第六章-定时器及应用

1、第6章 MCS-51的 定时器/计数器 主要内容,1、定时器概述 2、定时器的控制 3、定时器的四种工作模式及应用,6.1 定时器概述 MCS-51单片机内有两个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；均可作定时器和计数器，为加1计数器；用于定时控制、延时、外部计数和检测等。其结构如下图所示。,图6-1 MCS-51定时器/计数器结构框图,作为定时器：通过计数实现定时。计数脉冲来自单片机内部,一个机器周期计数器加1，直至计满溢出。 如晶振为12MHz的单片机，一个机器周期为1S，其计数频率为振荡频率的1/12 。 作为计数器：对外来脉冲计数。计数频率最高为振荡频率的1

2、/24，每两个机器周期计数器加1 。 在S5P2对计数输入引脚T0、T1进行采样，下降沿计数(S3P1期间)。 说明： 定时器/计数器在工 作期间不占用CPU的时间。,6.2 定时器/计数器的控制 单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置工作方式；TCON用于控制启动和中断申请。 6. 2. 1 工作方式控制寄存器TMOD 工作方式控制寄存器TMOD用于选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式，不能进行位寻址。格式如下： TMOD的低4位用于T0，高4位用于T1。,（1）GATE门控位 GATE0 用软件使TCON中的TR0或TR1为1，启动定时/计数器工作运

3、行。 GATE1 用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚高电平来启动定时器/计数器运行。 （2） 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。,（3）M1M0：工作方式选择位。定时/计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。,6. 2. 2定时器/计数器控制寄存器TCON TCON的地址及格式如下，可按位寻址。 低4位与外部中断有关。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 0：停止定时器/计数器工作 该位由软件置1或清0。,6.3 定时器的四种工作方式 定时器的四种工作方式为：方式0、

4、方式1、方式2、方式3，由工作方式寄存器TMOD 确定。 主要讨论各种工作方式的工作原理、特点和应用。 6. 3. 1方式0及其应用 一、方式0时的结构和工作原理 方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。,M1、M0为00 ，定时器/计数器的框图：,一、特点 1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1） ； 2、13位方式（TL0、1的低5位和TH0、1的8位）； 3、INT0、INT1是定时器/计数器0、1的外部门， GATE=1允许使用外部门（TR0、1应置1）

5、, 此时用外部门控制运行 GATE=0禁止外部门，此时用TR0、1控制运行； 4、计数值N和定时时间t的计算 ： N= 213- 初值X t=（213-初值X）*振荡周期*12 =（213-初值X）*机器周期Tcy 最大计数值为： 213 = 8192,二、应用举例 例6-1 设定时器T0选择工作方式0，定时时间为1ms， osc=6MHz。试确定T0初值，计算最大定时时间T。 解： （1）求T0的初值X 由公式：t=(213-T0初值)*机器周期Tcy t=1ms=1000s 机器周期Tcy=12/osc=12/6000000s=2s 得 1000=（ 213 -X）*2 所以初值 X=81

6、92-500=7692=1111000001100B T0的低5位：01100B=0CH T0的高8位：11110000B=F0H （2）最大定时时间T 当T0的初值=0时为最大定时时间 T=（213 -0）*2=8192*2s =16384 s =16.384ms,例6-2 设T0以方式0定时，定时时间为1ms， osc=6MHz，编程实现其定时功能。 解： （1）计算初值（同上，略） F0HTH0，0CHTL0 （2）程序清单 ORG 0000H RESET：AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ；主程序 ORG 0100H MAIN： MOV SP，#5FH,MOV

7、 TMOD，#0 MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $,；中断服务程序 ORG 0120H IT0P：MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0F0H CPL P1.0 RETI,例6-3 利用T0的工作方式0产生1ms的定时，编程实现在P1.0引脚上输出周期为2ms的方波。设单片机的晶振频率osc=12MHz。 解： 方法：定时1ms，对P1.0取反，然后继续定时 （1）设置方式字 TMOD= * 0000B=00000000B=00H （2）计算初值 由公式：t=(213-T0初值)*机器周期 t=1ms

8、=1000s， 机器周期Tcy=12/osc=12/12000000s=1s 得 1000=（ 213 -X）*1=（8192-X）*1 所以初值 X=7192=1110000011000B T0的低5位：11000B=18H T0的高8位：11100000B=E0H,（3）程序清单 方法一：中断方式 ORG 0000H RESET：LJMP MAIN ORG 000BH LJMP CTC0 ；主程序 ORG 0030H MAIN： MOV SP，#5FH MOV TMOD，#0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H SETB EA SETB ET0 SETB TR0 SJMP

9、 $,;中断服务程序 ORG 0100H CTC0：MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H CPL P1.0 RETI,方法二：查询方式 ORG 0000H START：MOV SP，#5FH MOV TMOD，#0 MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H SETB TR0 LOOP： JBC TF0，NEXT SJMP LOOP NEXT： MOV TL0，#18H MOV TH0，#0E0H CPL P1.0 SJMP LOOP,可替换为: LOOP：JNB TF0，$ CLR TF0 MOV TL0,#18H :,6. 3. 2 方式1及其应用 一、方式1时的

10、结构和工作原理 方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器 。 M1、M0=01,特点 1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1） ； 2、16位方式(TL0、1为低8位，TH0、1为高8位)； 3、INT0、INT1是定时器/计数器0、1的外部门， GATE=1允许使用外部门（TR0、1应置1）, 此时用外部门控制运行 GATE=0禁止外部门，此时用TR0、1控制运行； 4、计数值N和定时时间t的计算 ： N= 216-初值X t=（216-初值X） *机器周期Tcy 最大计数值为： 216 =65536,例6-4 用定时器T1产生一个50Hz

11、的方波，由P1.1输出。使用程序查询方式，设osc=12MHz。 解： （1）计算初值 方波周期T为：T=1/50s=0.02s=20ms 定时时间为：t=T/2=10ms=10000s 由公式： t=（216-X）*机器周期Tcy 因Tcy=1s，得10000= (216-X)*1， 10000=65536-X X=55536=D8F0H,（2）方式字TMOD TMOD=0001*B=10H （3）源程序 ORG 0000H MOV TMOD，#10H SETB TR1 LP： MOV TH1，#0D8H MOV TL1，#0F0H JNB TF1，$ CLR TF1 CPL P1.1 SJ

12、MP LP,6. 3. 3 方式2及其应用 一、方式2的结构和工作原理 方式2为自动重装初值的8位定时器/计数器。 M1、M0=01,一、特点 1、可定时（C/T=0）、可计数（C/T=1） ； 2、8位自动装入方式（TL0和TH0装入相同数）； 3、INT0、INT1是定时器/计数器0、1的外部门， GATE=1允许使用外部门（TR0、1应置1）, 此时用外部门控制运行 GATE=0禁止外部门，此时用TR0、1控制运行； 4、计数值N和定时时间t的计算 ： N= 28- 初值X t=（28- 初值X） *机器周期Tcy 最大计数值为： 28 =256 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号

13、发生器。,例6-5 当P3.4(T0)引脚上输入的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500s的同步脉冲，请编程实现该功能。 设osc=6MHz。 解题思路： 先令T0以方式2计数，其初值设为FFH，当P3.4引脚上输入的电平发生负跳变时，计数器加1使溢出标志置1；然后令T0以方式2定时，使P1.0输出一个500s的同步负脉冲。,解：1、 T0以方式2计数 （1）计数初值 X=0FFH （2）方式字 TMOD=*0110B=06H 2、 T0以方式2定时 （1）定时初值X计算 t=500 s ， Tcy=2 s 由公式： t=（28-X）*机器周期Tcy 得 500=（256-X）*2 X=6

14、 （2）方式字 TMOD=*0010B=02H,3、程序清单： ORG 0000H START：MOV TMOD，#6 ; T0以方式2计数 MOV TH0，#0FFH MOV TL0，#0FFH SETB TR0 JNB TF0，$ CLR TF0 CLR TR0 MOV TMOD，#2 ; T0以方式2定时,MOV TH0，#6 MOV TL0，#6 CLR P1.0 SETB TR0 JNB TF0，$ SETB P1.0 CLR TF0 CLR TR0 SJMP START,例6-6 利用定时器T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100次对P1.0端取反。 解：（1）计算计数初值X

15、100=28-X X=256-100=156=9CH （2）方式字 TMOD=0110*B=60H （3）程序清单 ；用中断方式 ORG 0000H MAIN：MOV TMOD，#60H MOV TL1，#156 MOV TH1，#156 MOV IE，#88H SETB TR1 SJMP $,;中断服务程序 ORG 001BH CPL P1.0 RETI,6. 3. 4 方式3及其应用 一、方式3时的结构和工作原理 方式3只适用于定时/计数器T0，定时器/计数器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。工作方式3将T0分成为两个独立的8位计数器TL0和TH0 。,二、特点 1工作方式3下的

16、T0 T0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 、GATE、TR0、INT0，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。,TL0作8位定时器/计数器,TH0作8位定时器,2T0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处于方式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,（2） T1工作在方式1 （3） T1工作在方式2,8,例6-7 设某单片机系

17、统中已经使用了两个外部中断源，并置定时器T1为方式2，作串行口波特率发生器用。现要求再增加一个外部中断源，并由P1.0引脚输出一个5kHz的方波。 osc=12MHz。 解：1、确定定时器的工作方式 将T0设置为方式3计数，T0的引脚接外部中断源，TL0的计数初值设为FFH，下降沿产生中断；T0的TH0为8位定时器，可产生方波，用中断方式；T1设为方式2定时，作串行口的波特率发生器。 2、计算各个初值 （1）TL0的初值 为0FFH （2）TH0的初值 产生5kHz的方波的周期为：T=1/5000s=0.2ms=200 s,因此TH0的定时时间为：t=T/2=100 s ， Tcy=1 s 得

18、 100=（256-X）*Tcy X=256-100=156 TH1=TL1，由波特率值确定 3、TMOD值： 00100111B=27H TCON值： 01010101B=55H 4、程序清单： （1）中断入口部分： ORG 0000H START：LJMP MAIN ORG 0003H LJMP E0INT ORG 000BH LJMP TL0INT,ORG 0013H LJMP E1INT ORG 001BH LJMP TH0INT,（2）主程序部分： MAIN：MOV SP，#5FH MOV TMOD，#27H MOV TL0，#0FFH MOV TH0，#156 MOV TH1，#d

19、ata MOV TL1，#data MOV IE，#9FH ；开中断 ：,（3）中断处理程序部分： TL0溢出中断服务程序： TL0INT：MOV TL0，#0FFH （外部中断处理） RETI TH0溢出中断服务程序： TH0INT：MOV TH0，#156 CPL P1.0 RETI （其它外部中断服务程序略）,6. 3. 5 综合应用举例 例6-8 设某单片机系统的晶振频率为6MHz，试编写利用T0产生1s定时的程序。 解： 1、确定定时器T0的工作方式 Tcy=2 s 方式0最长可定时：2s*8192=16.384ms 方式1最长可定时：2s*65536=131.072ms 方式2最长

20、可定时：2s*256=512s 选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。 2、计算初值X 100000 s=（65536-X）*2 s X=65536-50000=15536=3CB0H 3、实现的方法:（1）计数器法;（2）中断循环程序法,4、程序清单： （1）中断入口和主程序部分： ORG 0000H START：LJMP MAIN ORH 000BH LJMP SERVE ORG 0030H MAIN：MOV SP，#5FH MOV B，#10 MOV TMOD，#01H MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH SETB TR0 ；开运行 SETB ET0 ；开

21、中断 SETB EA SJMP $,（2）中断服务程序部分： SERVE： MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH DJNZ B，LOOP CLR TR0 LOOP：RETI END,门控制位GATE的应用测量脉冲宽度 GATE1可使定时器/计数器T1的启动计数受INT1的控制，可测量引脚INT1（P3.3）上正脉冲的宽度（机器周期数）。,参考程序： ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ；复位入口转主程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#90H ；T1为方式1定时控制字 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H LOOP0: JB P3.3,LOOP0；INT1高,则等待变低 SETB TR1；如INT1为低，启动T1 LOOP1: JNB P3.3,LOOP1；等待INT1升高 LOOP2: JB P3.3,LOOP2 ；INT1高,则等待变低 CLR TR1；停止T1计数 MOV A,TL1 ；T1计数值送A,将A中的T1计数 值送显示缓冲区 转换成显示的代码 L