第五章-定时器计数器

第5章

定时计数技术单片机控制系统中常常用到的定时与计数问题。定时计数概述

MCS-51单片机的定时计数器

定时/计数器概述

1、定时的定义：定时是对周期固定、已知的脉冲计数。2、计数的定义：计数是对外界产生的周期不固定的未知脉冲计数。计数器的计数方式可以是加1计数，也可以是减1计数。3、定时/计数的实现方法：定时/计数的实现方法有3种（比较）：⑴硬件数字电路：用555构成的定时器/计数器等（不能编程）。⑵软件编程:

缺点：占用CPU资源⑶可编程定时/计数器

优点：灵活且不占CPU资源软件编程例：编制一个延时2mS左右的子程序。

D2MS：MOVR7，#2；1个机器周期

D2MS0：MOVR6，#250；1个机器周期

DJNZR6，$；2个机器周期

DJNZR7，D2MS0；2个机器周期

RET；2个机器周期例：统计开关按动次数，并存于30H单元。

MOV30H，#0UP:JBP1.0,$JNBP1.0,$INC30HSJMPUP可编程定时/计数器

有的控制系统是按时间间隔来进行控制的，如定时的温度检测等。虽然可以利用延迟程序来取得定时的效果，但这会降低CPU的工作效率。如果能用一个可编程的实时时钟，以实现定时或延时控制，则CPU不必通过等待来实现延时，就可以提高CPU的效率。另外也有些控制是按计数的结果来进行的，因此在微机控制系统中常使用可编程的硬件定时／计数器。现在有很多专门用作定时／计数器的接口芯片。单片机内带有硬件定时／计数器可以简化系统设计。

可编程定时/计数器不论是独立的定时器芯片(8253)还是单片机内的定时器，都有以下特点：1．定时／计数器可以有多种工作方式，可以是计数方式也可以是定时方式等等。2．计数器模值是可变的，当然计数的最大值是有一定限制的，这取决于计数器的位数。计数的最大值也就限制了定时的最大值。3．可以按照规定的定时或计数值，当定时的时间到或者计数终止时，可发出中断申请，以便实现定时或计数控制。除了上述共同特点外，各种定时器还会有各自的特点，各自的工作方式和控制方式。MCS51单片机内部的定时/计数器

定时/计数器结构定时/计数器工作方式定时/计数器应用1.定时/计数器结构

MCS51单片机内有2个独立的16位的可编程定时/计数器T0和T1。它们的结构相似。T0的结构如图所示：振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+加1计数器TF0合/断T0TR0GATE0INT0TCONTMODTH0TL0TH1TL1

TMOD：89H只能按字节操作。振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+加1计数器TF0合/断T0TR0GATE0INT0GATEC／T：用来确定T0(T1)是工作在计数方式还是工作在定时方式。C／T=0为定时方式，C／T=1为计数方式。即对外部引脚的外部输入脉冲计数。外部引脚上输入的每一个脉冲的负跳变使计数值加1，由于外输入脉冲的每个高、低电平持续时间各应大于一个机器周期，因此最小的计数周期为两个机器周期。例如，若单片机晶振频率为12MHZ，则外部计数脉冲的最高频率只能为500KHz。M1和M2：两位用来确定T0(T1)的具体工作模式。M1、M2的四种组合刚好与四种工作模式对应，分别是方式0、方式1、方式2、方式3。GATE：一般称为门控标志。它对定时/数器的启动起着控制作用。当GATE=1时，定时计数器的启动除了受TR控制外，还受INT引脚的控制。当TR=0且INT引脚上出现高电平时才能启动定时计数器。TMODC/TM1M0GATEC/TM1M0

TCON：88H可以按字节操作，也可以按位操作。TCONTF0:

T0溢出中断标志位。当T0计数溢出时，TF0=1。在允许中断的情况下，CPU响应T0中断，转向T0中断服务程序，此时由硬件自动将TF0清0。该标志位可由软件查询，也可用软件清0或置1。TR0：为T0启动控制位。当TR0=1时，启动T0；TR0=0时，关闭T0。该位由软件进行设置。TF1:

T0溢出中断标志位。当T0计数溢出时，TF0=1。在允许中断的情况下，CPU响应T0中断，转向T0中断服务程序，此时由硬件自动将TF0清0。该标志位可由软件查询，也可用软件清0或置1。TR1：为T0启动控制位。当TR0=1时，启动T0；TR0=0时，关闭T0。该位由软件进行设置。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

TCON：88H可以按字节操作，也可以按位操作。振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+加1计数器TF0合/断T0TR0GATE0INT0TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

MCS-51单片机内部有两个16位的定时/计数器T0和T1。每个定时/计数器占用两个特殊功能寄存器：

T0由TH0和TL0两个8位计数器组成，字节地址分别是8CH和8AH。

T1由TH1和TL1两个8位计数器组成，字节地址分别是8DH和8BH。用于存放定时或计数的初值。当计数器工作时，其值随计数脉冲做加1变化。计数寄存器振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+加1计数器TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0TL0振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+加1计数器TF0合/断T0TR0GATE0INT0

MCS-51单片机内部有两个16位的定时/计数器T0和T1。每个定时/计数器占用两个特殊功能寄存器：

T0由TH0和TL0两个8位计数器组成，字节地址分别是8CH和8AH。

T1由TH1和TL1两个8位计数器组成，字节地址分别是8DH和8BH。用于存放定时或计数的初值。当计数器工作时，其值随计数脉冲做加1变化。计数寄存器TH0TL0

由于T0由TL0(低8位)和TH0(高8位)组成；T1由TH和THl组成。所以T0、T1都是16位计数器。但是若将它们设置成不同的工作方式，其计数长度(最大值)和计数方式都可变化。内部定时／计数器一共有四种工作方式，由TMOD的相关位设置。2.定时/计数器的工作方式GATE1C/T1M11M10GATE1C/T1M11M10M1和M2：两位用来确定T0(T1)的具体工作模式。M1、M2的四种组合刚好与四种工作模式对应。定时/计数器工作模式如下：M1M0模式说明00方式013位定时/计数器（TH高8位加上TL中的低5位）01方式116位定时/计数器10方式2自动重装初值的8位定时/计数器11方式3模式3只针对T0，T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1无模式3

在方式0下，T0构成一个13位的计数器，由TH0的8位和TL0的低5位组成，TL0的高3位未用，满计数值为213。

T0启动后立即加1计数，当TL0的低5位计数溢出时向TH0进位，TH0计数溢出则对相应的溢出标志位TF0置位，以此作为定时器溢出中断标志。当单片机进入中断服务程序时，由内部硬件自动清除该标志。方式0振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0D5×××D4D3D2D1D0TL0计数器方式0①GATE=0时，计数器启动控制开关只取决于TR0。（软控制）②GATE=1时，计数器启动控制开关不仅要由TR0来控制，而且还要受到引脚(INT0引脚)高电平控制。（软＋硬控制）振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0D5×××D4D3D2D1D0TL0计数器

在方式1下，定时/计数器T0和T1的方式1都是相同的。以下仅以T0为例。T0构成一个16位的计数器，由TH0的8位和TL0的8位组成，满计数值为216。方式1振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0TL0计数器

T0启动后立即加1计数，当TL0计数溢出时向TH0进位，TH0计数溢出则对相应的溢出标志位TF0置位，以此作为定时器溢出中断标志。当单片机进入中断服务程序时，由内部硬件自动清除该标志。方式1振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0TL0计数器

在方式2下，定时/计数器T0和T1的方式2都是相同的。以下仅以T0为例。TH0和TL0被当作两个8位计数器，计数过程中，TH0寄存8位初值并保持不变，由TL0进行8位计数。当低8位计数溢出时，除了可产生中断申请外，还将TH0中保存的内容向TL0重新装人，以便于重新计数，而TH0中的初值仍然保留，以便下次再行对TL0进行重装。方式2振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0TL0计数器

方式2对于循环计数比较有利。这时不需要在溢出后用软件重新装入计数初值，而是可以自动装入，但此时计数的长度将受到很大的限制，只有28=256次。方式2振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TH0TL0计数器方式3只适用于定时/计数器T0。这种工作方式下，定时/计数器T0被拆成2个独立的定时/计数器来用。方式3振荡器÷12C/T=0C/T=1＆+TF0合/断T0TR0GATE0INT0TL0计数器振荡器÷12TF1TH0计数器TR1合/断方式3在方式3下，T0和T1的工作有很大的不同。⑴若把T1置于方式3，则Tl停止计数，定时器T1保持其内容不变。所以，一般不会把T1置于方式3。⑵若把T0置于方式3，则16位计数器拆开为两个独立工作的8位计数器TL0和TH0。但这两个8位计数器的工作是有差别的。首先是工作方式的不同：①对TL0来说它既可以按计数方式工作，也可以按定时方式工作，②而TH0则只能按定时方式工作。另外是控制方式的不同。一般情况下，当定时/计数器T0处于工作方式3时，定时/计数器T1可工作为方式0、1、2，但由于此时其已没有控制通断和溢出中断的功能，T1只能作为串行口的波特率发生器使用，或不需要中断的场合。

MCS-51的定时／计数器是可编程的，因此，在进行定时或计数之前也要用对其进行初始化。初始化一般应包括以下几个步骤：1、对TMOD寄存器赋值，以确定定时器的工作方式。2．置定时／计数器初值，直接将初值写入寄存器的TH0，TL0或TH1，TLl。3．根据需要，对寄存器IE置初值，开放定时器中断。4．对TCON寄存器中的TRl或TR0置位，启动定时／计数器。启动以后，计数器即按规定的工作方式和初值进行计数或开始定时。3.定时/计数器的应用例1例2定时／计数器初值在初始化过程中，要置入定时值或计数值的初值，这时要作一些计算。方法如下：设计数器的最大值为M(在不同的工作方式中，M可以为213，216或28)，则置入的初值X可这样来计算：

计数方式时：X=M—计数值

定时方式时：(M—X)·T=定时值，所以X=M—定时值／T。其中T为计数周期，它是单片机时钟周期的12

倍。

定时／计数器初值当时钟周期为1／12MHZ时，计数周期为1us。在这种情况下，若定时器工作在方式0，则最大定时值213·X·1／12MHz(s)=8.192ms；若工作在方式1，则最大定时值为216·X·1／12MHz(s)=65.536ms例若单片机的频率为12MHz，请计算2ms所需要的定时器初值。解：计数脉冲个数为2/0.001=2000若方式0，则计数初值为：213-2000=6192=1830HTH0=18H，TL0=30H若方式1，则计数初值为：216-2000=63536=F830HTH0=F8H，TL0=30H方法1：用延时程序实现2mS的延时。

UP：SETBP1.0；拉高P1.0LCALLD1MS；

调用延时1ms子程序CLRP1.0；拉低P1.0LCALLD1MS；调用延时1ms子程序SJMPUP；继续循环例1使P1.0输出一个周期为2mS的方波。方法2：用T0定时2mS，查询TF0

①确定工作方式方式0②计算初值E018H③编程

MOVTMOD，#00H；

定时器0工作方式0SETBTR0；启动计数器LOOP：MOVTH0，#0E0H；初始化计数初值

MOVTL0，#18H；初始化计数初值

JNBTF0，$；查询定时到？

CPLP1.0；P1.0反相

CLRTF0；清除溢出标志位

SJMPLOOP；继续循环例1使P1.0输出一个周期为2mS的方波。例1使P1.0输出一个周期为2mS的方波。方法3：用T0定时2mS，中断。

ORG0000H；

复位中断向量

LJMPMAIN；

转到主程序

ORG000BH；

定时器0中断向量

LJMPAT0；

转到中断服务程序处

MAIN：MOVTMOD，#00H；采用定时器T0工作方式0MOVTH0，#0E0H；初始化计数初值（高8位）

MOVTL0，#18H；初始化计数初值（低5位）

SETBEA；开放全局中断总允许位

SETBET0；开放定时器T0中断总允许位

SETBTR0；启动定时器T0SJMP$；原地踏步

AT0：MOVTMOD，#00H；采用定时器T0工作方式0MOVTH0，#0E0H；初始化计数初值（高8位）

MOVTL0，#18H；初始化计数初值（低5位）

CPLP1.0；P1.0反相

RETI；中断返回欲产生周期为2秒的方波，定时器T0必须能定时1秒，这个值已经超过了定时器的最大定时时间。为此，我们只有采用定时器定时和软件计数相结合的方法才能解决问题。例2使P1.1输出一个周期为2S的方波。

ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPAT0

MAIN：