《单片机原理、接口与C51应用程序设计》课件第6章

第6章MCS-51的定时器/计数器6.1概述6.2定时器/计数器T0、T1的寄存器6.3定时器/计数器T0、T1的工作方式6.4定时器/计数器T2

6.5定时器/计数器的初始化编程及应用 6.1概述

1.定时方式

(1)硬件法：完全由硬件电路完成，譬如555定时电路，这种方式不占用CPU时间。但当要求改变定时时间时，只能通过改变电路中的元件参数来实现，很不灵活。

(2)软件法：通过执行一段循环程序来进行时间延时，优点是无额外的硬件开销，定时比较精确，但牺牲了CPU的时间。

(3)可编程定时器/计数器：硬件电路完成定时，软件完成定时参数的设置，所以这种方式综合了硬件定时和软件定时的优点。

MCS-51系列单片机内部提供2个可编程的定时器/计数器T0和T1，52子系列还增加了一个16位定时器T2。它们都有定时和计数的功能，可用于定时控制、延时、对外部事件计数等场合，还可以作为串口的波特率发生器。定时器达到预定定时时间或者计数器计数满时，给出溢出标志，还可以发出内部中断。

2.定时器/计数器的结构

MCS-51单片机定时器/计数器的结构框图如图6.1所示。图6.1定时器/计数器结构框图

3.定时器/计数器的工作原理

定时器/计数器的逻辑框图可以简化成图6.2。其核心器件是一个加1计数器，它对振荡器12分频后的脉冲Tm或外部脉冲源的脉冲Tx计数，每来一个脉冲计数器加1，当计数器计到全1时，再来一次脉冲，计数器各位全部清0，同时计数器最高位产生溢出，使得定时控制寄存器TCON的TF0或TF1置1(TF0或TF1是计数器的溢出中断标志位)，向CPU申请中断。图6.2定时器/计数器的逻辑框图

6.2定时器/计数器T0、T1的寄存器

1.工作方式控制寄存器TMOD

工作方式控制寄存器TMOD用于设置定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式，它的字节地址是89H，没有位地址，不能进行位寻址。其各位定义如图6.3所示。高4位用于选择T1的工作方式，低4位用于选择T0的工作方式。图6.3TMOD各位定义

M1、M0：定时器/计时器工作方式选择位，对应的工作方式如表6.1所示。T0有4种工作方式，T1有3种工作方式。表6.1定时器/计数器的工作方式

2.定时器控制寄存器TCON

定时器控制寄存器TCON用于控制定时器/计数器的启停、溢出标志和外部中断触发方式，其字节地址为88H，有位地址，可以进行位寻址。各位的格式定义如表6.2所示。表6.2定时器控制寄存器TCON

6.3定时器/计数器T0、T1的工作方式

1.方式0

M1M0 = 00时，定时器/计数器工作于方式0。方式0的等效框图如图6.4所示。方式0下，由THx的8位和TLx的低5位组成13位加1计数器，TLx的高3位没用。当TLx的低5位产生溢出时，向THx进位，若THx溢出，则将相应的定时器/计数器溢出标志位TF0或TF1置1，形成定时器/计数器溢出标志。如果允许中断，则提出中断请求。也可以通过查询TF0或TF1的状态判断是否产生溢出。图6.4T0、T1方式0的结构

3.方式2

M1M0 = 10时，定时器/计数器工作于方式2。这时定时器/计数器的等效框图如图6.5所示。图6.5T0、T1工作方式2的结构

4.方式3

只有定时器/计数器T0才有方式3，T1没有这种工作方式。当M1M0 = 11时，定时器/计数器T0工作在方式3。方式3时定时器/计数器T0的等效结构框图如图6.6所示。图6.6T0方式3的结构

6.4定时器/计数器T2

6.4.1T2的寄存器

1.控制寄存器T2CON

控制寄存器T2CON的字节地址为0C8H，有位地址，能够进行位寻址。各位的格式如表6.3所示。表6.3控制寄存器T2CON

2.工作方式寄存器T2MOD

工作方式寄存器T2MOD对定时器/计数器T2的加1还是减1计数方式进行设置，选择T2是否工作于可编程时钟输出方式，其字节地址为0C9H，没有位地址，不能进行位寻址，复位后的值为××××××00B。T2MOD的格式如图6.7所示。图6.7工作方式寄存器T2MODE6.4.2T2的工作方式

定时器/计数器T2是一个16位定时器/计数器，它既可以作定时器，又可以作计数器。T2有4种工作方式：16位自动重载方式、捕获方式、波特率发生器方式和可编程时钟输出方式，如表6.4所示。表6.4T2的工作方式图6.816位自动重装方式的等效框图

DCEN = 0时，T2默认自动加1计数。当T2计数满溢出时，TF2置1，向CPU申请中断，同时将RCAP2H和RCAP2L的内容自动重新装入到TH2和TL2中。EXEN2 = 1且T2EX(P1.1)引脚上信号有负跳变时，EXF2置1，向CPU申请中断，同时将RCAP2H和RCAP2L的内容自动重新装入到TH2和TL2中。

当DCEN = 1时，定时器/计数器T2既可加1计数，又可减1计数。T2EX引脚的电平控制计数方向。

(1)当T2EX引脚为高电平1时，T2为加1计数器。计数满溢出时，一方面置位TF2，向CPU请求中断，另一方面将存放在寄存器RCAP2L和RCAP2H中的16位计数初值自动重装TL2和TH2，进行新一轮加1计数。加1计数以65536为模。对计数次数求补可得到计数初值，即计数初值等于65536减去计数次数，此初值用于初始化TL2、TH2和RCAP2L、RCAP2H。

(2) T2EX引脚为低电平时，T2为减1计数器。用FFFFH减去计数次数即可得到计数下限值，通常将计数下限值存放在RCAP2L、RCAP2H中。T2减1计数，直到计数器TH2、TL2中的值与寄存器RCAP2H、RCAP2L中预置的值相等时,计数器溢出，重新将计数初值FFFFH装入TH2和TL2，进行新一轮减1计数。图6.9T2捕获方式的等效框图

3.波特率发生器方式

RCLK = 1或TCLK = 1，TR2 = 1，T2OE = 0时，定时器/计数器T2工作于波特率发生器方式，其等效结构框图如图6.10所示。图6.10T2波特率发生器等效框图

4.可编程时钟输出方式

RCLK和TCLK均为0，TR2

=

1，T2OE

=

1时，定时器/计数器T2工作于时钟输出方式，可以通过编程在T2(P1.0)引脚输出一个占空比为50%的时钟信号，所以P1.0引脚除了常规用于I/O口外，还可以通过编程作为定时器/计数器T2的外部时钟输入或占空比为50%的时钟输出引脚。其等效结构框图如图6.11所示。图6.11T2可编程时钟输出方式等效框图

6.5定时器/计数器的初始化编程及应用

1.初始化编程的步骤

在使用MCS-51单片机的定时器/计数器之前，应对它进行初始化编程,主要是对TCON、T2CON、TMOD、T2MOD编程，计算并装载计数初值THx和TLx。一般需要完成下列几个步骤：

(3)定时器/计数器工作在中断方式时，必须对IE寄存器编程开中断。

(4)通过编程TCON、T2CON中的TRx位来启动定时器/计数器。

2.定时常数的计算

工作于计数方式时，假设计数器所需要的计数值为N，计数初值设定为X，由此便可得到如下的计算公式：X=M－N。其中：M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关。在方式0时，M为213=8192；在方式1时，M为216=65 536；在方式2和方式3时，M为28 = 256。分析：P1.0输出周期为500μs的方波，只需P1.0口每250μs取反一次，即T0的定时时间为250μs。单片机时钟为12MHz，机器周期为1μs，则需要的计数次数为