MCS-51单片机的内部资源及应用-定时计数

第3章

MCS-51单片机的内部资源及应用

3.1MCS-51单片机的并行I/O口应用3.2MCS-51单片机的中断系统

3.3MCS-51单片机的定时器/计数器3.4MCS-51单片机的串行通信应用问题：每秒数字自动加“1”，如何实现?定时中断如何实现动态显示？每20ms去扫描刷新一次利用定时器定时去完成！（1）计数：计数是指对外部事件的个数进行计量。实质是对外部输入脉冲的个数进行计量。实现计数功能的器件称为计数器。（2）定时：定时器和计数器是一个部件, 计数器记录的是外界发生的事件； 定时器记录的是单片机内部提供的脉冲，这个脉冲是晶振脉冲经过12分频后的脉冲源。3.3.1定时器/计数器3.3MCS-51单片机的定时器/计数器

有2个16位可编程的定时器/计数器，简称为T0和T1;均是二进制加法计数器，回零溢出时产生中断请求;适用于定时控制、延时、外部计数和检测等;计数器：对引脚T0（P3.4）和T1（P3.5.）输入的外部脉冲计数；信号负跳变，计数器自动加1。最高频率：一般为fosc/24。定时器：对振荡脉冲的12分频输出进行计数,即对机器周期计数。MCS-51内部定时器/计数器

8051单片机内部的定时器/计数器的结构如下图所示。定时器/计数器的结构组成：16位加法计数器、工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON。

T0：TL0（低8位）和TH0（高8位）

T1：TL1（低8位）和TH1（高8位）控制寄存器TCON(88H)

TF0/TF1：T0/1计数溢出标志位。可用于申请中断或供CPU查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。

=1：计数溢出；

=0：计数未满。TR0/TR1：T0/1启停控制位。

=1：启动计数；=0：停止计数。IE0/IE1和IT0/IT1：管理外部中断（前面已介绍过）。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TCON:GATE：门控位

=0：软件控制即由TR0控制启/停。

=1：硬件控制 由INT0

和TCON中TR0组合控制启/停。工作方式寄存器TMOD

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0同时为1：启任一为0：停定时器计数器工作方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0C/：定时方式/计数方式选择位。

=1：选择计数器工作方式，对T0/T1引脚输入的外部事件的负脉冲计数；

=0：选择定时器工作方式，对机器周期脉冲计数定时。M1,M0：工作方式选择位。

=00：13位定时器/计数器；

=01：16位定时器/计数器（常用）；

=10：可自动重装的8位定时器/计数器（常用）；

=11：T0分为2个8位定时器/计数器；仅适用于T0。3.3.2定时器/计数器的工作方式四种工作模式，以T0为例介绍，T1与T0的工作原理相同工作方式0（M1M0=00，13位定时器/计数器）

TH0的8位和TL0的低5位共13位，13位计数满溢出时， TF0置“1”，产生中断；最大计数M=2^13工作方式1

（M1M0=01，16位定时器/计数器）

由TH0和TL0构成16位加1计数器，其他特性与工作方式0相同。最大计数M=2^16GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式2（

M1M0=10，计数初值自动重装，8位）两个8位寄存器TH0和TL0装入相同初值，TL0作计数器，TH0作预置寄存器计数满溢出时，TF0置“1”，同时硬件使TL0=TH0应用：串行数据通信的波特率发生器。3.3.2定时器/计数器的工作方式

GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0T1T0工作方式3

（M1M0=11，2个8位定时器/计数器，仅适用于T0）TL0：8位定时器/计数器，和T0方式0或方式1完全相同。TH0：8位定时器，用T1的控制位TR1和TF1。不能对外计数。在方式3模式下，定时器/计数器0可以构成两个定时器或者一个定时器和一个计数器。

T0方式3下，T1方式2，定时初值能自动恢复，常用作波特率发生器。3.3.2定时器/计数器的工作方式

定时器/计数器初始化的步骤

（1）写TMOD，设置定时器/计数器的工作方式；（2）计算定时器/计数器的初值，写入TH0/TH1、TL0/TL1。（3）设置IE、IP，以开放相应的中断和设定中断优先级。（4）置位TR0/TR1，启动计数。定时器/计数器的定时/计数范围（1）工作方式0：13位定时器/计数器方式最大计数值=213=8192

（2）工作方式1：16位定时器/计数器方式最大计数值=216=65536

（3）工作方式2和工作方式3：8位的定时器/计数器方式最大计数值=28=2563.3.3定时器/计数器的应用

计数器初值的计算

方法：用最大计数量减去需要的计数次数。即：

TC=MC

其中：TC:计数器需要预置的初值；

M:计数器的模值（最大计数值）；

方式0:M=213；方式1:M=216； 方式2,3:M=28；

C:计满回0所需的计数值，即设计任务要求计数值。3.3.3定时器/计数器的应用

计数器初值的计算例题例：流水线上一个包装是12盒，要求每到12盒就产生一个动作，用计数器来实现控制，请计算应当预置的初值。TC=MC，C=12，M=13，16，8，8（1）方式0：13位TC=MC=2^1312=8180=1FF4H1111111110100B,TH0=0FFH,

TL0=14H（2）方式1：16位定时器初值的计算

定时时间的计算公式为：

T=（MTC）×T0（或TC=MT/T0）其中：T——定时器的定时时间，即设计任务要求的定时时间；

T0——计数器计数脉冲的周期，即单片机系统主频周期的12倍；

M——计数器的模值；

TC——定时器需要预置的初值。若设初值TC=0，则定时器定时时间为最大。若设单片机系统主频为12MHz，则各种工作方式定时器的最大定时时间为：工作方式0：

Tmax=213×1s=8.192ms工作方式1：

Tmax=216×1s=65.536ms工作方式2和3：Tmax=28×1s=0.256ms3.3.3定时器/计数器的应用

定时器/计数器应用举例Li_333_1:利用定时器T0定时，在P1.7端输出一方波，方波周期为20ms，已知晶振频率为12MHZ.解：周期为20ms，定时为10ms=10000us

方式1（TMOD=01H）：16位 2^16-10000=55536=0D8F0H

TH0=0D8H；TL0=0F0H3.3.3定时器/计数器的应用

Li_333_1定时器/计数器应用举例1源程序： ORG 0000H

AJMP MAIN

ORG OOOBH

AJMP INTT0 ORG 0100H MAIN： MOV TMOD，#01H ;方式1，16位 MOV TL0，#0F0H ;2^16-10000us=0D8F0H

MOV TH0，#0D8H MOV IE，#82H ；开中断，T0开中断

SETB TR0 ；启动T0 HERE： SJMP HERE ；循环等待 INTT0：

MOV TL0，#0F0H MOV TH0，#0D8H CPL P1.7 RETI定时器/计数器应用举例2

设发光二极管LED和8051的P1.0脚相连。当P1.0脚是高电平时，LED发亮；当P1.0脚是低电平时，LED不亮。编制程序用定时器来实现发光二极管LED的闪烁功能，设置LED每1s闪烁一次。已知单片机系统主频为12MHz。解：最长定时是65.536ms，无法实现1s的定时。需要采用软件计数器来进行设计。1s=1000ms=5*200=10*100=20*50=25*403.3.3定时器/计数器的应用

设计思想：

先做一个50ms的定时器，完成20次定时中断则为1s。软件计数器单元30H，每50ms软件计数器的值加1，完成20次则P1.0取反，软件计数器清零，否则直接返回。定时时间就为50×20=1000ms=1s。

工作方式1，TMOD=00000001B=01H其初值为：21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H

若：5ms定时，方式0：2135ms/1s=81925000=3192=C78HC78H=0110001111000B→01100011000

11000=6318H方式0,5ms定时，初值为：6318H，计数器计到200时P1.0取反。定时器/计数器应用举例2程序如下：(LI3_6_2.asm)

ORG0000H AJMPSTART;转入主程序

ORG000BH ;定时器/计数器0的中断服务程序入口地址

AJMPTIME0;跳转到定时器中断服务程序处

ORG0030H START:MOVSP,#60H;设置堆栈指针

MOVP1,#00H;关发光二极管LED（使其灭）

MOV30H,#00H;软件计数器预清0 MOVTMOD,#01H;定时器/计数器0工作于方式1 MOVTH0,#3CH;设置定时器/计数器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBEA ;开总中断允许

SETBET0 ;开定时器/计数器0中断允许

SETBTR0 ;启动定时器/计数器0LOOP:AJMPLOOP ;循环等待定时器/计数器应用举例2定时器/计数器T0的中断服务程序如下：

TIME0:PUSHACC ;保护现场

PUSHPSW ;将PSW和ACC推入堆栈保护 INC30H ;软件计数器加1 MOVA,30H CJNEA,#20,LP2 ;软件计数器单元中的值到了20了吗？到了，继续执行;否则，转入LP2LP1:CPLP1.0 ;到了，P1.0取反

MOV30H,#00H ;清软件计数器

LP2:MOVTH0,#3CH ;重置定时器/计数器的初值

MOVTL0,#0B0H

SETBTR0 ；重新启动定时器/计数器0

POPPSW ;恢复PSW和ACC POPACC RETI ;中断返回

END 定时器/计数器应用举例2（LI3_6_2.asm）定时器/计数器应用举例3(Li333-3)用定时器1按方式1工作，每50ms中断一次，通过P1口控制8个发光二极管：第1秒：1、3亮第2秒：2、4亮第3秒：5、7亮第4秒：6、8亮第5秒：1、3、5、7亮第6秒：2、4、6、8亮第7秒：8个全亮第8秒：8个全灭以后循环实现：P1第1秒：1、3亮： 05H第2秒：2、4亮 0AH第3秒：5、7亮 50H第4秒：6、8亮A0H第5秒：1、3、5、7亮55H第6秒：2、4、6、8亮AAH第7秒：8个全亮FFH第8秒：8个全灭00H代码-1：主程序 ORG0000H AJMPSTART;转入主程序

ORG0001BH ;定时器/计数器1的中断服务程序入口地址

AJMPTIME1;跳转到定时器1中断服务程序处

ORG0030H START:MOVSP,#60H;设置堆栈指针

MOVP1,#00H;关发光二极管LED（使其灭）

MOVR0,#00;用于计次序

MOVR1,#20;软件计数器20 MOVTMOD,#10H;定时器/计数器1工作于方式1 MOVTH0,#3CH;设置定时器/计数器的初值：延时50ms

MOVTL0,#0B0H SETBEA ;开总中断允许

SETBET1 ;开定时器/计数器1中断允许

SETBTR1 ;启动定时器/计数器1LOOP:JMP$ ;循环等待代码-2：中断服务程序TIME1：PUSHACC ；保护现场 PUSHPSW PUSHDPL PUSHDPH CLRTR1 ；停T1 MOVTH1,#3CH ；延时50ms MOVTL1,#0B0H SETBTR1 ；启T1 DJNZR1,EXIT ；R1=0？ MOVR1,#20 ；20次 MOVDPTR,#DATA MOVA,R0 ；第？秒 MOVCA,@A+DPTR

MOVP1,A INCR0 ANLR0,#07H；第8次清0EXIT: POPDPH POPDPL POPPSW POPACC RETIDATA:DB05H,0AH,50H,0A0H DB55H,0AAH,0FFH,00H

Li333-3定时器/计数器应用举例4用定时器1方式2计数，要求每计满100次，将P1.0端取反。解：解题意设置TMOD计算初值X1、TMOD＝60H

2、方式2具有初值自动装入功能，初始化后不必再置初值。

3、初值X＝256－100＝156D＝9CH

4、TH1＝TL1＝9CH5、计数信号由T1（P3.5）脚引入，下