第6章AT89C51的定时器计数器

第6章AT89C51的定时器/计数器

6.1定时器/计数器的结构两个可编程的定时器/计数器T1、T0。结构如图6-1所示

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)。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，同时包含了

T0、T1的状态。单片机复位时，两个寄存器都清0。6.1.1工作方式控制寄存器TMOD

图6-1AT89C51单片机的定时器/计数器结构框图图6-2TMOD格式8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE——门控位

0：仅以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。

1：用引脚INT0*(或INT1*)上的高电平和TRX两个条件来控制定时器/计数器的运行。（2）M1、M0——工作方式选择位

表6-1M1、M0工作方式选择

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。

(3)C/T*——计数器模式和定时器模式选择位

0：定时器模式。 1：计数器模式。6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H～8FH。TCON的格式如图6-3所示。

图6-3TCON格式低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/计数器工作的必要条件。

0：停止定时器/计数器工作该位可由软件置“1”或清“0”。6.2定时器/计数器的4种工作方式

6.2.1方式0

M1、M0为00，定时器/计数器的框图：

图6-4定时器/计数器方式0逻辑结构框图定时器计数器GATE为0，A点是否计数仅取决于TRX。GATE为1，B点电位由INTX*和TRX共同决定。定时器/计数器工作在方式0时，为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/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。（1）0：A点（见图6-2）是否计数,仅取决于TRx的状态。（2）1：B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。定时和计数应用方式0下，计数工作方式时，计数范围是1～8192。定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（213-计数初值）×机器周期晶振频率为6MHZ

最小定时时间为：[213-（213-1）×2×10-6=2us最大定时时间为：（213-0）×2×10-6=16384×10-6（S)=16384us例：单片机晶振频率为6MHZ，使用定时器1方式0产生周期为500us的等宽正方波脉冲，并由P1.0输出，以查询完成。①计算初值（213-X）×2×10-6=256×10-6X=8067=1F83H=0001111110000011BX=1111110000011B

TH1=FCHTL1=03H(低5位）②TMOD初始化M1M0=00C/T*=0（定时）GATE=0,定/计为0不用，TMOD00H③TCONTR1TR1=1启动TR0=0停止④程序设计：MOVTMOD,#00H;设置T1工作方式0MOVTH1,#0FCH;设置计数初值MOVTL1,#03H;MOVIE,#00H;禁止中断SETBTR1;启动定时LOOP:JBCTF1,LOOP1;查询计数溢出，为1转移并清0AJMPLOOPLOOP1:MOVTH1,#0FCH;重新设置计数初值MOVTL1,#03HCLRTF1;计数溢出标志位清0CPLP1.0；输出取反AJMPLOOP

6.2.2方式1

M1、M0=01，16位的计数器。

图6-5定时器/计数器方式1逻辑结构框图方式1与方式0的差别仅在于计数器的位数不同，方式1为16位计数器，作为定时使用时，其定时时间为：

（216-T0初值）×机器周期计数范围时1～65536（216）晶振频率为6MHZ

最小定时时间为：[216-（216-1）]×2×10-6=2us最大定时时间为：（216-0）×2×10-6=131072×10-6（S)=131072us≈131ms例：题目同方式0，但以中断方式完成。晶振频率时6MHZ，使用定时器1以工作方式1产生周期为500us等宽正方波脉冲，并在P1.0端输出。①计算初值（216-X)×2×10-6=250×10-6TH0=FFHTL0=A1H②TMOD寄存器初始化TMOD=10H③程序设计：MOVTMOD,#10H;定时器1工作方式1MOVTH1,#0FFH;设置计数初值MOVTL1,#0A1HSETBEASETBET1LOOP:SETBTR1HERE:SJMP＄;等待中断AJMPLOOP中断服务程序：MOVTH1,#0FFHMOVTL1,#0A1HCPLP1.0；输出取反RETI

图6-6定时器/计数器方式2逻辑结构框图6.2.3方式2

计数满后自动装入计数初值。

M1、M0=10，等效框图如下：

TLX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。定时器/计数器的方式2工作过程如图6-7(X=0,1)。省去用户软件中重装初值的程序，来精确定时并简化定时初值的计算方法。。图6-7方式2工作过程省去用户软件中重装初值的程序，来精确定时并简化定时初值的计算方法。

在方式2中，16位计数器被分成两个部分：TL0用作8位计数器，TH0作预置寄存器，保存预置初值。初始化时由软件赋予TH0与TL0同样的值。当计数溢出后，便置位TF0，并将TH0的初值再装入TL0，从而进行新一轮计数，如此循环重复不止。计数值最大只能到255。TH以硬件方法自动给计数器TL重新加载。例1：使用定时器0以工作方式2产生100us定时，在P1.0输出周期为200us的连续波。fosc=6MHZ①计算初值（28-X）×2×10-6X=206D=11001110B=CEH

把CEH分别装入TH0和TL0中：TH0=CEH,TL0=CEH②TMOD寄存器初始化M1M0=10,C/T*=0GATE=0定时器/计数器1不用，有关设定位为0；TMOD=02H③程序（查询方式）

MOVIE,#00H;禁止中断

MOVTMOD,#02H;设置定时器0为方式2MOVTH0,#CEH;设置计数初值MOVTL0,#CEH;设置计数初值SETBTR0;启动定时LOOP:JBCTF0,LOOP1;查询计数溢出AJMPLOOPLOOP1:CPLP1.0;输出方波AJMPLOOP;重复循环由于方式2具有自动装载功能，计数初值只能设置一次。④程序（中断方式）

主程序：MOVTMOD,#02H;定时器0工作方式2MOVTH0,#CEH;设置计数初值MOVTL0,#CEH;保存计数初值SETBEA;开中断SETBET0;定时器0允许中断LOOP:SETBTR0;开始定时HERE:SJMP＄CLRTF0;计数溢出标志位清0AJMPLOOP

中断服务程序：CPLP1.0;输出方波RETI;中断返回例2：用定时器1以工作方式2计数，每计100次进行累加器加1操作。①计算计数初值28-100=156D=9CHTH1=9CH,TL1=9CH②TMOD寄存器初始化M1M0=10C/T*=1,GATE=0TMOD=60H③程序设计

MOVIE,#00H;禁止中断MOVTMOD,#60H;设置计数器1方式2MOVTH1,#9CH;设置计数初值MOVTL1,#9CH;设置计数初值SETBTR1;启动计数DEL:JBCTF1,LOOP；查询计数溢出AJMPDELLOOP:INCA;累加器加1AJMPDEL;循环返回6.2.4方式3

增加一个附加的8位定时器/计数器，从而具有3个定时器/计数器。只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3。T1方式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串行口波特率产生器）。1．工作方式3下的T0T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。

各引脚与T0的逻辑关系如图6-8所示：

（a）TL0作为8位定时器/计数器(b)TH0作为8位定时器图6-8定时器/计数器T0方式3的逻辑结构框图2．T0工作在方式3下T1的各种工作方式

当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0为方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2，用来作为串行口的波特率发生器，或不需要中断的场合。（1）T1工作在方式0

图6-9T0工作在方式3时T1为方式0的工作示意图（2）T1工作在方式1

。M1、M0=01时，工作在方式1（3）T1工作在方式2

图6-10T0工作在方式3时T1为方式1的工作示意图图6-11T0工作在方式3时T1为方式2的工作示意图M1、M0=10时，工作在方式2（4）T1工作在方式3。T1的控制字中M1、M0

=

11时，T1停止计数。在T0为方式3时，T1运行的控制条件只有两个，即C/T*和M1、M0。C/T*选择定时器模式或计数器模式，M1、M0选择T1运行的工作方式。6.3计数器模式对输入信号的要求

外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如图6-12所示，图中Tcy为机器周期。若选用6MHz频率的晶体，允许输的脉冲频率最高为250KHz。图6-12对外部输入信号的基本要求6.4定时器/计数器的编程和应用

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。6.4.1方式1应用

例6-1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6-13所示。

图6-13在P1.0引脚上输出的波形方波的周期用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X=FE0CH=1111111000001100B。所以，T0的初值为：

TH0=0FEHTL0=0CH(2)初始化程序设计

机器周期=2us=2×10-6S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

ACALLPT0M0 ；调用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE ；自身跳转PT0M0:MOVTL0,#0CH ；T0中断服务程序，T0重新置初值

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,为1说明T0溢出，下执

CLRTR0；T0溢出，关闭T0 CPLP1.0；P1.0的状态求反 SJMPLOOP例6-2

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512

s。选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。（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=B0H（3）10次计数的实现采用循环程序法。（4）程序设计参考程序:

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

ORG1000HMAIN：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 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：RETI6.4.2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6-3

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6-13所示。（假设时钟为6MHz）（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。图6-14T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500

s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

ORG0000H