第6章at89c52单片机的定时器计数器

主讲教师赵晓安第6章AT89C52单片机的定时器/计数器在单片机实时应用系统中，往往需要实时时钟或对外部事件计数的功能。一般常用软件、专门的硬件电路或可编程定时器/计数器实现。

采用软件只能定时，且占用CPU的时间，降低了CPU的使用效率；

采用专门的硬件电路，参数调节不便；

采用可编程的定时器/计数器是最好的方法。

可以方便灵活地修改定时或计数的参数或方式

与CPU并行工作，大大提高了CPU的工作效率6.1定时器/计数器的结构6.2定时器/计数器T0和T1的控制6.3定时器/计数器的工作方式及应用6.4定时器/计数器T2第6章AT89C52单片机的定时器/计数器6.1定时器/计数器的结构T0(P3.4)T1(P3.5)TCONT0T2(P1.0)89C52CPUTH0TL0T1TH1TL1T2TH2TL2TMODT2CONT2MOD共同点：都是通过计数器计脉冲的个数来实现的定时方式与计数方式1、定时方式

T/C计数8051内部机器周期的个数，由计数个数可以计算出定时时间。每个机器周期使T/C的计数器增加1，直至计满回零后自动产生溢出中断请求，表示定时时间到。

fosc=12MHz时，Tcy=1us2、计数方式

T/C计数来自引脚T0（P3.4）和T1(P3.5)的外部脉冲信号的个数。输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断,表示计数已达预期个数。

最高计数频率为振荡频率的1/24。即计数周期=2机器周期。不同点：6.2定时器/计数器的控制定时器/计数器的工作由TCON和TMOD控制。由软件把控制字写入TCON和TMOD，用来设置T/C0和T/C1的工作方式和控制功能。当8051系统复位时，TCON和TMOD所有位都被清0。一、工作模式寄存器TMOD（89H）TMOD用于控制T/C0和T/C1的工作模式，其各位的定义格式如下：1．M1和M0工作方式选择位这两位可形成四种编码，对应四种工作方式：

M1M0方式功能描述000为13位定时器/计数器,TL存放低5位,TH存高8位011为16位定时器/计数器102常数自动装入8位定时器/计数器113仅适于T/C0,两个8位定时器/计数器2．C/T计数/定时选择位

C/T＝0,设为定时方式，对机器周期计数；

C/T＝1，设为计数方式，对来自T0或T1引脚的外来脉冲计数。

3．GATE门控位（控制启动方式）

GATE＝0时，T/C的启动只要用软件使TR0（或TR1）置1即可，而不管/INT0（或/INT1）的电平是高还是低。

GATE＝1时，只有/INT0(或/INT1）引脚为高电平且由软件使TR0（或TR1）置1时，才启动T/C工作。也就是T/C的启动受双重控制。注意：TMOD不能位寻址，只能由字节设置T/C的工作方式，低半字节设定T/C0，高半字节设定T/C1。二、

控制寄存器TCON（88H）控制寄存器TCON除可字节寻址外，各位还可位寻址。各位定义及格式如下：1）TF1（TCON.7）T/C1的溢出标志位。当T/C1被允许计数后，T/C1从初值开始加1计数，回零时由高位产生溢出，由硬件自动置TF1为“1”，并向CPU请求中断，当CPU响应并进入中断服务程序后，TF1又被硬件自动清0。TF1也可以由程序查询和清0。2）TF0（TCON.5）T/C0溢出标志位。其功能同TF1。3）TR1（TCON.6）T/C1运行控制位。由软件置位或复位。当GATE（TMOD.7）为0时,

TR1为1时，启动T/C1计数；

TR1为0时，停止T/C1计数。4）TR0（TCON.4）T/C0运行控制位。其功能同TR1，只是GATE为TMOD.3。

5）IE1、IT1、IE0、IT0（TCON.3～TCON.0）

外部中断INT1、INT0的中断标志位和申请信号的触发方式控制位。

6.2.3定时器的四种工作方式TMOD中控制位C/T设置定时或计数功能;

M1M0位的设置选择四种工作方式，即方式0、方式1、方式2和方式3方式0、1和2时，T/C0和T/C1的工作相同

方式3时，T/C0和T/C1的工作不同方式0方式1方式2方式3TH0TL0T/C1TH1TL1T/C0方式0

高8位和低5位的一个13位计数器的运行方式当TL1的低5位溢出时，向TH1进位，而TH1溢出(回零)时向TF1标志进位（硬件置位TF1），并申请中断。还可以通过查询TF1是否置位来判断TH1是否回零溢出。图6-6T/C1（或T/C0）方式0结构启动控制

B＝TR1A＝TR1(/INT1+/GATE)利用这一特性可以测量在/INT1端出现的正脉冲的宽度

GATETR1INT1

启动情况00X停止01X启动10X停止11启动11停止

其中：1表示高电平，0表示低电平，X表示任意状态

方式1

方式1是一个16位定时器/计数器，见图6-7。方式1的结构几乎与方式0完全一样，唯一的差别是：方式1中的TH1(TH0)和TL1（TL0）均是8位的，构成16位计数器。图6-7T/C1（或T/C0）方式1结构

方式2

在方式2时，T/C被拆成一个8位的寄存器TH1（TH0）和一个8位计数器TL1（TL0），两者构成可以自动重装载的8位T/C，如图6-8所示。图6-8T/C1（或T/C0）方式2结构每当它计满回零时

一方面向CPU发出溢出中断请求，另一方面从TH1（或TH0）中重新获得初值并启动计数;也就是CPU自动将TH1（或TH0）中存放的初值重新装回到TL1（或TL0），并在此初值的基础上对TL1（或TL0）开始新一轮计数，周而复始，直到写入停止计数或更改工作方式命令为止。方式3

方式3下T/C0和T/C1功能就不同了。此时，TH0和TL0按两个独立的8位计数器工作(如图6-9所示)。T/C1只能按不中断的方式工作，常常利用它的定时功能作串行口波特率发生器(如图6-10所示)。T/C0方式3时,TL0占用了T/C0的C/T、GATE、TR0、TF0、T0（P3.4）和/INT0控制引脚，可设置为定时或计数方式。

TH0只有简单的内部定时功能，它占用了T/C1的TR1控制位和TF1中断标志位，其启动/关闭仅受TR1控制。

图6-9T/C0方式3结构在T/C0工作在方式3时，T/C1仍可设置为方式0～2。由于TR1和TF1已被T/C0（TH0）占用，计数开关已被接通，此时仅用T/C1的C/T来切换其定时或计数工作方式就可使T/C1工作。计数器（8位、13位或16位）回零溢出时，只能将输出送入串行口或用于不需要中断的场合。一般情况下，当T/C1用作串行口波特率发生器时，T/C0才设置为工作方式3。此时，常把T/C1设置为方式2用作波特率发生器。图6-10T/C1在T/C0方式3时的工作方式

1.初始化的步骤

AT89C52内部的T/C是可编程的,其工作方式和模式通过程序进行设定和控制,称为对T/C的初始化。初始化的步骤是：确定工作方式，即根据要求先给TMOD送一个方式控制字；计算计数初值/定时初值，并写入TH0、TL0或TH1、TL1中；根据需要，置位EA使CPU开放中断，同时置位ETx允许T/C中断。IP设定中断优先级；给TCON送命令控制字，即置位TRx启动T/C计数。

T/C的初始化2．计数器初值的计算

T/C在计数模式下，计数之前必须给它的计数器TH0、TL0或TH1、TL1选送计数初值。T/C的计数器是在计数初值的基础上加1计数的，当计数器回“0”时自动产生溢出，置位TFx中断标志，向CPU提出中断请求。设需要计数器计数的个数为X，计数初值为C，由此可得出如下计算计数初值的通式：计数初值:C＝M-X（6-1）式中M为计数器的模值，该值和计数器的工作方式有关。213方式0

M＝216

方式1（6-2）28方式2、33．定时器初值计算

在定时模式下，计数器对单片机振荡频率fosc经12分频后的机器周期进行加1计数，用X表示计数个数，M表示模，C表示定时初值，Tcy表示机器周期，则1Tcy＝12/fosc，因此，定时时间T的计算公式为：

T＝X·Tcy＝（M-C）Tcy

定时初值公式C＝M-T/Tcy

定时器的溢出率＝1/T＝fosc/（12·X）＝fosc/（12·（M-C））解：（1）确定T/C0的工作方式要在P1.0输出周期为2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可。

（2）送T/C0的方式控制字（TMOD）＝00H，即T/C0定时，方式0，只由TR0启动，因为T/C1不用，高4位取0。即：00000000M0M1C/TGATEM0M1C/TGATET/C1不用,高4位取0只由TR0启动定时方式０[例1]利用T/C0方式0产生1ms的定时,在P1.0引脚上输出周期为2ms的方波。设单片机晶振频率fosc＝12MHz。应用举例（3）计算定时初值

Tcy＝12/fosc＝12/（12×106）S＝1us

计数个数:X＝1ms/1us＝1000

定时初值:C＝(213－X）＝8192－1000＝7192D＝1C18H＝1110000011000B

高8位0E0H低5位18HTH0初值为0E0H，TL0初值为18H。若采用方式1，16位，则定时初值：C＝65536-1000＝64536＝FC18HTH0初值为0FCH，TL0初值为18H

(4)

编程可以采用中断或查询两种方式编写程序。

1)中断方式当T/C0定时溢出时，TF0被置1，申请中断。编程使CPU以响应中断方式输出方波，效率比较高。

ORG0000HAJMPMAIN;转到主程序MAIN ORG000BHAJMPTC0S;转到T/C0的中断服务程序TC0S主程序：

ORG1000HMAIN：MOVSP，#6FHMOVTMOD，#00H;置T/C0为方式0，定时

MOVTH0，#0E0H;送计数初值

MOVTL0，#18HSETBET0;T/C0允许中断

SETBEA;CPU开中断

SETBTR0;启动T/C0定时

HERE：SJMPHERE;等待中断中断服务程序：

ORG1200HTC0S：MOVTH0，#0E0H;重新装入计数初值

MOVTL0，#18HCPLP1.0;输出方波

RETI;中断返回

END

ORG0000HMOVTMOD,#00H MOVTH0,#0E0HMOVTL0,#18HSETBTR0LOOP:JBCTF0，DO1SJMPLOOPDO1：MOVTH0,#0E0HMOVTL0,#18HCPLP1.0SJMPLOOPEND

2)

查询方式还可以采用查询TF0的方式处理T/C0定时溢出，编程简单，但效率较低。程序中查询采用JBCTF0，DO1指令，目的是当判到TF0＝1后，必须用软件复位TF0，为下次计数器回零溢出做好准备，这条指令具有判TF0为1后清零的双重功能。方式最小定时最大定时01×1/fosc×128192×1/fosc×1211×1/fosc×1265536×1/fosc×122、31×1/fosc×12256×1/fosc×12最大计数值扩大计数个数和定时时间

[例]利用MCS-51单片机的T/C，产生电子时钟的1s基时，并且由P1.7输出2s的方波。(fosc＝12MHz)焦点：16位计数器最大定时65.536ms。要产生比这个时间长的定时，怎么办？1.两个定时器级联－一个T/C定时，回0溢出时，使P1.0输出一个负脉冲送到另一个T/C的外部脉冲输入端用以计数。2.硬件定时加软件计数相结合

首先选T0为模式2，外部事件计数方式。当P3.4引脚上的电平发生负跳变时，T0计数器加1，溢出标志TF0置1；然后改变T0为500us定时工作方式，并使P1.0输出由1变为0。T0定时到产生溢出，使P1.0引脚恢复输出高电平，T0又恢复外部事件方式。[例2]

当T0(P3.4)引脚上的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500us的同步脉冲。请编程实现该功能。

⑴模式选择T0工作在外部事件计数方式，当计数到28时，再加1计数器就会溢出。设计数初值为X，当再出现一次外部事件时，计数器溢出。则

X+1=28

X=28－1=11111111B=0FFH

T0工作在定时方式时，设晶振频率为6MHz，机器周期为2us。因此，初值X为(28－X)=500us/2usX=28－250=6=06H

⑵计数初值

START:MOVTMOD,#06H;设置T0为方式2，外部计数

MOVTH0,#0FFH;计1个数

MOVTL0,#0FFHSETBTR0;启动计数

LOOP1:JBCTF0,PTFO1;查询溢出标志，TF0=1时转移同时清除标志

SJMPLOOP1PTFO1:CLRTR0;停止计数

MOVTMOD,#02H;设置T0为方式2，定时方式

MOVTH0,#06H;定时500us

MOVTL0,#06H

CLRP1.0;P1.0清0

SETBTR0;启动定时LOOP2:JBCTF0,PTFO2;查询溢出标志,TF0=1时转移同时清除标志

SJMPLOOP2PTFO2:SETBP1.0;P1.0置1(到了第一个500us)

CLRTR0;停止计数

SJMPSTART⑶程序清单

(1）送方式控制字（TMOD）＝10010000B＝90H；T/C1定时，方式1，GATE＝1。(2）计算初值由于被测正脉冲宽度未知，假设宽度＜=65.536ms，fosc＝12MHz，则计数个数：X＝65536（最大）定时初值：C＝65536-X＝65536-65536＝0（TH1）＝00H（TL1）＝00H

[例3]利用GATE门控位测量从INT1引脚输入的正脉冲宽度。置1TR1 TH1TL1从0开始计数清0TR1,停止T/C1计数被测脉宽P3.3INT1图6-12脉冲测试原理

ORG0000HMAIN：MOVSP,#6FMOVTMOD,#90HMOVTL1,#00HMOVTH1,#00HLOOP：JBP3.3,LOOPSETBTR1;由1变0时启动TR1LOOP1:JNBP3.3,LOOP1;等待正脉冲到来并开始计数LOOP2:JBP3.3,LOOP2CLRTR1;由1变0时停止计数MOV30H,TL1MOV31H,TH1......ACALLCalc；计算子程序略

ACALLDIR；显示子程序略

SJMP$END

程序清单：本例涉及到了定时器与中断的联合应用。时钟就是以秒、分、时为单位进行计时。

（1）实现时钟计时的基本方法①计算计数初值。时钟计时的最小单位是秒，但使用单片机定时器/计数器进行定时，即使按方式1工作，其最大定时时间也只能达131ms.

鉴于此，可把定时器的定时时间定为100ms，这样，计数溢出10次即得到时钟计时的最小单位-----秒；而10次计数可用软件方法实现。假定使用定时器T1，以工作模式1进行100ms的定时。如单片机晶振频率为6MHZ，为得到100ms定时，设计数初值为X，则补充：设计定时时钟程序②采用中断方式进行溢出次数的累计，记满10次即得到秒计时。③从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现的。④时钟显示及显示缓存区部分留给读者自己设计。

（2）程序流程及程序清单①主程序（MAIN）的主要功能是进行定时器T1的初始化编程并启动T1，然后通过反复调用显示子程序，等待100ms定时中断的到来。其流程图如图6-13所示。②中断服务程序（PITO）的主要功能是进行计时操作。程序开始先判断计数溢出是否满了10次，不满10次表明还没达到最小计时单位-----秒，中断返回；满10次表示已达到最小计时单位----秒，程序继续往下运行，进行计时操作。要求满1秒则“秒位”32H单元内容加1，满60s则“分位”31H单元内容加1，满60min则“时位”30H单元内容加1，满24h则将30H，31H，32H的内容全部清0。

设T1为模式1设中断次数为10清计时单元

调用显示子程序启动T1开中断图时钟主程序流程源程序如下：

ORG0000HAJMPMAIN；上电，转向主程序

ORG001BH；T1的中断入口地址

AJMPSERVE；转向中段服务程序MAIN：MOVTMOD，#10H；设T1工作于模式1

MOV20H，#0AH；装入中断次数

CLRAMOV30H，A；时单元清0

MOV31H，A；分单元清0

MOV32H，A；秒单元清0

SETBET1；允许T1中断

SETBEA；允许CPU中断

MOVTH1，#3CHMOVTL1，#0B0H；赋计数初值

SETBTR1；启动定时器T1

SJMP$；等待中断（可反复调用显示子程序）SERVE：PUSHPSWPUSHACC；保护现场

MOVTH1，#3CHMOV