单片机的定时器计数器

第7章单片机的定时器/计数器任务：懂得设置TMOD和TCON以及初值计算读懂程序注意：不同工作方式下初值的处理单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第1页!7.1

定时器/计数器概述

实现定时功能，主要采用下面三种方法：软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了CPU的利用率。采用硬件定时：完全由硬件实现，不占CPU，但定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。采用可编程芯片定时：通过对系统时钟脉冲的计数实现，计数值通过程序设定，此种定时功能强，使用灵活。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第2页!7.1.1定时/计数器的结构实质：加1计数器（16位），由高8位(TH)和低8位(TL)两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第3页!TMOD、TCON与T0、T1的结构框图单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第4页!设置为定时器模式时，计数值N＝T/Tcy注：加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。注：由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。例如：当晶振频率为12MHz时，计数脉冲的周期要大于2s。

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第5页!注意：此SFR只能对其进行字节操作，不能进行位操作单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第6页!

二、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第7页!单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第8页!注意：定时和计数应用在方式0下输入脉冲的计数值范围是：0-8192（213）定时器模式时:定时时间T为(213-计数初值)×机器周期结论一：最小定时单位为一个机器周期，最大定时单位为213×机器周期思考：已知一单片机晶体振荡器为6MHz，则最大和最小定时单位为多少？单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第9页!定时/计数器应用举例初始化程序应完成如下工作：对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式；计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1；中断方式时，则对IE赋值，开放中断；使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第10页!2、对TMOD附值GATE=0，C/T=0（定时）M1M0=00（方式0）

TMOD=00H单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第11页!

二、方式1方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器。计数个数与计数初值的关系为：

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第12页!

例利用定时/计数器T0的方式1，产生10ms的定时，并使P1.0引脚上输出周期为20ms的方波，采用中断方式，设系统时钟频率为12MHz。分析：1、当为定时方式时（C/T=0），T0对机器周期进行计数，其定时时间为：

T=(216-X)×机器周期则：计数值N=T/机器周期=213-X所以X=216-N=65536-N2、采用方式1时，M1M0=01单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第13页!

ORG0000HLJMPMAIN；跳转到主程序

ORG000BH；T0的中断入口地址

LJMPDVT0；转向中断服务程序

ORG0100HMAIN：MOVTMOD，#01H；置T0工作于方式1

MOVTH0，#0D8H；装入计数初值

MOVTL0，#0F0HSETBET0；T0开中断

SETBEA；CPU开中断

SETBTR0；启动T0

SJMP$；等待中断

DVT0：CPLP1.0；P1.0取反输出

MOVTH0，#0D8H；重新装入计数值

MOVTL0，#0F0HRETI；中断返回

END单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第14页!单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第15页!单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第16页!源程序如下：

MOVTL1，

#06H；给TL1置初值

MOVTH1，#F8H；给TH1置初值

SETBTR1；启动T1LP1：JBCTF1，LP2；查询计数溢出否

AJMPLP1

LP2：MOVTL1，06H；重装初值

MOVTH1，F8H

CPLP1。1；输出取反

AJMPLP1；重复循环单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第17页!源程序如下：

MOVTMOD，#60H；设置T1为方式2

MOVTL1，#9CH；置初值

MOVTH1，#9CH

SETBTR1；启动T1DEL：JBCTF1，REP；查询计数溢出

AJMPDEL

REP：CPLP1。0；输出取反

AJMPDEL

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第18页!BEGIN：MOVTMOD，#09H；T0工作于方式1，GATE置1

MOVTL0，#00H

MOVTH0；#00H

WAIT1：JBP3。2，WAIT1；等待INT0变低

SETBTR0；启动T0WAIT2：JNBP3。2，WAIT2；等待正脉冲到WAIT3：JBP3。2，WAIT3；等待INT0变低

CLRTR0；停止T0计数

MOVR0，#DISBUF；显示缓冲区首地址送R0

MOVA，TL0；机器周期的存放格式为低位占低地址，高位占高地址，连续4个显示缓冲单元

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0

源程序如下：单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第19页!7.3定时/计数器及中断系统综合应用[例]设MCS-51单片机系统时钟频率ФCLK为6MHZ，请编出利用定时/计数器T0在P1.0引脚上产生周期为2秒，占空比为50%的方波信号的程序（1）主程序任务：1）T0工作方式的设定：选择方式1（16位方式，最大定时131ms） 2）定时常数的设定(定时0.1s)： TC=216-100ms/2μs=15536=3CB0H即：TH0应装3CH，TL0应装B0H。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第20页!主程序如下：MAIN：MOVTMOD，#01H；设定T0为方式1

MOVTH0，#3CH；装入定时常数高8位

MOVTL0，#0B0H；装入定时常数低8位

MOVIE，#82H ；开放T0中断

SETBTR0 ；启动T0 MOVR7，#0AH ；设置软件计数器

SJMP$单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第21页!完整程序如下：

ORG0000HAJMPMAIN ORG000BH AJMPTOINT ORG0030H MAIN：MOV TMOD，#01H MOVTH0，#3CH MOV TL0，#0B0H MOVIE，#82H SETB TR0 MOV R7，#0AH单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第22页!思考题及习题1、80C51有几个中断源？各中断标志是如何产生的？又是如何复位的？CPU响应各中断时，其中断入口地址是多少？2、某系统有三个外部中断源1、2、3，当某一中断源变低电平时便要求CPU处理，它们的优先处理次序由高到低为3、2、1，处理程序的入口地址分别为2000H、2100H、2200H。试编写主程序及中断服务程序（转至相应的入口即可）。3、外部中断源有电平触发和边沿触发两种触发方式，这两种触发方式所产生的中断过程有何不同？怎样设定？4、定时/计数器工作于定时和计数方式时有何异同点？5、定时/计数器的4种工作方式各有何特点？6、要求定时/计数器的运行控制完全由TR1、TR0确定和完全由、高低电平控制时，其初始化编程应作何处理？单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第23页!KeiluVision2是目前使用广泛的单片机开发软件，它集成了源程序编辑和程序调试于一体，支持汇编、C、PL/M语言。点击桌面快捷图标，可以直接进入主界面：KeiluVision2的使用单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第24页!在Keil系统中，每做个独立的程序，都视为项目（或者叫工程）。首先从菜单的“项目”中“新项目...”，建立我们将要做的工程项目：

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第25页!为项目选定一个目标设备(如ATMEL89C51)单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第26页!“文件”/“保存”，扩展名必须是.ASM单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第27页!单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第28页!在相应选项卡进行设置，如“调试”选项卡，可设置软件/硬件仿真方式。硬件方式还需设置串口和波特率(一般为9600)单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第29页!“步进”运行方式选中“Port0”进行模拟“调试”单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第30页!7.1.2定时/计数器的工作原理输入的计数脉冲有两个来源：

定时功能

系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来

计数功能

T0或T1引脚输入的外部脉冲源

工作原理：每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。振荡器÷12加1计数器TFxT0(T1)中断C/T=0C/T=1控制信号如果定时/计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第31页!

7.2定时/计数器的控制

8051单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。一、工作方式寄存器TMOD

工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第32页!GATE：门控位。GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1置1启动定时/计数器工作；GATE＝1时，外部中断请求信号启动定时器。:定时/计数模式选择位。

＝0为定时模式；=1为计数模式。M1M0：工作方式设置位。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第33页!

7.3定时/计数器的工作方式

一、方式0

方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第34页!门控位GATE具有特殊的作用：当GATE=0时，此时仅由TR0控制与门的开启，与门输出1时，控制开关接通，计数开始；当GATE=1时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。此时当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第35页!结论二：定时时间T为(213-计数初值)×机器周期而计数值N＝T/Tcy(Tcy即机器周期)所以计数初值计算的公式为：X=213-N=8192-N单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第36页!例7-1应用定时器T0产生1ms定时（方式0）,并使P1.0输出周期为2ms的方波,已知晶振频率为6MHz.请设计程序解:1、当为定时方式时（C/T=0），T0对机器周期进行计数，其定时时间为：

T=(213-X)×机器周期则：计数值N=T/机器周期=213-X所以X=213-N=8192-N=8192-T/机器周期=8192-1×10-3/2×10-6=7692X对应的二进制数为11110000

01100

TH08位TL0低五位TH0=0F0HTL0=0CH单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第37页!ORG2000H

MOVTMOD,#00H；写入方式控制字

MOVTL0,#0CH；计数初值写入MOVTH0,#0F0H

SETBTR0；启动T0LOOP:JBCTF0,PE;TF0=1溢出跳转AJMPLOOP;PE:MOVTL0,#0CH;MOVTH0,#0F0H

CPLP1.0；思考？

AJMPLOOPEND单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第38页!单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第39页!解：1、计算计数初值X：由于晶振为12MHz，所以机器周期Tcy为1s。所以：N＝T/Tcy＝10×10-3/1×10-6＝10000X＝65536－10000＝55536＝D8F0H即应将D8H送入TH0中，F0H送入TL0中

2、求T0的方式控制字TMOD：

M1M0=01，GATE=0，C/T=0，可取方式控制字为01H；单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第40页!

三、方式2方式2为自动重装初值的8位计数方式。

工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。

计数个数与计数初值的关系为：

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第41页!

四、方式3方式3只适用于定时/计数器T0，定时器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。

工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0

。

单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第42页!方式0、方式1的应用例：选择T1方式0用于定时，在P1.1输出周期为1ms的方波，晶振fosc=6MHZ。分析：1、根据题意，只要使P1.1每隔500µs取反一次即可得到1ms方波，因而T1的定时时间为500µs2、将T1设为定时方式0：GATE=0，C/T=0，M1M0=00；T0不用可为任意，只要不使其进入方式3，一般取0即可。故TMOD=00H。系统复位后TMOD为0，所以不必对TMOD置初值。3、计算500µs定时T1的初值：机器周期Tcy=12/fosc=12/6×106=2µs设初值为X则：（213－X）×2×10－6s=500×10－6sX=7942D=1111100000110B=1F06H因为在作13位计数器用时，TL1高3位未用，应写X的低5位装入TL1的低5位，所以TL1=06H；X的高8位应装入TH1，所以TH1=F8H。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第43页!方式2的应用例:用定时器1方式2计数，要求每计满100次，将P1.0取反。根据题意，外部计数信号由T1（P3.5）引脚输入，每跳变一次计数器加1，由程序查询TF1。方式2有自动重装初值的功能，初始化后不必再置初值。初值X=28－100=156D=9CH

TH1=TL1=9CHTMOD=60H单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第44页!门控位的应用图

外部正脉冲宽度测量例：利用T0门控位测试INT0引脚上出现的正脉冲的宽度，并以机器周期数的形式显示在显示器上。根据要求可这样设计程序：将T0设定为方式1，GATE设为1，置TR0为1。一旦INT0（P3。2）引脚上出现高电平即开始计数，直至出现低电平，停止计数，然后读取T0的计数值并显示。测试过程如下：INT0(P3.2)09H→(TMOD)1→TR0T0从0开始计数0→TR0停止T0计数读出T0值单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第45页!

INCR0

MOVA，TH0

XCHDA，@R0

INCR0

SWAPA

XCHDA，@R0DIS：LCALLDISUP；长调用显示子程序

AJMPDIS；重复显示机器周期数由于定时方式1的16位计数长度有限，被测脉冲高电平宽度只能小于65536个机器周期。单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第46页!3）中断管理：允许T0中断，开放总中断即：IE应装10000010B。4）启动定时器T0：SETB TR05）设置软件计数器初值：（如使用R7）即R7应装0AH6）动态停机： SJMP $单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第47页!（2）中断服务程序 任务： 1）恢复T0常数； 2）软件计数器减1； 3）判断软件计数器是否为0。为0时，改变P1.0状态，并恢复软件计数器初值；不为0时中断返回。程序如下： TOINT： MOV TL0，#0B0H ；恢复定时常数

MOV TH0，#3CH ； DJNZ R7，NEXT CPL P1.0 MOV R7，#0AH NEXT： RETI单片机的定时器计数器共57页，您现在浏览的是第48页! SJMP $TOINT： MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH DJNZ R7，NEXT