单片机的定时器 计数器 的用法

第6章单片机的定时器/计数器定时/计数器的结构与工作原理6.1定时器的控制6.2定时/计数器的工作方式6.3定时/计数器的编程和应用6.4纯软件定时/计数方法：定时——空循环预定周次，等待预定时间计数——读取I/O口电平，统计变化次数基本思路：由CPU统计状态变化次数，待预定结果出现后结束统计。delay(unsigned

inttime){unsignedintj=0;

for(;time>0;time--)

for(j=0;j<125;j++);}存在问题：占用过多CPU机时2023/2/136.1定时/计数器的结构和工作原理

定时/计数器的结构基本型：T0，定时、计数。T1，定时、计数、串口波特率发生器。增强型：增加了T2。TH1、TL1TH0、TL0TCONTMOD定时/计数器的结构2个16位计数器T0(TH0、TL0)和T1(TH1、TL1)——加1计数器2个控制寄存器TCON和TMOD——管理计数器的运行2个外部引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)——接入外部脉冲2023/2/15定时/计数器的工作原理实质是16位加1计数器定时器模式时，是对内部机器周期计数。计数值乘以机器周期就是定时时间计数器模式时，是对外部事件计数。脉冲由T0（P3.4）或T1(P3.5)引脚输入。

注意:(若计数值为N,计数初值为X)溢出信号使TF0或TF1置1，并发出中断请求，16位时有：

N=65536-X，或X=65536-N12MHz晶振时，计数频率低于0.5MHz

单片机软硬件联合定时/计数方法：等待CPU响应系统时钟脉冲加1计数器溢出标志溢出定时器外来信号脉冲加1计数器溢出标志溢出等待CPU响应计数器外来信号脉冲加1计数器溢出标志溢出等待CPU响应系统时钟脉冲K定时/计数器定时器的本质是计数器(对时钟脉冲计数)，计数器则是对外来脉冲计数.计数器的溢出空间可随计数初值改变→定时时间tt=(计数器最大空间-计数初值)×机器周期

=(2n-a)×12/fosc(s)基本工作原理：t与n、a、fosc三个因素有关

TFx（X=0、1）Tx端(每个机器周期产生一个计数脉冲)逻辑开关功能：=0→定时器方式，=1计数器方式

TFx（X=0、1）Tx端计数值N=(计数器满计数值-计数初值)=(2n–a)N与n、a两个因素有关定时/计数器的控制关系（以T1为例）门控位GATE=0-允许TR1启动计数器GATE=1-允许INT1启动计数器启动控制位TR1=1-启动计数器TR1=0-停止计数器外部中断1参与定时器的启停管理中断请求标志位TF1=1-请求TR1=0-复位

T1模式选择位=0-定时=1-计数6.2定时/计数器的控制2023/2/110工作方式寄存器TMOD

76543210TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0字节地址：89HGATE：门控位。GATE＝0时，只要TRx为1，就可启动计数器工作；GATA＝1时，定时器的启动还要加上INTx引脚为高电平这一条件。

C/T：模式选择位。清0为定时模式，置1为计数方式。M1M0：工作方式设置位。可设置四种工作方式(见下页）。2023/2/111M1M0工作方式说明00方式013位定时/计数器01方式116位定时/计数器10方式28位自动重装定时/计数器11方式3T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1此方式停止计数注意：TMOD不能进行位寻址

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0D7D5D4D3D2D1D0TMODD6（89H）T1T0

T1方式选择位00-方式001-方式110-方式2T1工作状态

T1

T0

TF0

TR0

T0脚INT0T0方式选择位00-方式001-方式110-方式211-方式3T0工作状态GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0D7D5D4D3D2D1D0TMODD6（89H）T1T0

注意：TMOD只能以字节方式进行初始化例如，设置T0为定时器方式1，允许TR0启动；T1为计数器方式0，允许INT1启动。则TMOD=11000001B=0xc1又如，系统上电默认值为TMOD=0，则默认状态应为：T0和TI均为定时器方式0，允许TR0、TR1启动。2023/2/114控制寄存器TCON

76543210TCONTF1TR1TF0TR0字节地址：88HTFx：Tx溢出标志位。响应中断后TFx有硬件自动清0。用软件设置TFx可产生同硬件置1或清0同样的效果。TRx：Tx运行控制位。置1时开始工作；清0时停止工作。TRx要由软件置1或清0（即启动与停止要由软件控制）。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08FH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON8EH(88H)定时器控制位外部中断控制位

T1

T0

TF0

TR0

T0脚INT0注意，系统上电默认值为TCON=0，则默认状态应为：TR0和TR1均为关闭状态、电平中断触发方式、没有外部中断请求M1M0工作方式功能说明00110101012313位定时/计数器16位定时/计数器8位自动重装定时/计数器3种定时/计数器关系T0工作方式注意：T0有4种工作方式，每种工作方式都有定时和计数2种方式。T1只有3种工作方式（T0的方式3中占用了T1的部分资源）。M1M0工作方式功能说明00101001213位定时/计数器16位定时/计数器8位自动重装定时/计数器T1工作方式学习顺序：方式1→方式2→方式06.3定时/计数器的工作方式2023/2/117方式1：16位方式

X=216-N=65536-N计数范围：1～65536

计数初值要分成2个字节分别送入TH0、TL0方式1定时时间：t=(216-a)×12/fosc(s)——使用16位定时/计数器（THx+TLx）（M0M1为01组合时）定时范围为1～65,536μs（≈65ms）。最大定时时间（a=0，fosc=12MHz）：t=216(s)=65536(s)定时方式最大计数值：N=65536(脉冲)计数值：N=(216–a)由于检测一个负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期，故最高计数频率=。计数方式故，对于12MHz晶振，最大外部脉冲的频率为0.5MHz。实例1

设单片机的fosc=12MHz，采用T0定时方式1在P1.0脚上输出周期为2ms的方波。虚拟示波器分析：周期为2ms的方波由2个半周期为1ms的正负脉冲组成方波输出原理：定时1ms后将端口输出电平取反。2ms1msTH0

=

0xfc

TL0

=

0x181ms定时的计数初值应为：a=216–t*fos/12=216–1000*12/12=64536=0xfc18注意：需要不断重装计数初值。（1）查询方式#include<reg51.h>sbitP1_0

=

P1^0;main(){

TMOD

=

0x01;

//设置T0定时方式1(00000001B)TR0=1;//启动T0

for(;;){

TH0

=

0xfc;

//装载计数初值

TL0

=

0x18;

do{

}while(!TF0);//等待TF0溢出P1_0

=!P1_0;

//定时时间到P1.0反相

TF0

=

0;

//TF0标志清0

}}T0图6.14实例1仿真波形图（2）中断方式#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;timer0()interrupt1{//T0中断函数P1_0=!P1_0; //P1.0取反

TH0=0xfc; //装载计数初值

TL0=0x18;}main(){

TMOD=0x01; //T0定时方式1

TH0=0xfc; //装载计数初值

TL0=0x18;EA=1; //开总中断

ET0=1; //开T0中断

TR0=1; //启动T0 while(1);}注意：中断响应后系统可自动将TFx标志位清0小结：使用定时/计数器的步骤强调：TMOD的设置只能以字节形式给出T0

（1）设置TMOD——确定定时/计数器的工作状态

（2）计算计数初值——产生期望的定时间隔计数初值a=216-t×fosc/12（t≤65536s）THx=a/256TLx=

a/

%256

装载计数初值:3）确定采用何种方式处理溢出结果若是查询方式——采用条件判断语句若是中断方式→中断初始化设置和中断服务程序：do{}while(!TFx);

//x=0或1……ETx=1；//开定时x中断，x=0或1EA=1； //开总中断tx_srv()interruptn

{//n=1或3……}4）启动定时器：

TR0=1

或TR1=1

5）进行定时或计数结束后的其它工作6）为下次定时/计数做准备（清TFx标志+重装载计数初值）若是中断方式，则无需软件清TFx标志位；若是查询方式，需要软件清除TFx标志位。2023/2/129方式2：8位自动重装方式

X=28-N=256-N计数范围：1～256

特别适合于脉冲信号发生器采用8位计数器，延时时间t=(28-a)×12/fosc(微秒)→12MHz时的最大定时量为256s；可自动重装载计数初值（TLx溢出后,THx数值可自动装入TLx）；因没有装载计数初值造成的定时延误，方式2定时精度相对较高。方式2（1）查询方式#include<reg51.h>sbitP1_0

=

P1^0;main(){TMOD

=

0x02;

TH0=

TL0=0x06;

TR0=1;

for(;;){

do{}while(!TF0);

P1_0

=!P1_0;

TF0

=

0; }}（2）中断方式#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;timer0()interrupt1{P1_0=!P1_0; }main(){TMOD=0x02;

TH0=TL0=0x06;EA=ET0=1; TR0=1;

while(1);}实例2采用T0定时方式2在P1.0口输出周期为0.5ms的方波(设fosc=12MHz)。分析：计数初值TL0=((256-250)*12/12)%256=0x06，TMOD=0x02周期为0.5ms方波实例3

将第4章实例5“计数显示器”中的软件查询法进行按键检测改用T0计数器方式2，并以中断方式编程。【解】原图中按键是由I/O口P3.7引脚接入的，本实例需要将其改由T0（P3.4）引脚接入。分析：将T0设置为计数器方式2，设法使其在1个外部脉冲到来时就能溢出（即计数溢出周次为1）产生中断请求。计数初值为：a=28–1=255=0xff初始化TMOD=00000110B=0x06实例3参考程序运行效果2023/2/137方式0：13位方式

工作方式0使用13位的定时/计数器（THi7-0+TLi4-0）定时时间t=(213-a)×12/fosc(μs)计数初值a=213-t×fosc/1212MHz时的最大定时量t=213μs=8.192ms解：计数初值a=213-5000×12/12=3192=110001111000BTH0TL0011000110

0

011000

6 3 1 8H实例4

计算T0方式0定时5ms的计数初值a（设fosc=12MHz）由于方式0的TL0高3位未用（一般填0），因此

a=0110001100011000=6318H即，TH0=0x63;TL0=0x18;除计数器位数不同外，方式0与方式1的逻辑结构并无差异。方式0采用13位计数器是为了与早期产品MCS-48单片机兼容。方式0的初值计算比较麻烦，一般采用方式1替代。方式0方式1应用：定时器——用于定时控制，或作为分频器发生各种不同频率的方波；计数器——用于外部脉冲统计或外部中断源扩充；复杂应用—需要将定时与计数结合起来。6.4定时/计数器的应用实例5由P3.4口输入一个外部低频窄脉冲信号。当该信号出现负跳变时，由P3.0口输出宽度为500μs的同步脉冲，如此往复。要求据此设计一个波形展宽程序（fosc=6MHz）。1）将T0设置为1次计数方式2，初值设为0xff。这样P3.4一旦发生负跳变T0就会产生溢出；2）查询TF0标志位。当TF0=1时将T0设置为500s定时方式2，初值a为0x06(=256-500×6/12），同时使P3.0输出低电平；3）查询TF0标志位。待T0再次溢出后使P3.0输出高电平，然后将T0设置为1次计数方式2，如此往复进行。分析：可以采取如下做法：T0实例5参考程序实例5仿真运行效果P3.0P3.4实例6

采用10MHz晶振，在P1.0脚上输出周期为2.5s，高电平占空比为20%的脉冲信号。分析：10兆晶振，方式1最大定时为54.613ms；可以采用定时中断与软件计数联合法：利用定时中断进行中断次数统计；若取10ms产生定时，则2.5s=250次中断之和；则500ms（20%占空比）相当于50次中断之和。a=216-10000×12/10=0xd1202.5s0.5s实例6参考程序实例6仿真运行效果实例7采用定时中断控制流水灯，实现每秒1位，自上而下循环功能（fosc=12MHz）。分析：可以利用20次50ms的定时中断方案，计数初值为：

a=65536-50000×12/12=0x3cb0中断函数的任务过多，不利于实时控制。如何减少中断函数任务？新方案：中断函数中仅做中断次数统计和计数初值重入，控制操作改在主函数中进行。实例6的问题：实例7参考程序实例7运行效果实例8测量从P3.2（INT0）输入的正脉冲的宽度,测量结果以BCD码形式存放在片内RAM40H开始的单元处（设40H地址存放个位,系统时钟为12MHz，被测脉冲信号周期不超过100ms)

。0分析：GATE=TR0=1时允许INT0的脉冲控制定时器的启停，则根据T0先启动、再关闭后的计数值可算出被测脉冲宽度。INT0端信号T0中的脉冲数实例8参考程序INT0端信号T0中的脉冲数0实例8电路脉冲设置(100ms)在Proteus软件中实现C51源码级调试的方法：形成OMF(absoluteobjectmoduleformatfiles，绝对目标文件)格式文件。omf文件设置omf文件加载启动调试omf文件窗口片内RAM窗口实例8的运行结果结果：计数值为50000脉冲→脉宽值为50ms。运行到光标实例8小结1、测量未知脉冲宽度的方法——利用INTx引脚接入待测脉冲