第四章定时计数器(2)

1、第4章 单片机的中端系统及定时器/计数器4.2 定时/计数器微波炉中的定时器微波炉中的定时器2设定加热一只鸡的时间为15分钟（900s），启动后微波炉开始倒计时，并在显示屏上显示剩余时间。单片机每过1s 更新一次显示时间，当更新显示900次后就让微波炉停止加热。自行车上的计数器自行车上的计数器3霍尔开关每当车轮转过一圈时磁铁接近一次霍尔开关，于是就会输出一个脉冲。如果把这个脉冲输入单片机，单片机可以在每次脉冲到来时计一个数，假设60秒内单片机的计数值为n，车轮的半径为r，于是车轮的周长为C=2r，得自行车的行驶速度为：226060CrrnVTn4计数器的容量计数器的容量 8051单片机内部有两

2、个计数器，分别称为T0和T1，这两个计数器分别由两个两个8位位的RAM单元组成，即每个计数器都是16位的计数器，最大的计数量是65536。溢出 来看水滴的例子，当水持续落下，最终有一滴水使得盆中的水满了。这时如果再有一滴水落下，水会溢出来。单片机计数器的容量是16位，也就是说，最大的计数值为65536，因此计数计到65536时就会产生溢出。一旦产生溢出，单片机内部定时器控制寄存器一旦产生溢出，单片机内部定时器控制寄存器TCON中中的的TF0/TF1变为变为“1”。定时计数器的工作原理定时计数器的工作原理 计数器的最大的计数值为65536，因此计数计到65536就会产生溢出。如果要计数100，就

3、先往计数器中放进65436，再来100个脉冲，就会产生溢出。 定时也是如此，假如每个脉冲是1s，则计满65536个脉冲需时65.536ms。如果只要定时10ms，10ms为10000s，所以，只要在计数器里面放进55536就可以了。定时器/计数器的方式寄存器TMOD TMOD在特殊功能寄存器中，字节地址为89H定时器/计数器的控制字(1)GATE位：门控位。当GATE=0时，只要TCON中的TR0为1就能使计数器工作。当GATE=1和TR0=1时，是否计数取决于INT0引脚的信号，当INT0由0变为1时，开始计数；当INT0由1变为0时，停止计数。(2)C/T位：计数器模式和定时器模式的选择位

4、。C/T=0时，为定时器模式。C/T=1时，为计数器模式。 (3)M1M0：4种工作方式的选择位。通过对M1M0的设置，可使定时器工作于4种工作方式之一，如表6-1所示。TCONTCON寄存器寄存器TF0/TF1（TCON.5/7），定时器溢出标志位），定时器溢出标志位=0=0：定时器未溢出；：定时器未溢出；=1=1：定时器溢出。：定时器溢出。TR0/TR1TR0/TR1：定时器运行启停控制位：定时器运行启停控制位： =0=0：定时器停止运行；：定时器停止运行； =1=1：定时器启动运行。：定时器启动运行。工作方式工作方式1: 16位定时位定时/计数器计数器在这种方式下，由TH0的8位和TL0

5、的8位组成一个16位计数器。最大计数值为65536。当16位计数器从设定的初值不断加1直到溢出时，置置TCON的的TF0位为位为1，系统把计数器清，系统把计数器清“0”。工作方式工作方式0: 13位定时位定时/计数器计数器在这种方式下，由TH0的8位和TL0的低5位组成一个13位计数器。最大计数值为8192。当16位计数器从设定的初值不断加1直到溢出时，置置TCON的的TF0位为位为1，系统把计数器清，系统把计数器清“0”。P122【例例4-9】P2.0接LED，高电平亮，单片机所接晶振12MHz，用定时器的查询方式实现灯的闪烁。要求亮、暗间隔60ms。 R2220XTAL218XTAL119

6、ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT8

7、9C51C122pFC222pFC310uFX112MR110kD1P122【例例4-9】P2.0接LED，高电平亮，单片机所接晶振12MHz，用定时器的查询方式实现灯的闪烁。要求亮、暗间隔60ms。 分析：分析：每个机器周期为1s，使用工作方式1，可以定时65.536ms；方式0可以定时8.192ms 假设应用的是定时器1，工作在方式1，利用TMOD设置方法可知TMOD=00010000B。 需要往定时器里放入预置数： 65536-60ms/1s =5536=15A0H. 程序清单如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV P2, #00H ;关所有

8、的灯 MOV TMOD, #00010000B;定时器/计数器1工作于方式1 MOV TH1, #15H MOV TL1, #0A0H;预置数5536 SETB TR1 ;定时器定时器/计数器计数器1开始运行开始运行 LOOP:JBC TF1,NEXT ;若TF1为1清TF1并转NEXT处 AJMP LOOP ;否则跳转到LOOP处运行 NEXT:CPL P2.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H ;重置定时器重置定时器/计数器的初值计数器的初值 AJMP LOOP SJMP $ END工作方式工作方式0: 13位定时位定时/计数器计数器在这种方式下，由TH0的8位和TL

9、0的低5位组成一个13位计数器。最大计数值为8192。当16位计数器从设定的初值不断加1直到溢出时，置置TCON的的TF0位为位为1，系统把计数器清，系统把计数器清“0”。工作方式工作方式2：自动装载初值的：自动装载初值的8位定时器位定时器 方式2把TL0配置成一个可以自动恢复初值的8位计数器，TH0作为常数缓冲器，由软件预置值。 当TL0产生溢出时，一方面使溢出标志TF0置1，同时把TH0中的8位数据重新装入TL0中。此动作是由硬件自动完成此动作是由硬件自动完成的，不需要软件，这不同于方式的，不需要软件，这不同于方式0和方式和方式1。 工作方式3 在这种工作方式下T0被拆成两个独立的定时器/

10、计数器来用。 TL0可以构成8位的定时器或计数器的工作方式，并使用T0的控制位、TF0的中断源。 TH0则只能作为定时器来用，使用则只能作为定时器来用，使用T1中的中的TR1、TF1的中断的中断源。源。 工作方式3 需要注意的是，方式3是将T0拆成两个独立的8位定时器/计数器来用，而不是T1，如果把T1置于方式3，T1将处于关闭状态。 一般情况下，T0以工作方式3状态运行，仅在T1工作于方工作于方式式2而且不要求中断的前提下而且不要求中断的前提下才可以使用，此时T1可被用作串行口波特率发生器。 方式方式3特别适合于单片机需要特别适合于单片机需要1个独立的定时器个独立的定时器/计数器、计数器、1

11、个定时器及个定时器及1个串行口波特率发生器的情况。个串行口波特率发生器的情况。定时器/计数器的预置数的计算方法 1计数器初值的计算 把计数器从初值开始作加1计数到计满溢出所需要的计数值设定为C，计数初值设定为D，由此便可得到以下的计算通式：D=M-C (6-1) 式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关，在方式0时M为213 ，在方式1时M为216 ，在方式2和方式3时M为2 8 。 2定时器初值的计算 在定时器模式下，定时器定时时间T的计算公式为：T=(TM-TC)12/fOSCs (6-2) 式中，TM为计数器从初值开始作加1计数到计满溢出所需要的时间，TM为模值，与定时器的工作方式

12、有关；fOSC是单片机晶体振荡器的频率；TC为定时器的定时初值。在式(6-2)中，若设TC =0，则定时器定时时间为最大(初值为0，计数从全0到全1，溢出后又为全0)。 【例【例6-1】设T0在方式0下工作，定时时间为1ms，时钟振荡频率为6MHz。计算预置数。 解：将数据代入公式(6-2)得：(213-TC)12/6 s =1ms=1000sTC=213 -500=7692=1E0CH=1111000001100B 因为TL1的高3位没用，对计算出的TC要进行修正，即在低5位前插入3个0，修正后的定时初值X=1111000000001100B=F00CH。可用下列指令实现。MOV TL0,#

13、0CH;5位送TL0寄存器 MOV TH0,#0F0H ;8位送T0寄存器 13【例例4-6】若单片机时钟频率fOSC为12MHz，请计算定时2ms所需的定时器初值。 解：由于定时器工作在方式2和方式3下时的最大定时时间只有0.256ms，要定时2ms，则要用到循环程序，因此用方式0或方式1较方便。 若采用方式0，则根据式(6-2)可得定时器初值为：TC=213 -2ms/1s=6129 利用计算机附件中的计算器可将6129转换为十六进制数为1830H。注意：这不是定时器工作在方式0时的初值，因定时器工作在方式0时是13位，高字节8位，低字节5位，所以还要进行适当的变换，修正后为C110H。即

14、：TH0应预置C1H，TL0应预置10H(高3位为0)。 若采取方式1，则有： TC=216-2ms/1s=63536=F830H 即：TH0应预置F8H，TL0应预置30H。程序清单如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV P2, #00H ;关所有的灯 MOV TMOD, #00010000B;定时器/计数器1工作于方式1 MOV TH1, #15H MOV TL1, #0A0H;预置数5536 SETB TR1 ;定时器定时器/计数器计数器1开始运行开始运行 LOOP:JBC TF1,NEXT ;若TF1为1清TF1并转NEXT处 AJMP L

15、OOP ;否则跳转到LOOP处运行 NEXT:CPL P2.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H ;重置定时器重置定时器/计数器的初值计数器的初值 AJMP LOOP SJMP $ ENDlEA：总允许位(一级控制)。EA=0时，禁止一切中断；EA=1时，中断开放。lET1、ET0：定时器T1、T0允许位，ET1=1或ET0=1时，允许TF1或TF0引发中断，否则禁止相应的定时器中断。定时定时/ /计数中断计数中断 -TCON-TCON的定时的定时/ /计数器中断标志计数器中断标志TF0/TF1（TCON.5/7），定时器溢出中断请求位），定时器溢出中断请求位=0=0：定

16、时器未溢出；：定时器未溢出；=1=1：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。：定时器溢出申请中断，进中断后自动清零。TR0/TR1TR0/TR1：定时器运行启停控制位：定时器运行启停控制位： =0=0：定时器停止运行；：定时器停止运行； =1=1：定时器启动运行。：定时器启动运行。(2)用定时器的中断方式。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ;定时器1的中断向量地址 AJMPTIME1 ;跳转到真正的定时器程序处 ORG 0030H MAIN: MOV P1, #0FFH;关所有的灯 MOV TMOD, #00010000B;定时器/计数器1工作于方式1 MOV TH

17、1, #15H MOV TL1, #0A0H;预置数5536 SETBEA ;开总中断允许 SETBET1 ;开定时器/计数器1允许 SETBTR1 ;定时器/计数器1开始运行LOOP: AJMP LOOP ; 真正工作时，这里可写任意程序TIME1: PUSHACC ; 定时器1的中断处理程序 PUSHPSW ; 将PSW和ACC压入堆栈保护 CPL P1.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H; 重置定时常数重置定时常数 POP PSW POP ACC RETI ; 中断返回 END定时器定时器/计数器的初始化步骤：计数器的初始化步骤： (1)确定工作方式(即对TMOD

18、赋值)。 (2)预置定时或计数的初值(可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1)。 (3)根据需要开放定时器/计数器的中断(直接对IE位赋值)以及给中断优先级寄存器IP选送中断优先级字，以开放相应中断和设定中断优先级。 (4)启动定时器/计数器。若用软件启动，则可把TR0或TR1置1；若由外部中断引脚电平启动，则需给外部引脚加启动电平。 【例例4-7】设T1作定时器用，以方式1工作，定时时间为10ms；T0作计数器，以方式2工作，外界发生一次事件即溢出，写出初始化程序。 解解：T1的时间常数为： (216-TC)2s=10ms TC=EC78H 程序：MOVTMOD,#16H ;T1定时

19、方式1，T0计数方式2，即置TMOD寄存器的内容为00010110B MOVTL0,#0FFH;T0时间常数送TL0 MOVTH0,#0FFH;T0时间常数送TH0 MOVTL1,#78H ;T1时间常数(低8位)送TL1 MOVTH1,#0ECH;T1时间常数(高8位)送TH1 SETBTR0;置TR0为1允许T0启动计数 SETBTR1;置TR1为1允许T1启动计数【例例4-8】设定时器T0以方式1工作，编写一个延时1s的子程序。 解解：若主频为6MHz，可求得T0的最大定时时间为：TM max=216 2s=131.072ms 用定时器获得100ms的定时时间再加10次循环得到1s的延时

20、，可算得100ms定时的预置数为： (216-TC)2s=100000s=100ms TC=216-50000=15536 TC=3CB0H程序如下： ORG0200H MOVTMOD,#01H ;T0工作方式1 MOVR7,#10 ;循环次数 TIME: MOVTL0,#0B0H;放预置数 MOVTH0,#3CH SETB TR0 ;启动定时器0 LOOP1: JBC TF0,LOOP2 ;查询TF0标志看是否计满 JMP LOOP1 LOOP2: DJNZ R7,TIME ;进行10个100ms及1s的计时 SJMP $ END【例例4-10】P1.0接LED，低电平亮，单片机所接晶振12

21、MHz，用定时器中断方式实现灯的闪烁。要求亮、暗间隔1s。解： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ; 定时器1的中断向量地址 AJMP TIME1 ; 跳转到真正的定时器程序处 ORG 0030HMAIN: MOV P1,#0FFH ; 关所有灯 MOV 30H,#00H ; 循环次数清循环次数清0 MOV TMOD, #00010000B ; 定时器定时器/计数器计数器1工作于方式工作于方式1 MOV TH1, #3CH MOV TL1,#0B0H; 即数即数15536(一次定时一次定时50ms的初值的初值) SETB EA ; 开总中断允许开总中断允许 SETB ET1 ; 开定时