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第 5 章 MCS-51 的定时器 / 计数器. 5.1 定时器 / 计数器的结构 5.2 定时器 / 计数器的工作原理 5.3 定时器 / 计数器的控制 5.4 定时器 / 计数器的工作方式 5.5 定时器 / 计数器的精度 5.6 定时器 / 计数器的程序设计及应用实例. 退出. 5.1 定时器 / 计数器的结构. 图 5-1 定时器 / 计数器结构图 特殊功能寄存器 TH0 、 TL0 、 TH1 、 TL1 、 TMOD 、 TCON. 5.2 定时器 / 计数器的工作原理.
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第5章 MCS-51的定时器/计数器 • 5.1 定时器/计数器的结构 • 5.2 定时器/计数器的工作原理 • 5.3 定时器/计数器的控制 • 5.4 定时器/计数器的工作方式 • 5.5 定时器/计数器的精度 • 5.6 定时器/计数器的程序设计及应用实例 退出
5.1定时器/计数器的结构 图5-1定时器/计数器结构图 特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1、TMOD、TCON
5.2定时器/计数器的工作原理 • 两个16位的定时/计数器T0(TH0TL0)和T1 (TH1TL1)，基本工作原理是加1计数，即对指定的脉冲信号进行加1操作，直到出现溢出。 • (1)定时器，对机器周期加1计数，因此，计数周期固定为12/ • (2)计数器，对单片机外部输入的脉冲信号加1计数，T0(P3.4)，T1(P3.5)
5.3定时器/计数器的控制5.3.1定时器/计数器方式控制寄存器TMOD5.3定时器/计数器的控制5.3.1定时器/计数器方式控制寄存器TMOD TMOD用于控制定时器/汁数器的工作模式及工作方式，其字节地址为80H，格式如下。其中，低4位用于决定T0的工作方式，高4位用于决定T1的工作方式。
1、M1和M0工作方式控制位M0和M1为工作方式控制位，确定4种工作方式，如表5-1所示。1、M1和M0工作方式控制位M0和M1为工作方式控制位，确定4种工作方式，如表5-1所示。
2、 定时器/计数器方式选择位 • =0，定时方式，对机器周期进行计数； =1，计数方式，对外部信号进行计数，外部信号接至T0（P3.4）或T1（P3.5）引脚。 3、GATE门控位 • GATE=0时，只要用软件使TR0（或TR1）置1就能启动定时器T0（或T1）； • GATE=1时，只有在INT0（或INT1）引脚为高电平的情况下，且由软件使TR0（或TR1）置1时，才能启动定时器T0（或T1）工作
5.3.2 定时器/计数器的控制寄存器TCON • 控制寄存器TCON的位地址是88H，可以对它进行位寻址。其功能： • (1)启动:设定好了定时器/计数器的工作方式后，通过设置控制寄存器TCON中的相应位来启动。 • (2)停止：要使定时器/计数器停止运行，也通过设置TCON中的相应位来实现。 • (3)标志：TCON能标明溢出和中断情况。
1. TR0:定时器T1运行控制位。可由软件置1（或清零）来启动（或关闭）定时器T0，使定时器T0开始计数。。 2. TF0:定时器T0溢出标志位。当定时器T0溢出时，由硬件自动使TF1置1，并向CPU申请中断。CPU响应中断后，自动对TF0清零。TF0也可以用软件查询和清零。 3. TR1 :定时器T1运行控制位。功能与TR0 相同。 4. TF0 :定时器T0溢出标志位。功能与TF0相同。 IE1：外部中断1请求标志位。 IT1：外部中断1触发方式控制位。 IE0：外部中断0请求标志位。 IT0：外部中断0触发方式控制位。
5.4 定时器/计数器的工作方式 5.4.1 工作方式0（M1 M0:00） 定时器/计数器工作在方式0时，16位计数器只用了13位，即THx的高8位和TLx的低5位，组成一个13位定时器/计数器。（x=0或1）
5.4.2 工作方式1 （M1 M0:01） 定时器/计数器工作在方式0时，16位计数器，即THx作为高8位，TLx作为低8位。 图5-3 定时器／计数器方式1结构框图
5.4.3 工作方式2 （M1 M0:10） 自动重装初值8位计数器。TLx作为8位计数器， THx用作常数寄存器。 TLx计数满产生溢出时，一方面置1溢出标志TFx；另一方面自动将THx中的内容送至TLx ，使8位定时器/计数器从所装初值开始更新开始计数。 图5-4 定时器／计数器方式2结构框图
5.4.4 工作方式3 （M1 M0:11） 将16位的计数器T0分为两个独立的8位计数器TH0和TL0。定时器T1只能工作在方式0～2，不需中断的场合。 图5-5 定时器／计数器方式3结构框图
5.5 定时器/计数器的精度 定时: 对机器周期（即12/ fosc ）计数。精度取决于输入脉冲的周期，因此当需要高分辨率的定时时，应尽量选用频率较高的晶振(MCS-51最高为12MHz)。 如：fosc=12MHz时，机器周期1微秒，计数脉冲周期间隔为1微秒，误差为1微秒。 fosc=6MHz时，机器周期2微秒，计数脉冲周期间隔为2微秒，误差为2微秒。 注：在使用中断情况下，如果有其它中断服务正在执行，延迟取决于其它中断服务程序执行的时间。
计数：由于确认一次下跳变要花两个机器周期的时间，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24。且高低电平至少保持一个机器周期Tcy 。 Tcy:一个机器周期
另外，在读取运行中的定时器／计数器时，需要加以注意，否则读取的计数值有可能出错。原因是不可能在同一时刻同时读取THx和TLx的内容。另外，在读取运行中的定时器／计数器时，需要加以注意，否则读取的计数值有可能出错。原因是不可能在同一时刻同时读取THx和TLx的内容。 • 一种解决读错问题的方法是：先读(THx)，后读(TLx)，再读(THx)，若两次读得的(THx)相同，则可确定读得的内容是正确的。 • 如下面的程序，读得的(TH0)和(TL0)分别放置在R1和R0内。 RDTIME: MOV A，TH0 ；读(TH0) • MOV R0，TL0 ；读(TL0) • CJNE A，TH0，RDTIME • ；比较两次读得的(TH0) • MOV R1，A • RET
5.6 定时器/计数器的程序设计及应用使用定时器/计数器时必须计算计数初值。假设T为定时时间，计数器位数为n，系统时钟频率为fosc，计数初值为x，则它们满足下列关系式： 即
【例5-1】利用定时器T0产生1ms定时。由P1.0输出占空比为1:1的周期为2ms的方波信号。（设时钟频率为6MHZ）。【例5-1】利用定时器T0产生1ms定时。由P1.0输出占空比为1:1的周期为2ms的方波信号。（设时钟频率为6MHZ）。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为6MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=2µs t=（213-T0初值） 机器周期 当t=1ms时，（213-T0初值）210-6=1 10-3 解得：T0初值=7692=1111000001100B 高8位11110000B=0F0H赋给TH0， 低5位01100B=0CH赋给TL0。
设计程序 • MOV TMOD , #00H；设定T0的工作方式 • SETB TR0； 启动T0工作 • LOOP: MOV TH0 , #0F0H； 给定时器T0送初值 • MOV TL0 , #0CH • LOOP1: JNB TF0 , $； $为当前指令指针地址 • CLR TF0 • CPL P1.0 • SJMP LOOP
【例5-2】 用定时器T0产生25HZ的方波。由P1.0输出此方波（设时钟频率为12MHZ）。 25HZ的方波周期为40ms，可用定时器产生20ms的定时，每隔20ms改变一次P1.0的电平，即可得25HZ的方波。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为12MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=1µs t=（216-T0初值） 机器周期 当t=20ms时，（216-T0初值）110-6=20 10-3 解得：T0初值=45536=0B1E0H 高8位0B1H赋给TH0， 低8位0E0H赋给TL0。
2.设计程序 MOV TMOD, #01H；设定T0的工作方式1 SETB TR0； 启动T0工作 LOOP: MOV TH0, #0B1H；给定时器T0送初值 MOV TL0 , #0E0H LOOP1: JNB TF0, $； $为当前指令指针地址 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP
【例5-3】 用定时器T1产生500us的定时。由P1.0输出周期为1ms的方波(设时钟频率为6MHZ)。 1ms的方波，可用定时器产生500us的定时，每隔500us改变一次P1.0的电平。 1. 确定计数初值 由于时钟频率为6MHZ，所以，机器周期为:12/fosc=2µs t=（28-T1初值） 机器周期 当t= 500us时，（28-T1初值）210-6=500 10-6 解得：T1初值=06H 06H赋给TL1， 06H同时赋给TH1。
2.设计程序 MOV TMOD , #20H；设定T1的工作方式2 MOV TH1, #06H； 给定时器T1送初值 MOV TL1, #06H SETB TR1； 启动T1工作 LOOP: JNB TF1 , $； $为当前指令指针地址 CLR TF1 CPL P1.0 SJMP LOOP
