MCS-51的定时器-计数器.ppt

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1、第 12 章 MCS-51的定时器/计数器,内容安排,一.内部结构及工作原理二.定时器/计数器的控制三.工作方式四.初始化五.应用举例,12.1 内部结构及工作原理,MCS-51内部提供2个16位可编程的定时器/计数器，可编程修改定时或计数的参数/方式,特点：,T/C0和T/C1的内部结构基本相同，它们即可独立工作，也可相互组合工作T/C0是一个16位加1计数器，也可以拆成两个8位的专用寄存器（TH0和TL0）独立使用，它们各自占一个端口地址TH08CH，TL0 8AH，TH18DH，TL1 8BH16位加1计数器复位后初始值为0000H，用来存放定时或计数的初值每来一个计数脉冲，计数器加1，

2、加满后（FFFFH 0000H），将产生一个溢出脉冲，使标志位TF0置“1”，该标志位可产生一个中断请求，也可供CPU查询启动计数后与CPU并行工作T/C0可工作于定时模式或计数模式，工作方式有四种：方式03，由寄存器TMOD、TCON设定,定时脉冲周期=机器周期,1.定时方式 计数固定周期的脉冲,2.计数方式 外部输入信号是加到T0（P 3.4）或T1（P3.5）端。外部输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时，定时器加1外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24,12.2 定时器/计数器的控制,定时器/计数器的工作模式及方式由SFR（TMOD、TCON）控制,方法：由软件将控制字写入TMOD

3、、TCON，目的设定T/C0和T/C1的工作方式和控制功能,定时器/计数器的初始化,1.工作方式寄存器TMOD（89H）,功能：控制T/C0和T/C1的工作方式，其中高四位为T/C1的方式控制字段，低四位为T/C0的方式控制字,（1）M1、M0：工作方式选择位,注意：TMOD不能位寻址，只能通过字节传送方式设定,（2）C/T：计数/定时工作方式选择位,（3）GATE：门控设置位,GATE0：禁止门控工作方式，只要TR0（TR1）=1，不管INT0（INT1）是高电平还是低电平，启动T/C0（T/C0）,GATE1：允许门控工作方式，计数器工作于定时方式,2.控制寄存器TCON（88H）,功能：

4、控制定时器的启动、停止以及定时器的溢出和中断情况,注意：通过软件置位/复位TR0/TR1,12.3 工作方式,1.工作方式0,方式0是选择T/C0（T/C1）高8位和低5位的13位计数器方式,TH0进位，TH0溢出（回零）TF0标志进位（TF0=1）CPU申请中断通过查询TF0=1？判断TH0是否回零溢出,注意：,初值一次性有效，否则从0开始再次计数，需通过软件重新装入初值最大定时/计数值为213,2.工作方式1,是一个16位定时器/计数器 方式1的结构几乎与方式0一样，唯一的差别：方式1中的TH1（TH0）和TL1（TL0）均是8位的，构成16位计数器 最大定时/计数值为216,3.工作方式

5、2,T/C0（T/C1）是一个16位计数器，被拆成一个8位的计数器TH0（TH1）和一个8位计数器TL0（TL1），且两者构成可以自动重装载的8位T/C,编程时，须给TH0（TH1）和TL0（TL1）置入相同值,工作过程：,注意：初值多次有效，硬件自动完成初值赋值通过软件修改初值最大定时/计数值为28,4.工作方式3,TH0只用于简单的内部定时功能，占用T/C1的TR1和TF1位,T/C1不工作于方式3，且只能按非中断的方式工作，常常利用它的定时功能作串行口波特率发生器,T/C1设置为方式3，则T/C1立即停止计数，并保持原有的计数值,T/C1可设置为方式02 TR1及TF1已被T/C0（TH

6、0）占用，计数开关已被接通，此时仅用T/C1的C/T来切换定时或计数工作方式，就可使T/C1工作 计数器（8、13、16位）回零溢出，只能将输出送入串行口或不需要中断的场合,12.4 初始化,1.初始化步骤,T/C的初始化：通过程序设定和控制T/C的工作方式和模式,初始化的步骤：确定工作方式，即根据题目要求先给TMOD送一个方式控制字计算计数/定时初值，并写入TH0、TL0或TH1、TL1中根据需要，置位EA使CPU开放中断，同时置位ET0/ET1允许T/C中断（IE），IP设定中断优先级给TCON送命令控制字，即置位TR0/TR1，启动T/C计数,2.计数器初值的计算,计数/定时器工作于计数

7、模式时，首先给计数器送初值到TH0/TL0、TH1/TL1中计数器/定时器是加1计数，全“1”到全“0”溢出，置位TF0/TF1中断标志，向CPU提出中断请求设需要计数器计数的个数为X，计数初值为C，则计算计数初值表达式：C=M-X,3.定时器初值的计算,定时模式下，计数器对单片机振荡频率fosc经12分频后的机器周期进行加1计数设X表示计数个数，M表示模，C表示定时初值，Tcy表示机器周期（Tcy=12/fosc），则定时时间T的计算公式：T=X Tcy=（M-C）Tcy,定时器的溢出率：1/T=fosc/（12X）=fosc/（12（M-C）,fosc=12MHz,例12-1：设单片机主时

8、钟fosc=12MHz，定时时间2ms，请编出初始化程序,解：设置工作方式控制字（TMOD）（89H）=0 0 0 0 0 0 0 0=00H（方式0）=0 0 0 0 0 0 0 1=01H（方式1）,初始化程序 MOV TMOD，#00H（#01H）；送控制字MOV TH0，#0C1H（#0F8H）；送初值高8位MOV TL0，#10H（#30H）；送初值低8位SETB EA；开中断SETB ET0 SETB TR0；启动定时器,计算计数器初值：方式0：Tc2132ms/1 s=6192=1830H方式1：Tc2162ms/1 s=63536=F830H,12.5 应用举例,1.方式0的应

9、用,例12-2：利用T/C0方式0产生1ms定时，在P1.0输出周期为2ms的方波。设8031单片机晶振频率fosc=12MHz,解：（1）确定T/C0的工作方式要使P1.0输出周期为2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可,（2）送T/C0的方式控制字定时：（TMOD）=0000 0000B=00H，即T/C0方式0，只由TR0启动，T/C1不用，高4位取0,（3）计算定时初值 Tcy=12/fosc=12/(12106)s=1 s 计数个数：X=1 ms/1s=1000 定时初值：C=（213X）=8192 1000=7192 D=1C18H=11100000 11000B TH

10、0初值为E0H，TL0初值为18H,（4）编程方法：中断或查询两种方式 中断方法ORG0000HLJMPMAIN；转到主程序MAINORG 000BHLJMP TC0S；转到T/C0的中断服务程序TC0S,主程序：ORG 1000HMAIN：MOV SP,#6FHMOV TMOD,#00H；置T/C0的方式0，定时MOV TH0,#0E0H；送定时初值MOV TL0,#18H SETB EA；CPU开中断SETB ET0；T/C0允许中断SETB TR0；启动T/C0定时HERE：SJMP HERE；等待中断,中断服务程序：ORG1200HTC0S：MOV TH0,#0E0H；重新装入计数初值

11、MOV TL0,#18H CPL P1.0；输出方波RETIEND,查询方式,程序：ORG 0000HLJMP MAIN；转到主程序MAINORG 1000HMAIN：MOV SP,#6FHMOV TMOD,#00H；置T/C0的方式0，定时MOV TH0,#0E0H；送定时初值MOV TL0,#18H SETB TR0；启动T/C0定时LOOP：JBC TF0，DO1；查询定时时间到否SJMP LOOPDO1：MOV TH0,#0E0H；重新装入计数初值MOV TL0,#18H CPL P1.0；输出方波SJMP LOOP；周而复始END,2.方式1的应用,例12-3：例12-2也可采用方式

12、1定时，只需修改TMOD及TH0、TL0，其他不变,3.方式2的应用,例12-4：利用T/C1方式2实现以下功能：当T1（P3.5）每输入一个负脉冲时，使P1.0输出一个500s的同步脉冲，如图所示。设fosc=6MHz,解：（1）确定T/C1的工作方式对T1（P3.5）输入的负脉冲采用方式2计数，而后P1.0输出500s的同步脉冲采用方式2定时。T/C1先计数，后定时，分时操作,（2）送T/C1的方式控制字计数时：（TMOD）=0110 0000B=60H定时时：（TMOD）=0010 0000B=20H,（3）计算计数初值计数个数：X=1计数初值：C=256 X=256 1=255=0FF

13、H（TH1）=（TL1）=0FFH,（4）计算定时初值计数个数：X=T/Tcy=500s/2s=250计数初值：C=256 X=256 250=6=06H（TH1）=（TL1）=06H,（5）编程（查询法）：查询TF1且由软件将TF1清零的方法程序：ORG0000HLJMP START；转到主程序STARTORG 1000HSTART：MOV SP,#6FHMOV TMOD,#60H；置T/C1的方式2，外部计数MOV TH1,#0FFH；计一个数MOV TL0,#0FFH SETB TR1；启动T/C1计数LOOP1：JBC TF1，TIS；溢出否SJMP LOOP1,TIS：CLR TR1

14、MOV TMOD,#20H；置T/C1的方式2，定时MOV TH0,#06H 4H；定时500sMOV TL0,#06H 4H CLR P1.0 SETB TR1；（1个机器周期2s）LOOP2：JBC TF1，TIS1；溢出否（2个机器周期4s）SJMP LOOP2TIS1：SETB P1.0；输出同步脉冲（1个机器周期2s）CLR TR1AJMP STARTEND,注意：考虑到程序中“”指令的机器周期数，定时初值应调整为06H+4H=0AH，也就是使T/C1少计4个机器周期，以确保P1.0输出的负脉冲宽度为500s,4.方式3的应用,解：（1）确定T/C0的工作方式T/C0方式3中，TL0

15、可以计外部脉冲，令TL0对T0输入的负脉冲计数；TH0定时500s，TF1=1，使P1.0输出一个负脉冲为500s的同步脉冲,例12-5：利用T/C0方式3实现以下功能：当T0（P3.4）每输入一个负脉冲时，使P1.0输出一个500s的同步脉冲，如图所示。设fosc=6MHz,（3）计算计数初值（TL0）计数个数：X=1计数初值：C=256 X=256 1=255=0FFH（TL0）=0FFH,（4）计算定时初值（TH0）计数个数：X=T/Tcy=500s/2s=250计数初值：C=256 X=256 250=6=06H（TH0）=06H,（2）送T/C0的方式控制字计数时：（TMOD）=00

16、00 0111B=07H由于TH0只能定时工作，故方式字中以TL0的计数方式定义,主程序：ORG 1000HMAIN：MOV SP,#6FHMOV TMOD,#07H；置T/C0的方式3MOV TH0,#06H；定时MOV TL0,#0FFH；计一个数MOV IE,#1000 1010B；CPU开中断；T/C0、T/C1允许中断SETB TR0；启动T/C0计数HERE：SJMP HERE；等待中断,（5）编程（中断法）：程序：ORG 0000HLJMP MAIN；转到主程序MAINORG 000BHLJMP T00S；转到TF0的中断服务程序TC0SORG 001BHLJMP T01S；转到

17、TF1的中断服务程序TC1S,TF1中断服务程序：ORG 1300HTC1S：SETB P1.0；输出波形CLR TR1；关闭T/C1计数MOV TH0,#06H；重新赋TH0初值RETIEND,注意：程序执行时TF0与TF1中断不会同时产生（？）根据8051响应单级中断延误时间（3个机器周期）计算，调整TH0在中断服务程序中重新装入的初值？,TF0中断服务程序：ORG 1200HTC0S：CLR P1.0；输出波形SETB TR1；启动T/C1计数MOV TL0,#0FFH；重新赋TL0初值RETI,例12-6：设8031时钟频率fosc=12MHz，请编出利用定时器/计数器T0在P1.0引

18、脚上输出2秒的方波程序,解：（1）问题分析 MCS-51系列单片机中有一个16位定时器/计数器（T/C）。当fosc=12MHz时，最大定时为65.536 ms；当fosc=6MHz时，最大定时为131.072 ms；都达不到1 s时间,怎么实现？,解决方法：,方法1：采用两个T/C级联的方法 一个T/C定时，回0溢出时，使P1.0输出一个负脉冲送到另一个T/C的外部脉冲输入端用以计数 如：当fosc=12MHz时，最大定时时间可以达到T=（65536 65536）1s=4294967296s=4294967.296 ms=4294.967296 s。若再与软件计数相结合，会产生更长时间,方法

19、2：采用一个T/C定时与软件计数相结合的方法思路：在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50ms。这样，每当T0定时到50ms时CPU就响应它的溢出中断请求，从而进入它的中断服务程序。在中断服务程序中，CPU先使用软件计数减1，然后判断它是否为零。若它为零，则表示定时1秒钟已到，便可恢复软件计数器初值和改变P1.0引脚上电平，然后返回主程序；若它不为零，则表示定时1秒未到，也返回主程序，如此重复上述过程，我们便可在P1.0引脚上观察到周期为2秒的方波,（1）确定T/C0的工作方式要使P1.0输出周期为2 s的方波，只要使P1.0每隔1 s取反一次即可。方式1,（2）送T/C0的方

20、式控制字定时：（TMOD）=0000 0001B=01H,（3）计算定时初值计数个数：X=T/Tcy=50ms/1s=50000计数初值：C=65536-X=65536-50000=15536=3CB0H（TH0）=3CH；（TL0）=0B0H,主程序：ORG1000HSTART:MOV TMOD,#01H；令T0为定时器方式1 MOV TH0,#3CH；装入定时初值 MOV TL0,#0B0H MOV R2,#00H；软件计数器R2赋初值MOV IE,#82H；开T0中断SETB P1.0 SETB TR0；启动T0计数HERE:SJMP HERE；等待中断,（4）编程（中断法）程序：ORG

21、0000HLJMP 1000HORG 000BHLJMP BRT0,中断服务程序：ORG 0100HBRT0:INC R2CJNZ R2,#14H，NEXT；若未到1秒钟，则NEXT CPL P1.0；若已到1秒，则改变P1.0电平 MOV R2,#00H；恢复R2初值NEXT:MOV TH0,#3CH；重装定时器初值 MOV TL0,#0B0HRETIEND,方法1：自己完成！,作业,MCS-51单片机内部有几个定时器/计数器？各是几位定时器/计数器？计数脉冲的来源有哪些？定时器/计数器用作定时器时，定时时间与哪些因素有关？定时器/计数器用作计数时，对输入信号频率有何限制？MCS-51单片机内部一个定时器的定时时间有限，如何计算某种工作方式下的最大定时时间？如何实现两个内部定时器的串行定时，以满足较长定时时间的要求？MCS-51系统中，如何通过软、硬件结合的方法，实现内部定时器较长时间的定时？,MCS-51系统中，以内部定时器/计数器1（T/C1）对外部事件计数。每计数1000个脉冲后，T/C1转为定时工作方式。定时10ms后，又转为计数方式，如此循环不止。假定单片机晶振频率为6MHz，请使用方式1编程实现利用T/C1方式1产生1ms定时，在P1.0输出周期为2ms的方波。设8031单片机晶振频率fosc=12MHz,