定时计数器及其应用

定时计数器及其应用第一页，共六十四页，2022年，8月28日第八章定时计数器及其应用8.0引言8.1T0/T1的基本结构和工作方式8.2定时器的应用第二页，共六十四页，2022年，8月28日一、定时器计数器的功能：1．定时器的功能：定时发出脉冲信号，向CPU申请中断，其定时间隔的长短及起始控制的时间均可由程序控制。例如某机械零件的热处理工艺曲线为：温度开始定时保温5分钟淬火清洗开始定时回火3小时空冷

实际控制可以由单片机定时发出信号控制自动完成整个工艺过程。8.0引言第三页，共六十四页，2022年，8月28日2.计数功能：对外界发生的事件计数(输入脉冲)，当达到程序规定的计数值时，输出一脉冲信号，申请中断。例如一啤酒生产线，如下图所示

计数24瓶光电信号24瓶装完申请中断转入中断服务程序装箱输送带第四页，共六十四页，2022年，8月28日★定时器（Timer）与计数器（Counter）的区别★定时计数器在单片机应用系统中的地位和作用时间基准、延时、电子音乐、电机速度控制工业测量（电机速度、产量、信号频率、脉冲宽度）★51系列单片机片上定时计数器的基本特性：

可编程（3个方面）：

1）位数

2）启动方式

3）定时/计数方式★其它计数器：

74LS161、163、160、162(不可编程)第五页，共六十四页，2022年，8月28日问题/知识点1.T0/T1有哪几种工作模式？

2.方式1、2各有什么突出特点？

3.T0/T1的计数信号来源于何处？

4.对外部信号计数时的最高允许频率为多少？

5.如何启动T0/T1定时或计数？

6.TF0、TF1在什么情况下会自动置1？何时

会自动清零？

7.相关的SFR有哪几个？第六页，共六十四页，2022年，8月28日8.1MCS-51的定时器两个可编程的定时器/计数器T1、T0。2种工作模式：（1）计数器工作模式（2）定时器工作模式4种工作方式(方式0-方式3)第七页，共六十四页，2022年，8月28日1、计数原理对外部事件进行计数。1）预先装入一个计数初值。2）每来一个外部脉冲输入，记数器＋1。3）记数器计满回零，产生溢出中断请求。计数值当前值初值第八页，共六十四页，2022年，8月28日2、定时原理对周期性的定时脉冲进行计数。1）预先装入一个计数初值。2）周期性＋1记数。3）记数器计满回零，产生溢出中断请求。定时时间记数器的模初值计数脉冲的周期MCS－51单片机的定时脉冲频率为系统晶振频率的12分频，即一个机器周期。第九页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.1定时器/计数器的控制TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工

作方式。

TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时锁存T0、

T1的状态。系统复位时，TMOD和TCON的所有位清0用户可用软件对TMOD和TCON进行写入和更改。第十页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.1.1定时器/计数器控制寄存器TCON

低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下：

(1)TF1、TF0——计数溢出标志位

(2)TR1、TR0——计数运行控制位

1：启动定时器/计数器工作

0：停止定时器/计数器工作第十一页，共六十四页，2022年，8月28日标志位计满溢出时，单片机内部硬件对TF0（TF1）置“1”。中断方式：作为中断标志位。在响应中断转向中断服务程序后，由硬件自动对TF清“0”。查询方式：作为定时器状态位以供查询。查询有效后以软件及时将该位清“0”。第十二页，共六十四页，2022年，8月28日例：用位操作来使用定时器SETBTR1SETBTR0CLRTR1CLRTR0JBCTF1，L1；查询TF1，为1则转向L1且TF1清零。第十三页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.1.2工作方式控制寄存器TMODTMOD的字节地址为89H，不能按位寻址，只能用字节传送指令来设置。8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。第十四页，共六十四页，2022年，8月28日（1）GATE——门控位

0：以TRx（x=0,1）来启动定时器/计数器运行。

1：用外中断引脚(/INT0或/INT1)上的高电平和

TRx来启动定时器/计数器运行。

(2)C/T*——计数器模式和定时器模式选择位

1：计数方式，计数脉冲从外部引脚引入。

T0－P3.4T1－P3.5

0：定时器方式，计数脉冲为内部脉冲。

脉冲周期＝机器周期第十五页，共六十四页，2022年，8月28日（3）M1、M0——工作方式选择位

M1M0工作方式

00 方式0，13位定时器/计数器。

01 方式1，16位定时器/计数器。

10 方式2，8位常数自动重新装载

11 方式3，仅适用于T0，T0分成两个8 位计数器，T1停止计数。第十六页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.2定时器/计数器的4种工作方式

8.1.2.1定时工作方式0M1、M0为00，定时器/计数器的框图：

TL计满溢出向TH进位。13位计满溢出时TF1置位。第十七页，共六十四页，2022年，8月28日方式0——13位的计数器C/T*位决定工作模式：

0：开关打在上面，为定时器工作模式；

1：开关打在下面，为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4、P3.5引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。GATE位：决定定时器/计数器的运行是取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。GATE＝1TR1=1时由/INT1信号控制计数脉冲的接通或断开。常用于测量外部输入信号的脉冲宽度。第十八页，共六十四页，2022年，8月28日

8.1.2.2方式1

M1、M0=01，16位的计数器。TL计满溢出向TH进位。16位计满溢出时TF1置位。第十九页，共六十四页，2022年，8月28日

在方式0和方式1中，计数计满溢出后，使其值为0。在循环定时或计数应用中，必须反复预置计数初值，不仅会影响定时精度，而且给程序设计带来不便。第二十页，共六十四页，2022年，8月28日THx作为常数缓冲器，当TLx计数溢出时，在置“1”溢出标志TFx的同时，还自动的将THx中的初值送至TLx，使TLx从初值开始重新计数。M1、M0=10，等效框图如下：8.1.2.3方式2

计数满后自动装入计数初值。第二十一页，共六十四页，2022年，8月28日

省去用户软件中重装初值的程序，精确的定时。

定时器作串口波特率发生器时，常选用定时方式2。定时器/计数器的方式2工作过程如图(X=0,1)。

初始化时，将初值分别付给THx和TLx。第二十二页，共六十四页，2022年，8月28日（2）T1工作在方式1

（3）T1工作在方式2

0～7第二十三页，共六十四页，2022年，8月28日第二十四页，共六十四页，2022年，8月28日

回顾1.T0/T1有哪几种工作模式？

2.方式1、2各有什么突出特点？

3.T0/T1的计数信号来源于何处？

4.对外部信号计数时的最高允许频率为多少？

5.如何启动T0/T1定时或计数？

6.TF0、TF1在什么情况下会自动置1？何时

会自动清零？

7.相关的SFR有哪几个？第二十五页，共六十四页，2022年，8月28日4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。8.1.3定时器/计数器的编程和应用第二十六页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.3.1计算初值的计算1、定时方式下的计数初值定时时间

或者第二十七页，共六十四页，2022年，8月28日计数初值:方式0：n＝13方式1：n＝16方式2：n＝8第二十八页，共六十四页，2022年，8月28日计数方式下的计数初值在计数方式下，可分为两种情况：1、已知计数脉冲的个数C2、未知计数脉冲的个数C第二十九页，共六十四页，2022年，8月28日定时/计数器初始化基本步骤

1）根据定时时间或计数要求，确定计数初值

2）确定工作方式，写控制字到TMOD3）预置定时或者计数的初值x4）根据需求开放定时器/计数器的中断

5）启动定时器/计数器

8.1.3.2初始化编程第三十页，共六十四页，2022年，8月28日

8.1.3.3应用举例1、方式1应用

例：假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图所示。

第三十一页，共六十四页，2022年，8月28日

方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。

(1)计算初值X

设初值为X，则有: (216-X)×2×10-6=1×10-3216-X=500X=65036X化为16进制，即。所以，T0的初值为：TH0=0FEHTL0=0CH

(2)初始化程序设计

第三十二页，共六十四页，2022年，8月28日中断服务程序主程序第三十三页，共六十四页，2022年，8月28日

对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置，将计数初值送入定时器中。(3)程序设计

中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次中断作准备。参考程序：

ORG0000HRESET:AJMPMAIN；转主程序

ORG000BH；T0的中断入口

AJMPIT0P ；转T0中断处理程序IT0P

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针

MOVTMOD,#01H ；设置T0为方式1

第三十四页，共六十四页，2022年，8月28日

ACALLPT0M0 ；调用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE ；自身跳转PT0M0:MOVTL0,#0CH ；

MOVTH0,#0FEHSETBTR0 ；启动T0SETBET0 ；允许T0中断

SETBEA；CPU开中断

RETITOP:MOVTL0,#0CH；T0中断服务子程序，T0置初值

MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；P1.0的状态取反

RETI第三十五页，共六十四页，2022年，8月28日

查询方式的参考程序:

MOVTMOD,#01H；设置T0为方式1

SETBTR0；接通T0LOOP:MOVTH0,#0FEH；T0置初值

MOVTL0,#0CHLOOP1：JNBTF0,LOOP1；查询TF0标志 CLRTF0；T0溢出，清TF0 CPLP1.0；P1.0的状态求反

SJMPLOOP第三十六页，共六十四页，2022年，8月28日第三十七页，共六十四页，2022年，8月28日例假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定定时时间较长，采用哪一种工作方式？由各种工作方式的特性，可计算出：

方式0最长可定时16.384ms;

方式1最长可定时131.072ms;

方式2最长可定时512s。选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s第三十八页，共六十四页，2022年，8月28日（2）计算计数初值因为：(216-X)×2×10-6=10-1

所以：X=15536=3CB0H

因此：TH0=3CH，TL0=0B0H（3）10次计数的实现采用循环程序法。（4）程序设计参考程序:

第三十九页，共六十四页，2022年，8月28日

ORG0000HRESET：LJMPMAIN ；上电，转主程序入口MAIN

ORG000BH

；T0的中断入口

LJMPIT0P ；转T0中断处理程序IT0P

ORG1000H

MAIN：MOVSP,#60H ；设堆栈指针

MOVB,#0AH；设循环次数10次

MOVTMOD,#01H；设T0工作在方式1

MOVTL0,#0B0H；给T0设初值

MOVTH0,#3CH

第四十页，共六十四页，2022年，8月28日

SETBTR0 ；启动T0SETBET0；允许T0中断

SETBEA；CPU开放中断

HERE：SJMPHERE；等待中断

ITOP：MOVTL0,#0B0H；T0中断子程序，重装初值

MOVTH0,#3CH；

DJNZB，LOOPCLRTR0；1s定时时间到，停止T0工作

LOOP：RETI第四十一页，共六十四页，2022年，8月28日2、方式2的应用

省去程序中重装初值的指令，并可产生相当精确的定时时间。

例当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图所示。（系统时钟为6MHz）

第四十二页，共六十四页，2022年，8月28日（1）工作方式选择

T0为方式1计数，初值0FFFFH，即外部计数输入端T0（P3.4）发生一次负跳变时，T0加1且溢出，溢出标志TF0置“1”，发中断请求。在进入T0中断程序后，把F0标志置“1”，说明T0脚已接收了负跳变信号。

T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，第四十三页，共六十四页，2022年，8月28日

启动T1每500s产生一次中断，在中断服务程序中对P1.0求反，使P1.0产生周期1ms的方波。（2）计算T1初值设T1的初值为X：则(28-X)×2×10-6=5×10-4X=28-250=6=06H（3）程序设计

ORG0000HRESET:LJMPMAIN；复位入口转主程序

ORG000BH JMPIT0P ；转T0中断服务程序第四十四页，共六十四页，2022年，8月28日

ORG001BHLJMPIT1P ；转T1中断服务程序

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HACALLPT0M2 ；调用对T0，T1初始化子程序LOOP:MOVC,F0 ；T0产生过中断了吗，产生过 ；中断，则F0=1JNCLOOP ； ；T0没有产生过中断，则跳到 ；LOOP，等待T0中断

SETBTR1 ；启动T1SETBET1 ；允许T1中断HERE:AJMPHERE第四十五页，共六十四页，2022年，8月28日

PT0M2:MOVTMOD,#25H ；初始化，T1为方式2定 ；时，T0为方式1计数

MOVTL0,#0FFH ；T0置初值

MOVTH0,#0FFHSETBTR0 ；启动T0SETBET0 ；允许T0中断

MOVTL1,#06H ；T1置初值

MOVTH1,#06HCLRF0 ；把T0已发生中断标志F0清0SETBEA RET第四十六页，共六十四页，2022年，8月28日IT0P:CLRTR0；T0中断服务程序，停止T0计数

SETBF0；建立产生中断标志

RETIIT1P:CPLP1.0；T1中断服务，P1.0位取反

RETI

在T1定时中断服务程序IT1P中，省去了T1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。第四十七页，共六十四页，2022年，8月28日

例利用T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100个数，将P1.0取反。

本例是方式2计数模式的应用。（1）选择工作方式

外部信号由T1(P3.5)脚输入,每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将P1.0取反一次。

T1方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时，TMOD的低4位可任取，但不能使T0进入方式3，这里取全0。（2）计算T1的初值

X=28-100=156=9CH

因此，TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH第四十八页，共六十四页，2022年，8月28日（3）程序设计

ORG0000H LJMPMAIN

ORG001BH ；T1中断服务程序入口

CPLP1.0 ；P1.0位取反

RETI

ORG0100HMAIN: MOVTMOD,#60H；设T1为方式2计数

MOVTL0,#9CH；T0置初值

MOVTH0,#9CH SETBTR1；启动T1SETBET1SETBEAHERE: AJMPHERE第四十九页，共六十四页，2022年，8月28日第五十页，共六十四页，2022年，8月28日第五十一页，共六十四页，2022年，8月28日第五十二页，共六十四页，2022年，8月28日第五十三页，共六十四页，2022年，8月28日5、门控制位GATE的应用—测量脉冲宽度

GATEx可使定时器/计数器Tx的启动计数受/INTx的控制，可测量引脚/INTx（P3.2P3.3）上正脉冲的宽度（机器周期数）。第五十四页，共六十四页，2022年，8月28日待测脉冲信号接与哪个引脚？（/INT0引脚、

T0引脚）设定T0为定时方式还是计数方式？几位？设初值TH0、TL0为多少？

何时置位TR0？何时读取结果TH0、TL0？若TH0、TL0发生溢出应如何处理？如何测量负脉冲宽度？测量精度与什么有关？第五十五页，共六十四页，2022年，8月28日参考程序：

ORG0000HRESET:AJMPMAIN；复位入口转主程序

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#90H；T1为方式1定时控制字

MOVTL1,#00HMOVTH1,#00HCLREILOOP0:JBP3.3,LOOP0 ；/INT1高,则循环

SETBTR1 ；如/INT1为低，启动T1LOOP1:JNBP3.3,LOOP1 ；等待/INT1变高，开始计数LOOP2:JBP3.3,LOOP2 ；/INT1高,计数第五十六页，共六十四页，2022年，8月28日

CLRTR1 ；停止T1计数

MOVA,TL1 ；T1计数值送A

将A中的T1计数 值送显示缓冲区

转换成显示的代码

LOOP3:LCALLDIR ；调用显示子程序DIR ；显示T1计数值

AJMPLOOP3 ；执行程序，使/INT1引脚上出现的正脉冲宽度以机器周期数的形式显示在显示器上。第五十七页，共六十四页，2022年，8月28日信号频率的测量基本原理：定时1s，记录脉冲个数。1.待测频率信号接与哪个引脚？（T0引脚、！INT0引脚）2.设定T0为定时方式还是计数方式？几位？3.设初值TH0、TL0为多少？4.何时置位TR0？何时读取结果TH0、TL0？5.若TH0、TL0发生溢出应如何处理？第五十八页，共六十四页，2022年，8月28日8.1.3.4定时器/计数器在应用中应注意的两个问题1、运行中读定时器/计数器在读取运行中的定时器/计数器时，需注意：若恰好出现TLX溢出向TH