第七章定时计数器ppt课件

1、5151系列单片机片内有二个十六位定时系列单片机片内有二个十六位定时/ /计数器：计数器： 定时器定时器0(T0)0(T0)和定时器和定时器1(T1)1(T1)。两个定时器都有定时或事件计数的功能，两个定时器都有定时或事件计数的功能， 可用于定时控制、对外部事件计数可用于定时控制、对外部事件计数3. 3. 定时定时/ /计数器实际上是计数器实际上是1616位加位加1 1计数器。计数器。 T0T0由特殊功能寄存器由特殊功能寄存器TH0TH0和和TL0TL0构成，构成， T1T1由特殊功能寄存器由特殊功能寄存器TH1TH1和和TL1TL1构成。构成。 4.T04.T0和和T1T1受特殊功能寄存器受

2、特殊功能寄存器TMODTMOD和和TCONTCON控制。控制。 1. 定时工作方式定时工作方式 设置为定时工作方式时，定时器计数的设置为定时工作方式时，定时器计数的脉冲是由脉冲是由51单片机片内振荡器经单片机片内振荡器经12分频后产分频后产生的。生的。 每经过一个机器周期定时器每经过一个机器周期定时器(T0或或T1)的的数值加数值加1直至计数满产生溢出。直至计数满产生溢出。如：当如：当8051采用采用12MHz晶体时，每个机器周晶体时，每个机器周期为期为1s，计，计5 个机器周期即为个机器周期即为5 s，即定时，即定时5 s 。 2. 计数工作方式计数工作方式 l 设置为计数工作方式时，通过引

3、脚设置为计数工作方式时，通过引脚T0(P34)和和T1(P35)对对外部脉冲信号计数。外部脉冲信号计数。l 当输入脉冲信号产生由当输入脉冲信号产生由1至至0的下降沿时，定时器的值加的下降沿时，定时器的值加1, 在在每个机器周期每个机器周期CPU采样采样T0和和T1的输入电平。若前一个机器周期的输入电平。若前一个机器周期采样值为高，下一个机器周期采样值为低，则计数器加采样值为高，下一个机器周期采样值为低，则计数器加 1。l 由于检测一个由于检测一个1至至0的跳变需要二个机器周期，故最高计数频的跳变需要二个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的二十四分之一。率为振荡频率的二十四分之一。l 虽然对输入

4、信号的占空比无特殊要求，但为了确保某个电平虽然对输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保某个电平在变化之前至少被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完在变化之前至少被采样一次，要求电平保持时间至少是一个完整的机器周期。整的机器周期。1. 工作模式寄存器工作模式寄存器TMOD(89H) TMOD用于控制用于控制T0和和T1的操作模式。其各位的的操作模式。其各位的定义如下：定义如下： TMOD D7D6D5D4 D3D2D1 D0 (89H)GATE C/T M1 M0GATE C/TM1 M0定时器定时器T0 定时器定时器T1 GATE：门控信号：门控信号 GATE=0，TRx=1时即可启动定时器

5、工作时即可启动定时器工作 ； GATE=1， TRx=1 INTx=1才可启动定时器工作。才可启动定时器工作。 C/T：定时器：定时器/计数器选择位计数器选择位 C/T=1，为计数器方式；，为计数器方式； C/T=0，为定时器方式。，为定时器方式。 M1 M0 工作模式选择位工作模式选择位 M1M0=00 工作方式工作方式013位方式）。位方式）。 M1M0=01 工作方式工作方式116位方式）。位方式）。 M1M0=10 工作方式工作方式28位自动再装入方式）。位自动再装入方式）。 M1M0=11 工作方式工作方式3T0为为2个个8位方式）。位方式）。 TF1 TR1TF0 TR0 IE1I

6、T1 IE0IT0T1 请求请求有有/无无 T1工作工作启启/停停 T0 请求请求有有/无无 T0 工作工作启启/停停 INT1 请求请求有有/无无 INT1方式方式下沿下沿/ 低低电平电平 INT0请求请求有有/无无 INT0方式方式下沿下沿/低低电平电平 2. 控制寄存器控制寄存器TCON(88H) TCON寄存器寄存器 中定时器控制中定时器控制 仅用了其中高四位，其意义仅用了其中高四位，其意义如下：如下： TF1：T1溢出中断请求标志。溢出中断请求标志。 TF1=1，T1有溢出中断请求。有溢出中断请求。 TF1=0，T1无溢出中断请求。无溢出中断请求。 TR1：T1运行控制位。运行控制位

7、。 TR1=1，启动，启动T1工作。工作。 TR1=0，停止，停止T1工作。工作。 TF0：T0溢出中断请求标志。溢出中断请求标志。 TF0=1，T0有溢出中断请求。有溢出中断请求。 TF0=0，T0无溢出中断请求。无溢出中断请求。 TR0：T0运行控制位。运行控制位。 TR0=1，启动，启动T0工作。工作。 TR0=0，停止，停止T0工作。工作。定时计数器的内部逻辑电路结构定时计数器的内部逻辑电路结构 &1C/TC/T7.3 定时器的四种工作方式定时器的四种工作方式 对对TMOD寄存器的寄存器的M1、M0位的设置，可选择四种工作位的设置，可选择四种工作方式，即方式方式，即方式0、方式

8、、方式1、方式、方式2和方式和方式3。下面用下面用THX、TLXX=1或或0表示表示TH1 TL1 TH0 TL0。 1.方式方式 0当当TMOD中中M1M0=00时，定时计数器工作在方式时，定时计数器工作在方式0。 定时器定时器(T0或或T1)工作于工作于13位定时、计数方式。位定时、计数方式。用于计数方式时最大计数值为用于计数方式时最大计数值为 213 8192个脉冲个脉冲用于定时工作时，定时时间为：用于定时工作时，定时时间为： t(213一一T0初值初值) 时钟周期时钟周期12 在这种模式下，在这种模式下，16寄存器寄存器(THx和和TLx)只用只用13位，其中位，其中THx占高占高8位

9、。其中位。其中TLx占低占低5位，位， TLx的高的高3位末用。位末用。 当当TLx的低的低5位溢出时向位溢出时向THx进位进位,而而THx溢出时硬件置溢出时硬件置位位TF0，并申请中断。，并申请中断。 定时、计数溢出否可查询定时、计数溢出否可查询TF0是否置位，如果是否置位，如果开中断则产生溢出中断。开中断则产生溢出中断。 2 .方式方式1当当TMOD中中M1M0=01时，定时计数器工作在方时，定时计数器工作在方式式1。 该模式是一个该模式是一个16位定时计数方式。位定时计数方式。寄存器寄存器TH0和和TL0是以全是以全16位参与操作，位参与操作，计数方式时最大计数计数方式时最大计数 216

10、65536(个外部脉冲个外部脉冲) 用于定时工作方式时，定时时间为：用于定时工作方式时，定时时间为： t(216一一T0初值初值) 时钟周期时钟周期12 16寄存器寄存器(THx和和TLx) 中中THx提供高提供高8位、位、TLx提供低提供低8位计数初值位计数初值 3. 3. 方式方式2 2 当当TMODTMOD中中M1M0=10M1M0=10时，定时器工作在方式时，定时器工作在方式2 2。方式方式2 2是是8 8位的可自动重装载的定时计数方式。位的可自动重装载的定时计数方式。 1616位的计数器被拆成两个位的计数器被拆成两个8 8位，其中位，其中TL0TL0用作用作8 8位计数器，位计数器，

11、 TH0TH0用以保持计数初值。当用以保持计数初值。当TL0TL0计数溢计数溢出，置出，置TF0TF0，TH0TH0中的初值自动装入中的初值自动装入TL0TL0，继续计数，继续计数，循环重复计数。循环重复计数。 用于计数工作方式时，最大计数值为：用于计数工作方式时，最大计数值为： 2828256(256(个外部脉冲个外部脉冲) )。 用于定时工作方式时，其定时时间为；用于定时工作方式时，其定时时间为； t t(28TH0(28TH0初值初值) )振荡周期振荡周期1212 这种工作方式可省去用户重装常数的程序，这种工作方式可省去用户重装常数的程序，并可产生精确的定时时间，特别适用作串行口波并可产

12、生精确的定时时间，特别适用作串行口波待率发生器。待率发生器。 4. 4.方式方式3 3 当当TMODTMOD中中M1M0=11M1M0=11时，定时器工作在方式时，定时器工作在方式3 3。 若将若将T0T0设置为模式设置为模式3 3，TL0TL0和和TH0TH0被分成为两个互被分成为两个互相独立的相独立的8 8位计数器位计数器TH0TH0和和 TL0 TL0 。 TL0TL0可工作为定时方式或计数方式。占用原可工作为定时方式或计数方式。占用原T0T0的的各控制位、引脚和中断源。即各控制位、引脚和中断源。即C CT T、GATEGATE、TR0TR0、TF0TF0和和T0 (P3.4)T0 (P

13、3.4)引脚、引脚、INT0 (P3.2)INT0 (P3.2)引脚。引脚。 TH0TH0只可用作定时功能，占用定时器只可用作定时功能，占用定时器T1T1的控制位的控制位TR1TR1和和T1T1的中断标志位的中断标志位TF1TF1，其启动和关闭仅受，其启动和关闭仅受TRlTRl的的控制。控制。 定时器定时器T1T1无模式无模式 3, 3, 可工作于方式可工作于方式0 0、1 1、2 2，但，但不能使用中断方式。不能使用中断方式。 只有将只有将T1T1用做串行口的波特率发生器时，用做串行口的波特率发生器时，T0T0才工才工作在方式作在方式3 3，以便增加一个定时器。，以便增加一个定时器。 7.4

14、 定时计数器的应用程序设计定时计数器的应用程序设计7.4.1 7.4.1 定时器的计数初值定时器的计数初值C C的计算和装入的计算和装入 计数初值计数初值C C的求法如下。的求法如下。 计数方式：计数方式： 计数初值计数初值 C=C=模模-X-X其中其中X X为要计的脉冲个数）为要计的脉冲个数）定时方式：定时方式： 计数初值计数初值 C= t / MCC= t / MC补补= =模模t / MCt / MC 其中其中t t为欲定时时间，为欲定时时间，MCMC为为8xx518xx51的机器周的机器周MC=12/foscMC=12/fosc 当采用当采用12MHZ12MHZ晶振时，晶振时，MC=1

15、usMC=1us； 当采用当采用6MHZ6MHZ晶振时，晶振时，MC=2usMC=2us。方式0（ 13位方式）： C=（-64H补=2000H64H=1F9CH 1F9CH0001 1111 1001 1100B 把13位中的高八位1111 1100B装入TH0， 而把13位中的低五位xxx1 1100B装入TL0。 MOV TH0，#0FCH； MOV TL0，#1CH；(xxx用“0填入）方式1(16位方式): C=（-64H补=10000H-64H=FF9CH 用指令装入计数初值： MOV TH0，#0FFH MOV TL0，#9CH例例 要计要计100100个脉冲的计数初值个脉冲的计

16、数初值方式方式28位自动再装入方式）位自动再装入方式） C=（64H补补=100H64H=9CH 初值既要装入初值既要装入TH0，也要装入，也要装入TL0： MOV TH0，#9CH MOV TL0，#9CH7.4.2 定时计数器的初始化编程定时计数器的初始化编程 定时计数器的初始化编程步骤：定时计数器的初始化编程步骤：1根据定时时间要求或计数要求计算计数器初根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值；值；2工作方式控制字送工作方式控制字送TMOD寄存器；寄存器；3送计数初值的高八位和低八位到送计数初值的高八位和低八位到THX和和TLX寄存寄存 器中；器中；4启动定时或计数），即将启动定时或计数

17、），即将TRX置位。置位。 如果工作于中断方式，需要置位如果工作于中断方式，需要置位EA中断总中断总开关及开关及ETX允许定时允许定时/计数器中断）。并编计数器中断）。并编中断服务程序。中断服务程序。例例7-1 7-1 如图如图7-27-2所示，所示，P1P1中接有八个发光二极中接有八个发光二极管，编程使八个管轮流管，编程使八个管轮流点亮，每个管亮点亮，每个管亮100ms100ms，设晶振为设晶振为6MHz6MHz。7.4.3 7.4.3 应用编程举例应用编程举例分析分析 利用利用T1T1完成完成100ms100ms的定时，当的定时，当P1P1口线输出口线输出“1”1”时，发光二极管亮，每隔时

18、，发光二极管亮，每隔100ms100ms1 1左移一次，采左移一次，采用定时方式用定时方式1 1，先计算计数初值：，先计算计数初值： MC= =2s MC= =2s 100ms/2s =50000=C350H 100ms/2s =50000=C350H （C350HC350H补补 =10000H-C350H=3CB0H=10000H-C350H=3CB0H* * * * * * * * * * * * * * 用汇编语言编程用汇编语言编程 * * * * * * * * * * * * * * * * 查询方式如下：查询方式如下： ORG 0030HORG 0030H MOV A MOV A，

19、#01H#01H： 置第一个置第一个LEDLED亮亮NEXTNEXT：MOV P1MOV P1，A A MOV TMOD MOV TMOD，#10H #10H ；T1T1工作于定时方式工作于定时方式1 1 MOV TH1 MOV TH1，#3CH#3CH MOV TL1 MOV TL1，#0B0H#0B0H； 定时定时100ms 100ms SETB TR1 SETB TR1 AGAI: JBC TF1,SHIAGAI: JBC TF1,SHI； 100ms100ms到转到转SHI,SHI,并清并清TF1TF1 SJMP AGAI SJMP AGAISHISHI： RL ARL A SJMP

20、NEXT SJMP NEXT中断方式中断方式 ORG 0000H ORG 0000H AJMP MAIN AJMP MAIN ；单片机复位后从；单片机复位后从0000H0000H开始执行开始执行 ORG 001BHORG 001BH AJMP IV1 AJMP IV1 ；转移到；转移到IV1IV1 ORG 0030H ORG 0030H ；主程序；主程序MAINMAIN：MOV AMOV A，#01H #01H MOV P1 MOV P1，A A ；置第一个；置第一个LEDLED亮亮 MOV TMODMOV TMOD，#10H #10H ；T1T1工作于定时方式工作于定时方式1 1 MOV T

21、H1 MOV TH1，#3CH#3CH MOV TL1 MOV TL1，#0B0H #0B0H ；定时；定时100ms100ms SETB TR1 SETB TR1 ；启动；启动T1T1工作工作 SETB ET1 SETB ET1 ；允许；允许T1T1中断中断WAITWAIT：SJMP WAIT SJMP WAIT ；等待中断；等待中断 IV1IV1：RL A RL A ；中断服务程序，左移一位；中断服务程序，左移一位 MOV P1MOV P1，A A ；下一个发光二极管亮；下一个发光二极管亮 MOV TH1MOV TH1，#3CH#3CH MOV TL1 MOV TL1，#0B0H #0B0

22、H ；重装计数初值；重装计数初值 RETI RETI ；中断返回；中断返回以上程序进入循环执行以上程序进入循环执行, ,八个八个LEDLED一直循环轮流点亮。一直循环轮流点亮。方法1:采用T0产生周期为200ms脉冲，即P1.0每100ms取反一次作为T1的计数脉冲，T1对下降沿计数，因此T1计5个脉冲正好100ms。T0采用方式1，X= 得X=3CB0H，T1采用方式2，计数初值X = 5=FBH均采用查询方式，流程图和程序如下：162162210100382例7-2 在P1.7端接一个发光二极管LED，要求利用定时控制使LED亮一秒灭一秒周而复始，设fosc=6MHZ。解解: 16: 16

23、位定时最大为位定时最大为 * *2us=131.072ms2us=131.072ms，显然不能满足，显然不能满足要求，可用以下两种方法解决。要求，可用以下两种方法解决。 ORG 0000H ORG 0000HMAINMAIN：CLR P1.7CLR P1.7 SETB P1.0 SETB P1.0 MOV TMOD MOV TMOD，#61H#61H MOV TH1 MOV TH1，#0FBH#0FBH MOV TL1 MOV TL1，#0FBH#0FBH SETB TR1 SETB TR1LOOP1:CPL P1.7LOOP1:CPL P1.7 LOOP2 LOOP2：MOV TH0MOV

24、TH0，#3CH#3CH MOV TL0 MOV TL0，#0B0H#0B0H SETB TR0 SETB TR0 LOOP3: JBC TF0 LOOP3: JBC TF0，LOOP4LOOP4 SJMP LOOP3 SJMP LOOP3 LOOP4 LOOP4：CPL P1.0CPL P1.0 JBC TF1 JBC TF1，LOOP1LOOP1 AJMP LOOP2 AJMP LOOP2 END END 程序中用程序中用JBCJBC指令对定时指令对定时/ /计数溢出标志位计数溢出标志位进行检测，当标志位为进行检测，当标志位为1 1时跳转并清标志。时跳转并清标志。方法方法2：T0每隔每隔1

25、00ms中断一次，利用软件对中断一次，利用软件对T0的中断次数进行计数，中断的中断次数进行计数，中断10次即实现了次即实现了1秒的秒的定时。定时。 ORG 000BH ；T0中断服务程序入口中断服务程序入口 AJMP IP0 ORG 0030H ；主程序开始；主程序开始 MAIN：CLR P1.7 ；T0定时定时100ms MOV TMOD，#01H MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H SETB ET0 SETB EA MOV R4 MOV R4，#0AH#0AH；中断；中断1010次计数次计数 SETB TR0SETB TR0 SJMP SJMP ；等待中断；等待中断 IP

26、0IP0：DJNZ R4DJNZ R4，RET0RET0； MOV R4MOV R4，#0AH#0AH CPL P1.7 CPL P1.7RET0RET0：MOV TH0MOV TH0，#3CH#3CH MOV TL0 MOV TL0，#0B0H#0B0H SETB TR0 SETB TR0 RETI RETI 例例- 有有P3.4引脚引脚(T0)输入一低频信号输入一低频信号(其小于其小于0.5kHZ),要求要求P3.4每发生一次负跳变时，每发生一次负跳变时， P1.0输出一输出一个个500us同步负脉冲，同时同步负脉冲，同时P1.1输出一个输出一个1ms的同步正的同步正脉冲。已知晶振频率为脉

27、冲。已知晶振频率为6MHZ。P3.4P3.4500us500us1ms1ms定时方式定时方式计数方式计数方式 计数方式计数方式（初值（初值FFH）定时方式定时方式1ms1ms500us500usP1.0P1.0P1.1P1.1时时DEL3: JBC TF0,RESP3 DEL3: JBC TF0,RESP3 ；检测第二次；检测第二次500us500us到否到否AJMP DEL3AJMP DEL3RESP3: CLR P1.1 RESP3: CLR P1.1 ； P1.1P1.1复复0 0 CLR TR0 CLR TR0 AJMP BEGIN AJMP BEGIN 7.4.4 门控位的应用门控位

28、的应用 门控位门控位GATE为为1时，时，TRx=1，INTx=1才能启动定才能启动定时器。利用这个特性可以测量外部输入脉冲的宽度。时器。利用这个特性可以测量外部输入脉冲的宽度。例例7-4 利用利用T0门控位测试门控位测试 INT0引脚上出现的正脉冲引脚上出现的正脉冲宽度，已知晶振频率为宽度，已知晶振频率为12MHz，将所测得值最高位，将所测得值最高位 存入片内存入片内71H单元，低位存入单元，低位存入70H单元。单元。解：设外部脉冲解：设外部脉冲 由由(P3.2)输入，输入，T0工作于定时方式工作于定时方式 1 (16位计数位计数)，GATE设为设为1。测试时，应在。测试时，应在INT0 低

29、低电平时，设置电平时，设置TR0为为1(16位计数位计数)；当；当INT0 变为高电变为高电平时，就启动计数；平时，就启动计数； 再次变低时，停止计数。此计数再次变低时，停止计数。此计数值与机器周期的乘积即为被测正脉冲的宽度。因值与机器周期的乘积即为被测正脉冲的宽度。因fosc=12MHZ，机器周期为，机器周期为1us，测试过程如下。，测试过程如下。源程序如下：源程序如下： MOV TMOD，#09H ; 设设T0为方式为方式1 MOV TL0，#00H ；设计初值取最大值；设计初值取最大值 MOV TH0，#00H MOV R0，#70H JB P3.2, $ ；等；等P3.2(INT0 )

30、变低变低 SETB TR0 ；启动；启动T0准备工作准备工作 JNB P3.2, $ ；等待；等待P3.2(INT0 ) JB P3.2,$ ; 等待等待P3.2(INT0 ) CLR TR0 ;停止计数停止计数T0从从0开始计数开始计数INT0INT0 09H (TMOD) 1 TR0 0 TR0T0停止计数停止计数 MOV R0,TL0 ；存放结果；存放结果 INC R0 MOV R0,TH0 SJMP $ 这种方案被测脉冲的宽度最大为这种方案被测脉冲的宽度最大为65535个机器周期。由于靠个机器周期。由于靠软件启动和停止计数，有一定的测量误差。其可能的最大误差软件启动和停止计数，有一定的

31、测量误差。其可能的最大误差与指令的执行时间有关。与指令的执行时间有关。 此例中，在读取定时器的计数之前，已把它停住。但在某此例中，在读取定时器的计数之前，已把它停住。但在某些情况下，不希望在读计数值时打断定时的过程，由于我们不些情况下，不希望在读计数值时打断定时的过程，由于我们不可能在同一时刻读取可能在同一时刻读取THX和和TLX的内容。读取一个时恰好另一的内容。读取一个时恰好另一个产生溢出，在这种情况下，读取的计数值有可能是错的。可个产生溢出，在这种情况下，读取的计数值有可能是错的。可以解决错读的方法是：以解决错读的方法是： 先读先读THX后读后读TLX，若两次读得的，若两次读得的THx没有

32、发生变化，则可确定读到的内容是正确没有发生变化，则可确定读到的内容是正确的。若前后两次读到的的。若前后两次读到的THx有变化，则再重复有变化，则再重复上述过程，重复读到的内容就应该是正确的上述过程，重复读到的内容就应该是正确的了。下面是按此了。下面是按此思路编写的程序段，读到思路编写的程序段，读到的的TH0 和和TL0放在放在R1和和R0内：内：RP：MOV A，TH0； MOV R0，TL0； CJNE A，TH0，RP； MOV R1，A7 6 小小 结结 定时计数器应用非常广泛，如定时采定时计数器应用非常广泛，如定时采样、时间测量、产生音响、作脉冲源、制样、时间测量、产生音响、作脉冲源、制作日历时钟、