单片机-AT89S52定时器计数器

单片机_AT89S52定时器计数器第一页，共77页。第一节概述回忆8051结构特点：由单一内部总线连接各功能模块，通过特殊功能寄存器（SFR）集中控制。嵌入式结构，不同型号引脚定义和SFR定义有所不同，因此，从两个方面来认识和掌握某一个功能模块。 相关引脚功能 相关SFR功能2第二页，共77页。3第三页，共77页。两个16位定时计数器，最大计数范围：0000-FFFFH。相关的SFR：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。相关引脚：T0、T1、INT0、INT1。4种工作方式。8051定时器/计数器概况4第四页，共77页。T0、T1相关引脚T0、T1：计数脉冲输入，定时方式时不用，作I/OINT0、INT1：与定时器运行控制有关，也可以无关，可编程设定5第五页，共77页。T0、T1相关SFR6第六页，共77页。定时器/计数器原理7第七页，共77页。定时功能：对固定频率的机器周期计数,

每个机器周期定时器加1，计数速率=Fosc/12计数功能：对外部引脚（T0和T1）上的负跳变计数，每产生 一个负跳变，计数器加1，要求高低电平均要大 于1Tm,计数速率<Fosc/248第八页，共77页。以N位计数器构为核心，要解决以下问题：（1）、何时控制启动、停止计数？（2）、如何控制定时还是计数？（3）、如何控制定时/计数的长短？（4）、如何用查询或中断管理溢出事件？9第九页，共77页。GATE选通门:GATE=0时,只要TRx=1,计数器就开始工作；GATE=1时,只有INTx脚和TRx同时为“1”时,计数器才开始工作.主要用于测量INTx脚上高电平脉冲的宽度.C/T计数/定时方式选择位:C/T=1时,计数方式.即计数器的计数脉冲来自T0或T1引脚的外部事件.C/T=0时:定时方式,计数脉冲来自内部振荡频率fosc的12分频.模式寄存器TMOD(SFR的地址:89H，不可按位寻址)10第十页，共77页。M1、M0模式选择:分别对应四种模式.M1M0=00,方式0：13位定时计数器M1M0=01,方式1：16位定时计数器M1M0=10,方式2：自动重装入的8位定时计数器M1M0=11,方式3：T0成为两个独立的8位计数器11第十一页，共77页。T=(M-TC)×t其中,T:定时时间，M:计数器的模，TC:计数初值，t:计数器计数脉冲的周期（对于定时方式t=fosc/12)。定时/计数器4种模式比较12第十二页，共77页。TF1,TF0定时器T1,T0的溢出标志:计数器溢出时硬件自动置位,即TFx=1,进入中断后再由硬件自动清除;TR1,TR0计数器T1,T0的控制位:由软件置位(计数器开始工作)或清零(计数器停止工作).IE1,IE0外部中断INT1,INT0的请求标志:当单片机检测到INTx引脚上有低电平或下降沿时,IEx=1，申请中断.IT1,IT0外中断触发类型控制:ITx=1时,外中断信号的下降沿触发IEx标志,ITx=0时,外中断信号的低电平触发IEx标志.控制寄存器TCON(SFR地址:88H)(LSB)(MSB)13第十三页，共77页。第一节概述第二节模式0、模式1及其应用第三节模式2及其应用第四节模式3及其应用第五节定时器/计数器214第十四页，共77页。Timer/Counter0/1Mode0:13-BitCounter(Timer1shown)

15第十五页，共77页。Timer/Counter0/1Mode1:16-BitCounter(Timer0shown)

16第十六页，共77页。1、设置GATE=0，则GATE=1,因此Y=TR0，这样：TR0=1;启动定时器T0运行TR0=0;停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。2、设置GATE=1，则GATE=0,因此Y=TR0*INT0电平，进一步令TR0=1,则Y=INT0电平，这样：INT0为高电平，启动定时器T0运行INT0为低电平，停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。定时器/计数器运行控制方法17第十七页，共77页。根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制字，以设定定时器的工作方式；(要考虑定时/计数范围,重装方式)根据需要给C/T送初值以确定需要的定时时间或计数次数；（可选，缺省为0000）根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级；（可选）给TCON送命令字以启动或禁止C/T的运行。定时器/计数器的初始化方法18第十八页，共77页。计数器初值：设计数模值为M，计数初值设定为TC，计数器计满为零所需的计数值为C，则：TC=M-C（M=213，216，28）定时器初值：T=（M-TC）Tm,T为需要定时时间初值TC=M-T/Tm当定时或计数范围大于某一模式下的计数范围时，要用软件对溢出计数，以增加定时或计数的范围。初值的计算19第十九页，共77页。例:Fosc=12MHz,试计算定时时间2ms所需的定时器的初值.方式2、方式3TMAX=0.256ms，所以必须将工作方式设在方式0或方式1方式0：TC=213-2ms/1us=6192=1830HTL0=10H，TH0=0C1H

注意1830H到TH0、TL0的重新表达，主要是由 于TL0已经不是每256进1，而是每32进1方式1：TC=216-2ms/1us=63536=0F830HTL0=30H，TH0=0F8H20第二十页，共77页。采用查询方式：程序一直检测TF0（或TF1），若TF0＝1（或TF1=1），说明定时时间到或计满数，从而开始相应处理，如：while(TF0==0);//while(!TF0);TF0=0; //清除标志位…… //开始处理溢出事件

采用中断方式：程序初始化时，设置定时器溢出中断允许后，内部硬件自动检测到TF0＝1(或TF1=1)时，自动响应中断，进入中断服务程序。CPU控制C/T的方式21第二十一页，共77页。例1：在P1.7引脚上输出50Hz的方波，已知Fosc=12MHz。22第二十二页，共77页。解决定时器/计数器应用问题的一般流程确定定时/计数对象C/T初始化工作模式计算初值中断或查询启动C/T运行编程实现23第二十三页，共77页。1、确定定时对象:20ms或

10ms?应当为10ms，便于产生方波：每隔10ms引脚电平取反。2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生10ms定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。分析:50Hz的方波，周期为1/50=20ms24第二十四页，共77页。3、计算初值

TC=65536-10ms/1us=55536=0D8F0H分析:50Hz的方波，周期为1/50=20ms25第二十五页，共77页。编程实现（查询方式）#include<reg51.h> //要用到SFRsbitSQW=P1^7; /*定义输出方波引脚*/main(){TMOD=0x01; /*T0模式1，定时，GATE=0*/TR0=1; /*启动T0运行*/while(1) /*无限循环作为main的结束*/{TH0=0xD8;TL0=0xF0;/*每次要重新赋10ms定时的初值*/

while(!TF0);TF0=0;/*查询等10ms时间到，并清除标志*/

SQW=!SQW; /*引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波*/}}26第二十六页，共77页。编程实现（中断方式）#include<reg51.h> /*要用到SFR*/sbitSQW=P1^7; /*定义输出方波引脚*/main() /*主程序*/{TMOD=0x01; /*T0模式1，定时，GATE=0*/TH0=0xD8; /*赋初值*/

TL0=0xF0;ET0=1;EA=1; /*允许T0中断*/TR0=1; /*启动T0运行*/while(1); /*无限循环作为main的结束*/}27第二十七页，共77页。编程实现（中断方式）voidout_sqw(void)interrupt1 /*中断服务程序*/{ /*TF0标志被自动清除*/SQW=!SQW; /*引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波*/TH0=0xD8; TL0=0xF0; /*重赋初值*/

}28第二十八页，共77页。例2：在P1.0引脚上输出周期1秒，占空比为20%的方波，已知Fosc=12MHz。29第二十九页，共77页。1、确定定时对象:1s、200ms或800ms?应当小于定时器的最大定时时间，对于模式1，最长为65.536ms，为了便于计算，取50ms作为定时对象，再用一个字节对溢出计数。 50ms*4=200ms 50ms*16=800ms分析:占空比20%的方波，周期为1s30第三十页，共77页。2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生50ms定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。在所有工作模式中，模式1的定时/计数范围是最大的。分析:占空比20%的方波，周期为1s31第三十一页，共77页。3、计算初值

TC=65536-50ms/1us=15536=3CB0H分析:占空比20%的方波，周期为1s32第三十二页，共77页。编程实现（查询方式）#include<reg51.h> //要用到SFRsbitSQW=P1^0; /*定义输出方波引脚*/bitwill_be_high=0; /*定义一个标志位，0：将要输出低电平， 1：将要输出高电平*/unsignedcharoverflow_counter=16;/*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时，overflow_counter=4*/main(){TMOD=0x10; /*T1模式1，定时，GATE=0*/TH1=0x3C;TL1=0xB0; /*赋50ms定时初值*/TR1=1; /*启动T1运行*/

33第三十三页，共77页。编程实现（查询方式）for(;;) /*无限循环作为main的结束*/{/*如果要输出高电平，则输出高电平，4*50ms，下一次将为低电平；否则输出低电平，16*50ms，下一次将为高电平*/

if(will_be_high) {overflow_counter=4;SQW=1;will_be_high=0;}else{overflow_counter=16;SQW=0;will_be_high=1;}do{

while(!TF1);TF1=0;/*查询等50ms时间到，并清除标志*/TH1=0x3C;TL1=0xB0;/*每次要重新赋50ms定时的初值*/}while(--overflow_counter);} //endoffor(;;)}//endofmain34第三十四页，共77页。编程实现（中断方式）#include<reg51.h> //要用到SFRsbitSQW=P1^0; /*定义输出方波引脚*/bitis_high=0; //当前状态unsignedcharoverflow_counter=16;/*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时，overflow_counter=4*/main(){TMOD=0x10; /*T1模式1，定时，GATE=0*/TH1=0x3C;TL1=0xB0; /*赋50ms定时初值*/ET1=1;EA=1; /*允许T1中断*/TR1=1; /*启动T1运行*/SQW=0; /*输出低电平*/while(1); /*无限循环作为main的结束*/}35第三十五页，共77页。编程实现（中断方式）voidout_sqw(void)interrupt3 /*中断服务程序*/{ /*TF1标志被自动清除*/TH1=0x3C;TL1=0xB0; /*重赋50ms定时初值*/if(--overflow_counter!=0)return;/*定时未到返回*/if(is_high) {overflow_counter=16;SQW=0;is_high=0;}else{overflow_counter=4;SQW=1;is_high=1;}}36第三十六页，共77页。例3：在P1.0引脚上每隔2ms产生4us的负脉冲，已知Fosc=6MHz，采用T0模式0。37第三十七页，共77页。1、确定定时对象:2ms或4us?应当是2ms，而4us负脉冲可以通过指令本身的延时来实现。如:

P10=0; //1Tm=2us _nop_(); //1Tm=2us P10=1; //1Tm=2us分析:周期性负脉冲38第三十八页，共77页。2、指定模式0，不用选择。3、计算初值

TC=213-2ms/2us=7192=1C18H0001110000011000B,初值:TH0=0E0H,TL0=18H分析:周期性负脉冲(高8位)(低5位)39第三十九页，共77页。编程实现（查询方式）#include<reg51.h> //要用到SFR#include<intrins.h> //包含_nop_();sbitPulse=P1^0; /*定义输出脉冲的引脚*/main(){TMOD=0x0;TR0=1;/*T0模式０,定时,GATE=0,启动T0*/while(1) /*无限循环作为main的结束*/{TH0=0xE0;TL0=0x18;/*每次要重新赋2ms定时的初值*/

while(!TF0);TF0=0;/*查询等2ms时间到，并清除标志*/

Pulse=0;_nop_();Pulse=1; /*产生4us负脉冲*/}}40第四十页，共77页。编程实现（中断方式）#include<reg51.h> //要用到SFR#include<intrins.h> //包含_nop_();sbitPulse=P1^0; /*定义输出脉冲的引脚*/

main(){TMOD=0x0; /*T0模式０,定时,GATE=0*/TH0=0xE0;TL0=0x18; /*赋2ms定时的初值*/ET0=1;EA=1; /*允许T0中断*/TR0=1; /*启动T0运行*/for(;;); /*循环结束,也可以做别的事*/}41第四十一页，共77页。编程实现（中断方式）voidout_pulse(void)interrupt1 /*中断服务程序*/{ /*TF0标志被自动清除*/TH0=0xE0;TL0=0x18; /*重赋2ms定时初值*/Pulse=0;_nop_();Pulse=1; /*产生4us负脉冲*/}42第四十二页，共77页。例4：利用T0门控位测量INT0引脚上出现的正脉冲的宽度，并以机器周期数表示。43第四十三页，共77页。1、设置GATE=0，则GATE=1,因此Y=TR0，这样：TR0=1;启动定时器T0运行TR0=0;停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。2、设置GATE=1，则GATE=0,因此Y=TR0*INT0电平，进一步令TR0=1,则Y=INT0电平，这样：INT0为高电平，启动定时器T0运行INT0为低电平，停止定时器T0运行我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。回顾：定时器/计数器运行控制方法44第四十四页，共77页。1、确定定时对象？高电平期间定时器计了多少个机器周期，因此在上升的时候让（TH0,TL0）=0000并开始计时,下降后停止，看计数器的值为多少即为所求，假定机器周期数不超过定时器的最大值。分析45第四十五页，共77页。2、应选择模式0、1、2、3?应选择模式1，16位定时器，最大范围65536Tm。在所有工作模式中，模式1的范围是最大的。3、计算初值从0000开始，但要注意要在从低到高跳变前赋值。分析46第四十六页，共77页。#include<reg51.h> //要用到SFRsbitPPulse=P3^2; /*定义输入脉冲的引脚*/unsignedchardata*p=0x30;//结果存入30H开始的2个单元中main(){TMOD=0x09;TH0=0;TL0=0;/*T0模式1,定时,GATE=1*/while(PPulse);TR0=1; //等低电平，准备计时while(!PPulse); //等高电平后，自动开始计时while(PPulse);TR0=0; //等低电平，停止计时*p++=TH0;*p=TL0; //存入结果while(1); /*循环结束*/}编程实现47第四十七页，共77页。第一节概述第二节模式0、模式1及其应用第三节模式2及其应用第四节模式3及其应用第五节定时器/计数器248第四十八页，共77页。Timer/Counter0Mode2:8-BitAuto-Reload

49第四十九页，共77页。Timer/Counter1Mode2:8-BitAuto-Reload50第五十页，共77页。例5：在P1.7引脚上输出2KHz的方波，已知Fosc=12MHz。51第五十一页，共77页。1、确定定时对象:250us,便于产生方波：每隔250us引脚电平取反。2、Fosc=12MHz,1Tm=1us,产生256us定时,应选择模式0、1、2、3?应选择模式2，8位定时器，最大范围256us，由于自动重装载，重装过程没有引入误差，最理想。分析:2KHz的方波，周期为1/2000=500us52第五十二页，共77页。3、计算初值

TC=256-250us/1us=6分析:2KHz的方波，周期为1/2000=500us53第五十三页，共77页。编程实现（查询方式）#include<reg51.h> //要用到SFRsbitSQW=P1^7; /*定义输出方波引脚*/main(){TMOD=0x02; /*T0模式2，定时，GATE=0*/TH0=6;TL0=6; /*只在此赋初值一次*/

TR0=1; /*启动T0运行*/while(1) /*无限循环作为main的结束*/{while(!TF0);TF0=0;/*查询等250us时间到，并清除标志*/

SQW=!SQW; /*每隔250us电平取反，产生2KHz方波*/}}54第五十四页，共77页。编程实现（中断方式）#include<reg51.h> /*要用到SFR*/sbitSQW=P1^7; /*定义输出方波引脚*/main() /*主程序*/{TMOD=0x02; /*T0模式2，定时，GATE=0*/TH0=6;TL0=6;TR0=1; /*赋初值并启动T0运行*/

ET0=1;EA=1; /*允许T0中断*/while(1); /*无限循环作为main的结束*/}voidout_sqw(void)interrupt1 /*中断服务程序*/{SQW=!SQW;}/*引脚每隔250us电平取反，产生2KHz方波,不 用反复赋初值*/55第五十五页，共77页。第一节概述第二节模式0、模式1及其应用第三节模式2及其应用第四节模式3及其应用第五节定时器/计数器256第五十六页，共77页。Timer/Counter0Mode3:Two8-BitCounters

57第五十七页，共77页。1、TH0计数脉冲来自内部fosc,所以它只能处于”定时”方式;2、TH0分别借用了定时器T1的TR1和TF1来为自己工作,使TH0能象TL0那样用TR1启动定时,并用TF1来作为TH0的溢出中断的标志;3、由于T1缺少了启动控制信号TR1和溢出中断标志TF1,那么在模式3时,T1是如何工作？没有溢出中断标志TF1,则T1就不能用中断方式工作(实际上连查询也不行);没有启动控制信号TR1,让它事先设定为自动重装模式，则T0模式3会让T1自动工作。模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:58第五十八页，共77页。4,模式3就是将单片机原有的T0,T1两个计数器变成三个独立的计数器,其中T1要事先设定为模式2(串行口的波特率发生器)。5、注意:T0不用时的处理,一般置0方式,禁止进入方式3，以防止影响T1的工作。模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:59第五十九页，共77页。将T0分解为两个计数器TL0和TH0,其中TH0借用了T1的TR1和TF1T1已无TR1,TF1功能,建议T1做波特率发生器TH0,TL0和T1组成3个8位计数器模式3时T0、T1的工作原理示意图60第六十页，共77页。例6：设一个89S51系统已经使用了2个外部中断，并置T1于模式2作串口波特率发生器用，现要求通过T0再增加一个外部中断，同时由P1.0输出5KHz的方波。已知Fosc=12MHz。61第六十一页，共77页。1、已经用掉的资源:2个外部中断、T1（模式2）、串口2、用T0实现:1个外部中断、定时产生5KHz方波用方式3：TH0、TL0作为2个独立的8位定时器/计数器。1个外部中断:TL0，计数方式，初值FFH，每来一个负跳变就溢出，相当于一个边沿触发的外部中断。定时产生5KHz方波：TH0，定时方式，初值156，每隔100us使P1.0取反，产生周期为200us的方波。分析62第六十二页，共77页。编程实现#include<reg51.h> //要用到SFRsbitSQW_5KHz=P1^0; /*定义输出脉冲的引脚*/

main(){TMOD=0x27;/*GATE=0,T1模式2,定时，T0模式3,计数*/TH1=0xE8;TL1=0xE8; /*T1的初值,产生一种波特率*/TL0=0xFF; /*TL0的初值*/TH0=156; /*赋100us定时的初值*/IE=0x9F; /*允许所有中断*/

PT1=1; /*产生方波优先级最高*/TR0=1;TR1=1; /*启动T0,T1运行*/for(;;); /*循环结束,也可以做别的事*/}63第六十三页，共77页。编程实现voidNo3_int(void)interrupt1 /*中断服务程序*/{ …… /*进行中断处理,省略*/TL0=255; /*重赋0xFF计数初值*/}

voidout_sqw(void)interrupt3 /*中断服务程序*/{ TH0=156 /*重赋100us定时初值,如果精确定时,应加几个Tm*/SQW_5KHz=!SQW_5KHz; /*产生5KHz方波*/}64第六十四页，共77页。编程实现voidNo1_int(void)interrupt0 /*外部中断0中断服务程序*/{ …… /*进行中断处理,省略*/}voidNo2_int(void)interrupt2 /*外部中断1中断服务程序*/{ …… /*进行中断处理,省略*/}voidSerial_int(void)interrupt4 /*串口中断服务程序*/{ …… /*进行中断处理,省略*/}65第六十五页，共77页。第一节概述第二节模式0、模式1及其应用第三节模式2及其应用第四节模式3及其应用第五