/T、TR、GATE均可通过定时器控制寄存器设置均可通过定时器控制寄存器设置4.2.1 模式模式0 13位计数器模式位计数器模式返回返回1/2/2022目录目录编辑ppt4.2.2 模式模式116位计数器模式（以位计数器模式（以T1为例）为例）定时时间定时时间=（216-初值）初值） Tosc 124.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式返回返回振荡器振荡器1/12(低低8位位)TF1中断中断启动控制启动控制T1引脚引脚TR1GATEINT1引脚引脚C/T=0C/T=116位加位加1计数器计数器TH1(高高8位位)溢出溢出中断信号中断信号T

9、L11/2/2022目录目录编辑ppt 由由TL1做计数器，做计数器，TH1做初值寄存器，做初值寄存器， 工作前工作前TL1、TH1分别预置相同的初值。分别预置相同的初值。 TL1计数时，当产生溢出的同时，将计数时，当产生溢出的同时，将TH1中的初值自动重中的初值自动重装装TL1。TL1继续计数继续计数。4.2.3 模式模式28位自动重装初值模式位自动重装初值模式定时时间定时时间=（28-TH1初值）初值） Tosc 124.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式振荡器振荡器1/12TF1中断中断启动控制启动控制T1引脚引脚TR1GATEINT1引脚引脚C/T=0C/T=18位

10、加位加1计数器计数器TH1（8位）位）溢出溢出中断信号中断信号TL1（8位）位）用作串行口波特率发生器用作串行口波特率发生器1/2/2022目录目录编辑ppt 在这种模式中，单片机将在这种模式中，单片机将T0和和T1重新进行重新进行“拆分、组合拆分、组合”，将将T0变为由变为由TH0和和TL0组成的两个独立的组成的两个独立的8位定时位定时/计数器。计数器。4.2.4 模式模式3 组合扩展模式（仅适用于组合扩展模式（仅适用于T0）4.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式振荡器振荡器1/12TF0中断中断启动控制启动控制T0引脚引脚TR0GATEINT0引脚引脚C/T=0C/T=

11、18位加位加1计数器计数器溢出溢出中断信号中断信号TL0（8位）位）TR1振荡器振荡器1/12启动控制启动控制TF1中断中断8位加位加1计数器计数器溢出溢出中断信号中断信号TH0（8位）位）模式模式3时时定时器定时器T0的结构图的结构图1/2/2022目录目录编辑ppt（1）TH0计数脉冲来自内部计数脉冲来自内部fosc，所以只能处于，所以只能处于“定时定时”方式；方式；（2）TH0分别借用了定时器分别借用了定时器T1的的TR1和和TF1为自己服务，使为自己服务，使TH0能象能象TL0那样用那样用TR1启动定时，并用启动定时，并用TF1来作为来作为TH0的的溢出中断的标志；溢出中断的标志；（3

12、）此时，）此时，T1缺少了启动控制信号缺少了启动控制信号TR1和溢出标志和溢出标志TF1，那么，那么在模式在模式3时，时，T1是如何启动和工作？是如何启动和工作？ 没有溢出标志没有溢出标志TF1，则，则T1就不去查询；就不去查询； 没有启动控制信号没有启动控制信号TR1，可以让它在模式，可以让它在模式3之前就启动之前就启动工作，并将工作，并将设定为自动重装模式（模式设定为自动重装模式（模式2），作串行口的波，作串行口的波特率发生器。特率发生器。（4）模式）模式3就是将单片机原有的就是将单片机原有的T0、T1两个计数器变成三个独两个计数器变成三个独立的计数器。其中立的计数器。其中T1要事先设定为

13、模式要事先设定为模式2（串行口的波特率（串行口的波特率发生器）并启动起来。发生器）并启动起来。结构图4.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式模式模式3时时T0（TH1、TH2）及）及T1的特点的特点1/2/2022目录目录编辑ppt定时定时/ /计数器计数器4 4种模式比较种模式比较模模 式式计数模计数模M M 最大最大定时定时时间时间 Tmax（fosc=12M）模式模式013位位Tmax=8192*1 s =8.192ms模式模式116位位Tmax=65536*1 s =65.536ms模式模式2，38位位Tmax=256*1 s =0.256ms模模 式式计数模计数模M

14、 M 最大最大计数计数值值模式模式013位位Cmax=8192模式模式116位位Cmax=65536模式模式2，38位位Cmax=256 T=(M-TC) Tosc 12 其中，其中，T: 定时时间，定时时间，Tosc: 时钟周期。时钟周期。 C=M-TC其中，其中，C: 计数值，计数值，M: 计数器的模，计数器的模，TC:计数初值计数初值 4.2 定时定时/计数器的四种工作模式计数器的四种工作模式返回返回1/2/2022目录目录编辑pptGATE 选通门选通门: GATE=0时时,只要只要TR=1,计数器就开始工作；计数器就开始工作； GATE=1时时,只有只有INT=TR=“1”时时,计数

15、器工作计数器工作 （用来测量（用来测量INT脚高电平脉冲的宽度）脚高电平脉冲的宽度）。C/T 计数、定时方式选择位计数、定时方式选择位: C/T=1时时,计数方式。计数方式。 C/T=0时时:定时方式。定时方式。M1 、M0 模式选择模式选择: 确定四种工作模式确定四种工作模式.GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0结构图4.3 MCS-51对定时对定时/计数器的控制计数器的控制返回返回1/2/2022目录目录编辑pptM1 M0工工 作作 模模 式式0 0模式模式0： 13位计数器模式位计数器模式0 1模式模式1： 16位计数器模式位计数器模式1 0模式模式2： 8位自动重装模

16、式位自动重装模式1 1模式模式3： TH0、TL0和和T1各自独立（各自独立（3T） 模式模式0、模式、模式1：区别仅在于长度为：区别仅在于长度为13位和位和16位；位； 模式模式2：常用于单片机串行通讯时作：常用于单片机串行通讯时作“波特率波特率”发生器。发生器。 模式模式3：仅：仅T0可以工作于该模式可以工作于该模式4.3 MCS-51对定时对定时/计数器的控制计数器的控制GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T01/2/2022目录目录编辑ppt TF0 定时器定时器T0的溢出标志的溢出标志: 计数器溢出时硬件自动置位，即计数器溢出时硬件自动置位，即TF0=1。进入中断后。进入

17、中断后硬件硬件自动清除自动清除（TF0=0），若是查询方式则可由软件），若是查询方式则可由软件清除；清除； TR0 计数器计数器T0的控制位：的控制位： 由软件设定：由软件设定： TR0=1计数器开始工作；计数器开始工作； TR0=0计数器停止计数。计数器停止计数。 TF1、TR1同上。同上。T0、T1的启动和溢出标志的启动和溢出标志 外部中断标志和触发方式选择外部中断标志和触发方式选择4.3 MCS-51对定时对定时/计数器的控制计数器的控制返回返回TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT04.3.2 控制寄存器控制寄存器TCON （SFR地址：地址：88H）1/2/2022目录目录编

18、辑ppt4.4 定时定时/计数器的初始化计数器的初始化（1）根据需要，设定工作方式（）根据需要，设定工作方式（C/T位）计数或定时以及工位）计数或定时以及工作模式（作模式（M1、M0）；）；（2）确定初值）确定初值TC；（3）若用中断方式，则要设置相应的中断参数、优先级别；）若用中断方式，则要设置相应的中断参数、优先级别；（4）送命令字，启动计数器。）送命令字，启动计数器。 4.4.1 定时器初始化的步骤定时器初始化的步骤4.4.2 计数、定时初值的计算计数、定时初值的计算（1）计数初值计算公式：）计数初值计算公式： TC=M - - C1/2/2022目录目录编辑ppt计数器初值计算应用举例

19、计数器初值计算应用举例【例】【例】在模式在模式0或模式或模式1时，每接收时，每接收100个外部事件，要求产生个外部事件，要求产生一个中断，确定计数初值。一个中断，确定计数初值。 （1）模式）模式1：TC=65536-100=65436=FF9CH （2）模式）模式0：TC=8192-100=8092=1F9CH（注意（注意TH、TL）1111111110011100FFH9CHTHi=FFHTLi=9CH模式模式1 111111100XXX11100计算结果：计算结果：1FH9CH 实际初值：实际初值：THi=FCH TLi=1CH模式模式0 0THiTLi4.4 定时定时/计数器的初始化计数

20、器的初始化1/2/2022目录目录编辑ppt（2）定时器初值计算公式：）定时器初值计算公式：TC= M T / T计数计数 其中：其中：M 为计数模；为计数模；T为定时时间；为定时时间； T计数计数为系统时钟周期的为系统时钟周期的12倍，即倍，即12Tosc 设系统时钟为设系统时钟为6MHz，则，则T T计数计数= =2 s 。 定时器定时器4种模式的最大定时时间与种模式的最大定时时间与M有关。有关。模模 式式计数模计数模M M 最大定时时间最大定时时间 Tmax模式模式013位位Tmax= 81922 s =16.384ms模式模式116位位Tmax= 655362 s =131.072ms

21、模式模式2，38位位Tmax= 2562 s =0.512ms 4.4 定时定时/计数器的初始化计数器的初始化4.4.2 计数、定时初值的计算计数、定时初值的计算1/2/2022目录目录编辑ppt （1）确定模式：）确定模式：选择模式选择模式1 ，且，且C/T=0（ 定时方式）。定时方式）。 （2）计算定时初值：）计算定时初值： TC= M T / T计数计数 TC=65536 -50ms/2 s =65536-25000 =40536 =9E58H 即即THi=9EH； TLi=58H【思考题】【思考题】编写出使用编写出使用T1T1时的初始化并启动定时的指令。时的初始化并启动定时的指令。【例

22、】【例】请计算定时请计算定时50ms所需要的定时初值。所需要的定时初值。 （设（设fosc=6MHz）定时器初值计算应用举例定时器初值计算应用举例4.4 定时定时/计数器的初始化计数器的初始化1/2/2022目录目录编辑pptMOV TMOD, #00010000B ；T1为模式为模式1定时方式定时方式MOV TH1, #9EHMOV TL1, #58H ；送；送T1的的50ms的定时初值的定时初值SETB TR1 ；启动；启动T1定时器定时器模式寄存器模式寄存器TMOD4.4 定时定时/计数器的初始化计数器的初始化GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0【例】【例】请计算定时请计

23、算定时50ms所需要的定时初值。所需要的定时初值。 （设（设fosc=6MHz）定时器初值计算应用举例定时器初值计算应用举例（3）定时器初始化程序）定时器初始化程序1/2/2022目录目录编辑ppt4.5 定时器应用举例（方式定时器应用举例（方式1）20ms10ms10ms【例【例1】利用单片机的利用单片机的P1.0产生一个频率为产生一个频率为50Hz的对称的对称方波方波(设设fosc=6MHz)。MCS-51用单片机设计一个方波发生器示意图用单片机设计一个方波发生器示意图1/2/2022目录目录编辑pptGATE C/TM1M0GATEC/TM1M0TF1TR1TF0 TR0IE1IT1IE

24、0IT00 0 0 0 0 0 0 1TCON【解】【解】选择定时器并确定工作方式、工作模式和定时初值。选择定时器并确定工作方式、工作模式和定时初值。（1）选用）选用T0的定时方式（的定时方式（C/T=0）；）；（2）模式）模式1（M2 M1=01) ，（3）计算）计算TC : TC= 65536-10ms /2s =60536=EC78H 即即TH0=ECH，TL0=78H （4）编程实现）编程实现 可使用查询和中断两种方法，在此介绍可使用查询和中断两种方法，在此介绍查询法查询法TMOD4.5 定时器应用举例（方式定时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑pptORG 1000H

25、STRAT: MOV TMOD,#01H ;设定时器设定时器0为定时，模式为定时，模式1SETB TR0 ;启动定时器启动定时器T0 LOOP: MOV TH0, #0ECH ;设定时初值设定时初值MOV TL0, #78HJNB TF0, $ ;定时时间到？定时时间到？CLR TF0 ;清清T0标志标志SJMP LOOP ;循环继续循环继续END程序清单（查询法）4.5 定时器应用举例（方式定时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑ppt程序流程图（查询法）程序流程图（查询法）设定设定T0的模式的模式启动启动T0设定定时初值设定定时初值TF0=1清标志清标志NY4.5 定时器应用举

26、例（方式定时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑ppt【解】【解】（1）选择）选择T0且设定为定时方式、模式且设定为定时方式、模式1。 （2）TC=65536-50ms/2s=9E58H （3）TMOD控制字为：控制字为：00000001B=01H （4）T0采用采用中断中断方式：即每方式：即每50ms产生一次中断，产生一次中断，中断中断20次便是次便是1S。2S1S1SP1.0【例【例2】。 （要求用中断方式实现）（要求用中断方式实现）4.5 定时器应用举例（方式定时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑ppt软件重装初值软件重装初值 R0=0？ NYCPL P1.02

27、0 R0R0-1R0RETIBRT0中断服务程序中断服务程序程序流程图程序流程图主程序主程序初始化初始化（T0设置）设置）（开中断）（开中断）（中断次数设置）（中断次数设置）等待中断等待中断START4.5 定时器应用举例（方式定时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑pptORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP BRT0 ORG 1000HSTART:MOV TMOD,#01H；设；设T0为定时方式，模式为定时方式，模式1MOV TH0,#9EH；50mS定时初值定时初值MOV TL0,#58HMOV IE,#82H；开中断（；开中断（T0）SETB TR

28、0；启动定时器；启动定时器T0开始定时开始定时MOV R0,#14H；计数器；计数器R0赋初值赋初值20 SJMP $；等待；等待T0中断（中断（TF0=1时引发中断）时引发中断）ORG 0080HBRT0: DJNZ R0, NEXT；T0中断服务程序中断服务程序MOV R0,#14H；计数器；计数器R0重赋初值重赋初值20NEXT: MOV TH0,#9EH；软件重装初值；软件重装初值MOV TL0,#58HRETI；中断返回；中断返回ENDIE寄存器程序清单程序清单软件重装初值软件重装初值 R0=0？NYCPL P1.020 R0R0-1R0RETIBRT04.5 定时器应用举例（方式定

29、时器应用举例（方式1）1/2/2022目录目录编辑ppt4.6 定时器门控位定时器门控位GATE的应用的应用 如果如果GATE=1， TR=1时电路是否计数取决于时电路是否计数取决于/INT0： /INT0=1 时开始计数；时开始计数；/INT0=0时电路停止计数。时电路停止计数。 利用这一特点，可以实现利用这一特点，可以实现测量外部脉冲的宽度测量外部脉冲的宽度。 MCS-51 INT0振荡器振荡器1/12TF0中断中断启动控制启动控制T0引脚引脚TR0GATEINT0引脚引脚C/T=0C/T=1溢出溢出中断信号中断信号计数器）计数器）1/2/2022目录目录编辑ppt（1）将外部脉冲接到）将

30、外部脉冲接到P3.2（/INT0）上，使用）上，使用T0且且C/T=0，且令且令GATE=1；（2）计数器）计数器TH0、TL0原始原始初值为初值为00H，且设为，且设为模式模式1；（3）在）在/INT0=0时设定时设定TR0=1（T0准备计数）；准备计数）；（4）当）当/INT0=1时，定时器时，定时器T0自动开始计数；自动开始计数；（5）当）当/INT0=0时计数自动停止计数，此时时计数自动停止计数，此时TH0、TL0中的中的计数值就是与脉冲宽度相对应的数据。计数值就是与脉冲宽度相对应的数据。 SETB TR0 （TR0=1） 准备阶段 MCS-51INT0外部脉冲外部脉冲脉宽测量的实现脉

31、宽测量的实现（以（以T0为例）为例）4.6 定时器门控位定时器门控位GATE的应用的应用T0开始计数开始计数（/INT0=1）计数阶段计数停止计数停止（/INT0=0）完成计数1/2/2022目录目录编辑ppt程程序序流流程程图图设定设定T0模式模式模式模式1，GATE=1TH0、TL0原始清零原始清零数据指针数据指针R0赋初值赋初值INT0=0?SETB TR0INT0=0?INT0=1?CLR TR0取取TH、TL值值NNN等待低电平等待低电平Y准备计数准备计数等待高电平等待高电平（高电平时自动计数）（高电平时自动计数）等待低电平等待低电平（低电平时完成计数）（低电平时完成计数）YY保存计

32、数值保存计数值 4.6 定时器门控位定时器门控位GATE的应用的应用1/2/2022目录目录编辑ppt MOV TMOD,#09H;设定设定T0为模式为模式1且且GATE0=1MOV TH0, #00HMOV TL0, #00H ;计数器原始清零计数器原始清零MOV R0, #20H ;设置数据区指针并原始赋初值设置数据区指针并原始赋初值JB INT0, $ ;等待等待P3.2引脚上的脉冲变低引脚上的脉冲变低,寻找准备阶段寻找准备阶段SETB TR0 ;INT0变低后，变低后，TR0置置1 （ 但不计数）但不计数）JNB INT0,$ ;若若INT0低电平则等待，（准备阶段）低电平则等待，（准备阶段）JB INT0,$ ;若若INT0高电平则等待高电平则等待 （计数阶段）（计数阶段）CLR TR0 ;INT0变低后，关闭变低后，关闭T0 （ 完成计数）完成计数） MOV R0,TL0INC R0MOV R0,TH0 ;保存计数器保存计数器T0的计数值的计数值4.6 定时器门控位定时器门控位GATE的应用的应用准备阶段 计数阶段 完成计数 MCS-51INT0外部脉冲外部脉冲s 1/2/2022目录目录编辑ppt作作 业业l定时与计数的区别是什么？定时与计数的区别是什么？ 如何控制如何控制MCS-51单片机进行定时或计数、及四种工作模式？单片机进行定时