第五章2单片机的定时器计数器知识讲解

第五章2单片机的定时器计数器第一节定时/计数器的结构和功能第二节定时器/计数器的工作方式第三节定时器/计数器应用第一节定时器/计数器的结构和功能一、结构和功能二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON一、结构和功能8051单片机内有两个可编程16位定时器/计数器，常称为定时器0和定时器1，简称为T0和T1，每个定时计数器都由两个8位专用寄存器组成，T0由TH0,TL0组成，T1由TH1,TL1组成，同时还有TCON,TMOD两个专用寄存器对其进行控制。常用于定时控制、延时、外部计数和检测等。1.结构：外部控制门b.计数：

对外来脉冲进行计数。 T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚，作为计数输入端。 外部输入的脉冲在出现从1到0的负跳变时有效，计数器进行加1。 计数方式下，单片机在每个机器周期的S5P2拍节时对外部计数脉冲进行采样。如果前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期采样为低电平，即为一个有效的计数脉冲。在下一机器周期的S3Pl进行计数。 即采样计数脉冲需要2个机器周期，即24个振荡周期。因此，计数脉冲的频率最高为振荡脉冲频率的

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TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01.控制寄存器TCONTF1（TCON.7,8FH位）----定时器T1中断请求溢出标志位。TF0（TCON.5,8DH位）----定时器T0中断请求溢出标志位。

TR1（TCON.6,8EH位）----T1运行控制位。0：关闭T1；1：启动T1运行。只由软件置位或清零。TR0（TCON.4,8CH位）----T0运行控制位。0：关闭T0；1：启动T0运行。只由软件置位或清零。 8051设有定时/计数器应用相关的控制器，即两个8位专用寄存器TMOD和TCON。定/计工作前，必须经过由CPU将一些命令写入定/计的初始化过程。

二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON2.方式寄存器TMOD（不能进行位寻址，没有位地址）

GATED7D6D5D4D3D2D1D0C/TM1M0C/TM1M0GATETMOD

M1M0工作方式功能说明00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2自动再装入8位计数器11方式3定时器0：分成两个8位计数器定时器1：停止计数C/T----定时器/计数器方式选择位。0：定时器；1：计数器。GATE----外部门控位。0：不用外部门，只将TR0/TR1置1来启动定时器；1：使用外部门，外部请求信号INT0/INT1（高电平）和TR0/TR1（置1）共同来启动定时器。定时计数器1定时计数器0

1、方式0(T1,T0)当M1M0两位为00时，定时/计数器被选为工作方式0，13位计数器，其逻辑结构如图所示。控制振荡器÷12TL0低5位TF0中断T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0高8位第二节定时器/计数器的工作方式在方式0下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～8192(213)定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (213一计数初值)×晶振周期×12或(213一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms[213–(213-1)]x2μs=2μs2、方式1(T1,T0)当M1M0两位为01时，定时/计数器被选为工作方式1，16位计数器，其逻辑结构如图所示。控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)在方式1下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～65536(216)定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (216一计数初值)×晶振周期×12或(216一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)重新装入3、方式2(T1,T0)当M1M0两位为10时，定时/计数器被选为工作方式2，自动重加载8位计数器，其逻辑结构如图所示。方式0和方式1有个共同的特点，就是计数溢出后计数器全清0，因此，循环定时时就需要反复设定计数器初值，比较麻烦，而方式2具有自动重加载初值的功能，免去很多反复设置初值的工作。在方式2下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～256(28)定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (28一计数初值)×晶振周期×12或(28一计数初值)×机器周期若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[28–(28-1)]x

2μs=2μs[28–0]x

2μs=512μs控制振荡器÷12TL0(8位)TF0中断T0端C/

T=0C/

T=1+INT0端GATETR0TH0(8位)1/12fosc1/12foscTF1中断1/12foscTR14、方式3（T0）当M1M0两位为11时，定时/计数器被选为工作方式3，只用于定时器0，T0被分成两个独立的8位计数器，其逻辑结构如图所示。定时器T0方式3结构控制振荡器÷12TL1(8位)串行口T1（P3.5)端C/

T=0C/

T=1TH1(8位)重新装入振荡器÷12TL1(8/5位)T1（P3.5)端C/

T=0C/

T=1TH1(8位)串行口定时器T0用作方式3时，T1仍可用于方式0～2结构这时，仅用C/T来切换定时或计数。T1方式0或1T1方式2在方式0下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～8192(213)213－计数初值＝计数的脉冲数定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (213一计数初值)×晶振周期×12＝定时时间或(213一计数初值)×机器周期＝定时时间若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[213–(213-1)]x2μs=2μs[213–0]x2μs=16384μs=16.384ms第三节定时/计数器应用我们编程时，通常是求计数初值(1)计算计数初值：例1：设单片机晶振频率Fosc＝6MHz，使用定时器1以方式0产生周期为200μs的等宽正方波脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。

欲产生200μs的等宽正方波脉冲，只需在P1.0端以100μs为周期交替输出高低电平即可实现，为此定时时间应为100μs。使用6MHz晶振，则一个机器周期为2μs。方式0为13位计数结构。设待求的计数初值为x，则：(213—x)×2μs＝100μs，求解得：x＝8142(D)=1FCEH=1111111001110B=1111111001110B。低5位和高8位分别转换为十六进制数，高8位为FEH，低5位为0EH。其中高8位放入THl，即THl＝FEH；低5位放入TLl，即TL1＝0EH。(2)TMOD寄存器初始化为把定时器／计数器1设定为方式0，则MlM0＝00H；为实现定时功能，应使C／T＝0；为实现定时器／计数器1的运行控制，则GATE＝0。定时器／计数器0不用，有关位设定为0。因此TMOD寄存器应初始化为00H。由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时的启动和停止：

TR1＝1启动，TR1＝0停止(4)程序设计 MOV TMOD,#00H MOV TH1,#0FEH MOV TL1,#0EH SETB TR1LOOP1: JBC TF1,LOOP2 SJMP LOOP1LOOP2: MOV TL1,#0EH MOV TH1,#0FEH

CLR TF1 CPL P1.0 SJMP LOOP1

在方式1下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～65536(216)

216－计数初值＝计数的脉冲数定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (216一计数初值)×晶振周期×12＝定时时间或(216一计数初值)×机器周期＝定时时间若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[216–(216-1)]x2μs=2μs[216–0]x2μs=131072μs=131.072ms例2：设单片机晶振频率Fosc＝12MHz，使用定时器0以方式1产生周期为2S的等宽正方波脉冲，并由P1.0输出。以查询方式完成。

(1)计算计数初值

设待求的计数初值为x，则：(216—x)×1μs＝50000μs，求解得：x＝15536D＝3CB0H。即TH0＝3CH；TL0＝B0H。(2)TMOD寄存器初始化TMOD＝00000001B(3)程序设计ATART: MOV R2,#20 MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0LOOP1:JBC TF0,LOOP2 SJMP LOOP1LOOP2:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ R2,LOOP1 CPL P1.0 MOV R2,#20 SJMP LOOP1在方式2下，计数工作方式时，计数值的范围是： 1～256(28)

28－计数初值＝计数的脉冲数定时工作方式时，定时时间的计算公式为： (28一计数初值)×晶振周期×12＝定时时间或(28一计数初值)×机器周期＝定时时间若晶振频率为6MHz，1个机器周期为1/6x10-6x12=2μs则最小定时时间为：最大定时时间为：[28–(28-1)]x

2μs=2μs[28–0]x

2μs=512μs例3：使用定时器0以工作方式2产生100μs定时，在P1.0输出周期为200μs的连续方波。已知晶振频率fosc＝6MHz。(1)计算计数初值6MHz晶振下，一个机器周期为2μs，以TH0作重装载的预置寄存器，TL0作8位计数器，假设计数初值为x。则：(28—x)×2μs＝100μs求解得：X＝206D＝11001110B＝CEH把CEH分别装入TH0和TL0中：TH0＝CEH，TL0＝CEHTMOD寄存器初始化（2）定时器／计数器0为工作方式2，MlM0＝10；为实现定时功能C/T=0;依题意GATE＝0；定时器／计数器1不用，有关位设定为0。综上情况TMOD寄存器的状态应为02H。（3）程序设计(查询方式)： MOV TMOD,#02H MOV TH0,#0CEH MOV TL0,#0CEH SETB TR0LOOP: JBC TF0,LOOP1 SJMP LOOPLOOP1: CPL P1.0 SJMP LOOP例4：用定时器l以工作方式2计数，每计100次进行累计器加1操作.(1)计算计数初值.28—100＝156D＝9CHTH1＝9CH，TL1＝9CHTMOD寄存器初始化：MlM0＝10，C／T＝1，GATE=0因此TMOD＝60H(2)程序设计序设计 CLR A MOV TMOD,#60H MOV TH1,#9CH MOV TL1,#9CH SETB TR1DEL: JBC TF1,LOOP SJMP DELLOOP: INC A SJMP DEL例5：（应用两个定时器）设重复周期大于1ms的低频脉冲信号从P3.5引脚（T1）输入。要求P3.5每发生1次负跳变时，P1.0输出1个500μs同步负脉冲，同时P1.1输出1个1ms的同步正脉冲，其波形图如下，设fosc＝6MHz。P3.5P1.0P1.11ms500μs1ms计算计数初值：定时器T0定时500us，使用方式2，T1用于计数1个脉冲（每一次负跳变发生一次变化）因此同时使用两个定时计数器，T0:（28-x）×2us＝500usx=6D=06HTH0＝06H，TL0＝06HT1:X=28-1X=255D=0FFHTH1=0FFH,TL1=0FFHT0用于定时C／T＝0，方式2M1M0＝10，GATE=0T1用于计数C／T＝1，方式2M1M0＝10，GATE=0TMOD寄存器初始化：TMOD＝62H ORG 0030HSTART1: MOV TMOD,#62H MOV TH0,#06H；T0，定时500us MOV TL0,#06H MOV TH1,#0FFH;T1,计数一个脉冲 MOV TL1,#0FFH SETB P1.0 CLR P1.1 SETB TR1;启动T1LP1: JBC TF1,NEX1 SJMP LP1

NEX1: CLR P1.0 SETB P1.1 SETB TR0;启动T0LP2: JBC TF0,NEX2；定时500us SJMP LP2NEX2: SETB P1.0LP3: JBC TF0,NEX3 SJMP LP3NEX3: CLR P1.1;定2次500us共1ms CLR TR0;T0停止工作 AJMP LP1P3.5P1.0P1.11ms500μs1ms例6:利用定时器0控制产生周期为2ms和100ms的方波信号，分别由P1.0和P1.1引脚输出，采用中断方式。系统时钟为12MHz。分析：方波为2ms，定时时间为1ms。机器周期为1μs，采用方式0，则计数初值为X=213-1000=7192=1110000011000BTH0=E0H，TL0=18H方波为100ms，定时时间为50ms，可采用50次1ms定时ORG0000HLJMPBEGINORG000BHLJMPTOINTORG2000HBEGIN：MOVTMOD，#00HMOVTL0，#18H