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第六章 MCS-51 定时器 / 计数器

第六章 MCS-51 定时器 / 计数器. 6 .1 定时器 / 计数器结构及工作方式. 1. 6 .2 定时器应用举例. 2. §6.1 定时器/计数器结构及工作方式. 学习内容. 2. 3. 1. 寄存器. 工作方式. 结构. 一、定时器 / 计数器结构. T1 ：是 16 位加法 计数器，分别由两个八位专用寄存器 TH1 和 TL1 组成。. T0 ：是 16 位加法 计数器，分别由两个八位专用寄存器 TH0 和 TL0 组成。. 1 、 MCS-51 单片机内有 两个可编程的 定时器 / 计数器 T0 、 T1 ，其逻辑结构如下图所示 :.

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第六章 MCS-51 定时器 / 计数器

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  1. 第六章 MCS-51定时器/计数器 6.1定时器/计数器结构及工作方式 1 6.2定时器应用举例 2

  2. §6.1 定时器/计数器结构及工作方式 学习内容 2 3 1 寄存器 工作方式 结构

  3. 一、定时器/计数器结构 T1：是16位加法计数器，分别由两个八位专用寄存器TH1和TL1组成。 T0：是16位加法计数器，分别由两个八位专用寄存器TH0和TL0组成。 1、MCS-51单片机内有两个可编程的定时器/计数器T0、T1，其逻辑结构如下图所示: 用来设置定时器的工作方式。 用来控制定时器的启动、停止及中断。 图6-1 MCS-51定时器/计数器逻辑结构图

  4. 2、定时器/计数器功能 • 定时器 • 是通过内部计数器的计数来实现的，计数脉冲来自单片机的内部，其频率是振荡（晶体）频率的1/12，即每个机器周期产生一个计数脉冲，计数器加1，直至计满溢出。

  5. 计数器 是对外来脉冲进行计数。计数器对来自输入引脚P3.4和P3.5的外部信号计数，外部脉冲的负跳变（下降沿）触发计数。 • 检测一个由1到0的负跳变需要两个机器周期。所以最高计数频率为晶体频率的1/24。

  6. 问题的提出 晶振频率为12MHz时，定时器和计数器的最高计数频率各是多少？

  7. 回答： 晶振频率为12MHz时，定时器和计数器的最高计数频率各为1MHz、500KHz .

  8. 二、定时器/计数器寄存器 • 分三类： • 定时器/计数器方式寄存器：TMOD • 定时器/计数器控制寄存器：TCON • 定时器初值寄存器： TH0 TL0 TH1 TL1

  9. D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 TMOD GATE GATE C / T M 1 C / T M 1 M 0 M 0 T 1 方式控制 T 0 方式控制 图 6 - 2 TMOD 寄存器各位定义 • 1、定时器/计数器方式寄存器TMOD（89H） • GATE：门控位，用来控制定时器/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。 • GATE=0，不受影响，仅由控制位TRx控制； • GATE=1，受TRx和外部中断请求信号共同控制。

  10. C/T：定时或计数功能选择位。 • C/T=1，为计数器方式； • C/T=0，为定时器方式。 • M1M0:定时器四种工作方式选择: • 00: 方式0：13位定时器/计数器 • 01: 方式1：16位定时器/计数器 • 10: 方式2：自动重装初值的8位定时器/计数器 • 11: 方式3：T0分成两个8位定时器/计数器

  11. D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 TMOD GATE GATE C / T M 1 C / T M 1 M 0 M 0 T 1 方式控制 T 0 方式控制 [例6-1]: 某一系统使T1作为定时器，采用方式2，使T0作为计数器采用方式1，T0、T1的门控位均为0，请设置TMOD的值。 0 0 1 0 0 1 0 1 即：TMOD=25H.

  12. 2、定时器/计数器控制寄存器TCON(88H，可位寻址)2、定时器/计数器控制寄存器TCON(88H，可位寻址) x=0、1 • TRx: Tx的运行控制位。 • TRx=1，启动定时器/计数器 • TRx=0，关闭定时器/计数器

  13. 3、定时器初值寄存器 TH0 TL0 TH1 TL1 • 用于存放计数初值，具有自动加1功能，加满后溢出，它们的字节地址是: • TH1(8位) TL1(8位) TH0(8位) TL0(8位) • 8DH 8BH 8CH 8AH • 根据定时器/计数器工作方式，计数长度可分别选择:8位，13位，16位。

  14. 三、工作方式 MCS-51的定时器/计数器共有四种工作方式，其中： • T0有方式0、1、2、3四种； • T1有方式0、1、2三种。

  15. TMOD 振荡器 ÷ 12 C / T = 0 S2 0 M 0 TCON S1 0 M 1 TL 0 TH 0 TF 0 （低5位） （高8位） C / T 中 T0(P3.4) TR 0 GATE C / T = 1 断 控 制 INT0(P3.2) 图 6 - 4 方式 0 （ 13 位计数器 ） 1、工作方式0（以T0为例）—13位定时器/计数器 TL0的高3位没有用。

  16. C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入的外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器加1，计数值公式为： N=213 – x=8192 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=8191(1FFFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=8192。 则N的范围：1～8192。

  17. C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期脉冲Tcy计数。 • 求定时时间由下式确定： t=N·Tcy=(213 – x)Tcy= (8192 – x)Tcy • 其中： t为定时时间。 • 求计数初值计算公式： x=213 – t/Tcy=8192 – t/Tcy

  18. TMOD C/ T =0 振荡器 ÷12 1 M 0 TCON 0 M 1 TL 0 TH 0 TF 0 （8位） （8位） 中 C/ T T0(P3.4) C/ T =1 TR 0 断 GATE 控 制 INT0(P3.2) 图6-5 方式1（16位计数器） 2、工作方式1（以T0为例）—16位定时器/计数器

  19. C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入的外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器加1，计数值公式为： N=216 – x=65536 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=65535(FFFFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=65536; 则N的范围：1～65536。

  20. C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期脉冲Tcy计数。 • 求定时时间由下式确定： t=N·Tcy=(216 – x)Tcy= (65536 – x)Tcy • 其中： t为定时时间。 • 求计数初值计算公式： x=216 – t/Tcy=65536 – t/Tcy

  21. 3、工作方式2（以T0为例）—8位定时器/计数器 TL0作为8位加法计数器， TH0作为初值寄存器用。TL0加法计数器溢出时置TF0=1，而且发出重装载信号，使三态门打开，将TH0中的初值自动送入TL0。

  22. C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入的外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器加1，计数值公式为： N=28 – x=256 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=255(FFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=256; 则N的范围：1～256。

  23. C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期脉冲Tcy计数。 • 求定时时间由下式确定： t=N·Tcy=(28 – x)Tcy= (256 – x)Tcy • 其中： t为定时时间。 • 求计数初值计算公式： x=28 – t/Tcy=256– t/Tcy

  24. [例6-2]:已知晶振6MHz，要求定时0.5ms，试分别求出T0工作于方式0、方式1、方式2时的定时初值。[例6-2]:已知晶振6MHz，要求定时0.5ms，试分别求出T0工作于方式0、方式1、方式2时的定时初值。 解：机器周期Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us; 定时t=0.5ms=500us. ①工作方式0： x= 213 – t/Tcy=213 –500us/2us =8192 – 250=7942=1F06H =1111100000110B 则TL0=00000110B=06H， TH0=11111000B=0F8H

  25. ②工作方式1： x= 216 – t/Tcy=216 –500us/2us =65536 – 250=65286=FF06H 则TL0=06H，TH0=0FFH ③工作方式2： x= 28 – t/Tcy=28 –500us/2us=256 – 250=6=6H 则TL0=06H TH0=06H（重装初值寄存器，其值不变）

  26. 学习内容 2 1 应用举例 应用步骤 • §6.2定时器应用举例

  27. 一、定时器应用步骤 • 1、T0、T1的选择使用； • 2、合理选择工作方式——TMOD； • 3、计算初值; x=2n –t/Tcy 其中，n与工作方式有关， • 方式0，n=13； • 方式1，n=16； • 方式2、3时，n=8。

  28. 一、定时器应用步骤 • 4、编制应用程序： • 定时器/计数器的初始化： • 写TMOD； • 写入定时初值； • 设置中断系统的IP、IE； • 启动定时器运行（TRx）。 • 正确编制定时器/计数器中断服务程序。

  29. 二、定时器编程举例 [例6-3]:设单片机晶振频率fosc=12MHz，使用T0以方式0产生周期为1ms的方波，并由P1.0输出。以中断方式完成编程。 解： 1、TMOD配置 T1不用，有关位设置为0； T0的GATE=0，C/T=0，M1M0＝00（方式0）。 则TMOD初始化设置为00000000B，即00H。

  30. 2、计算初值 • 产生1ms的方波，只需在P1.0端以0.5ms为周期交替输出高低电平即可，因此定时时间为0.5ms 。 • Tcy=12/fosc=12/12MHz=1us • x=213–t/Tcy=8192-500us/1us=8192-500=7692 • =1E0CH=111100000 1100B， • TH0=11110000B=0F0H；TL0=00001100B=0CH • 3、启动和中断 • 定时器T0的启动由TR0控制，即TR0=1启动。 • 定时器T0的中断允许由ET0和EA控制， • 即ET0=1、EA=1。

  31. 4、程序设计 • ORG 0000H • LJMP MAIN • ORG 000BH • LJMP DS0 • ORG 0100H • MAIN: MOV SP, #30H • MOV TL0, #0CH • MOV TH0, #0F0H • MOV TMOD, #00H • SETB ET0 • SETB EA • SETB TR0 • SJMP $ • DS0: MOV TL0, #0CH • MOV TH0, #0F0H • CPL P1.0 • RETI

  32. 练习题：设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用T1以方式2产生周期为1ms的方波，并由P1.0输出。以中断方式完成。练习题：设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用T1以方式2产生周期为1ms的方波，并由P1.0输出。以中断方式完成。

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