1、單片機(jī) 第五章 單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器第1頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二第一節(jié) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)和功能一、結(jié)構(gòu)和功能二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON第2頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二一、結(jié)構(gòu)和功能 8051單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè)可編程16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，常稱為定時(shí)器0和定時(shí)器1，簡稱為T0和T1，每個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器都由兩個(gè)8位專用寄存器組成，T0由TH0,TL0組成，T1由TH1,TL1組成，同時(shí)還有TCON,TMOD兩個(gè)專用寄存器對(duì)其進(jìn)行控制。常用于定時(shí)控制、延時(shí)、外部計(jì)數(shù)和檢測(cè)等。1.結(jié)構(gòu)：外部控制門第3頁，共32頁，2022年，5月2

2、0日，2點(diǎn)30分，星期二2.功能：a.定時(shí)： 對(duì)機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，即計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部。即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖使得計(jì)數(shù)器加1，直至計(jì)滿溢出。 一個(gè)機(jī)器周期12*振蕩周期 12MHZ晶體，計(jì)數(shù)周期(機(jī)器周期)1us。即每1us計(jì)數(shù)器加l。 從開始計(jì)數(shù)到溢出這段時(shí)間就是“定時(shí)”時(shí)間。 因此，若機(jī)器周期一定，計(jì)數(shù)初值越大，則定時(shí)越短第4頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二b.計(jì)數(shù)： 對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。T0(P3.4)和T1(P3.5)兩個(gè)引腳，作為計(jì)數(shù)輸入端。外部輸入的脈沖在出現(xiàn)從1到0的負(fù)跳變時(shí)有效，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加1。計(jì)數(shù)方式下，單片機(jī)在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2拍節(jié)

3、時(shí)對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行采樣。如果前一個(gè)機(jī)器周期采樣為高電平，后一個(gè)機(jī)器周期采樣為低電平，即為一個(gè)有效的計(jì)數(shù)脈沖。在下一機(jī)器周期的S3Pl進(jìn)行計(jì)數(shù)。即采樣計(jì)數(shù)脈沖需要2個(gè)機(jī)器周期，即24個(gè)振蕩周期。 因此，計(jì)數(shù)脈沖的頻率最高為振蕩脈沖頻率的124第5頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二TCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01.控制寄存器TCONTF1（TCON.7, 8FH位）-定時(shí)器T1中斷請(qǐng)求溢出標(biāo)志位。TF0（TCON.5, 8DH位）-定時(shí)器T0中斷請(qǐng)求溢出標(biāo)志位。 TR1（TCON.6, 8EH位）-T

4、1運(yùn)行控制位。 0：關(guān)閉T1；1：啟動(dòng)T1運(yùn)行。只由軟件置位或清零。TR0（TCON.4, 8CH位）-T0運(yùn)行控制位。 0：關(guān)閉T0；1：啟動(dòng)T0運(yùn)行。只由軟件置位或清零。8051設(shè)有定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用相關(guān)的控制器，即兩個(gè)8位專用寄存器TMOD和TCON。定/計(jì)工作前，必須經(jīng)過由CPU將一些命令寫入定/計(jì)的初始化過程。二、方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON第6頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二2.方式寄存器TMOD （不能進(jìn)行位尋址，沒有位地址）GATED7D6D5D4D3D2D1D0C/TM1M0C/TM1M0GATETMODM1 M0工作方式功 能 說 明0 0方

5、式013位計(jì)數(shù)器0 1方式116位計(jì)數(shù)器1 0方式2自動(dòng)再裝入8位計(jì)數(shù)器1 1方式3定時(shí)器0：分成兩個(gè)8位計(jì)數(shù)器定時(shí)器1：停止計(jì)數(shù)C/T-定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇位。 0：定時(shí)器；1：計(jì)數(shù)器。GATE-外部門控位。 0：不用外部門，只將TR0/TR1置1來啟動(dòng)定時(shí)器； 1：使用外部門，外部請(qǐng)求信號(hào)INT0/INT1（高電平）和TR0/TR1 （置1）共同來啟動(dòng)定時(shí)器。定時(shí)計(jì)數(shù)器1定時(shí)計(jì)數(shù)器0第7頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二第8頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二1、 方式0 (T1,T0)當(dāng)M1M0兩位為00時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式0，13位

6、計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。控制振蕩器12TL0低5位TF0中斷T0端C/ T = 0C/ T = 1+INT0端GATETR0TH0 高8位第二節(jié) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式第9頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式0下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 18192(213 )定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (213一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12 或(213一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：213 0 x2s=16384s =16.384ms213 (213 -1)x2s=2s

7、第10頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二2、 方式1 (T1,T0)當(dāng)M1M0兩位為01時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式1，16位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖 所示。控制振蕩器12TL0(8位)TF0中斷T0端C/ T = 0C/ T = 1+INT0端GATETR0TH0(8位)第11頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式1下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 165536(216 )定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (216一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12 或(216一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz ，1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=

8、2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：216 (216 -1) x2s=2s216 0 x2s=131072s =131.072ms第12頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二控制振蕩器12TL0(8位)TF0中斷T0端C/ T = 0C/ T = 1+INT0端GATETR0TH0(8位)重新裝入3、 方式2 (T1,T0)當(dāng)M1M0兩位為10時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式2，自動(dòng)重加載8位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。方式0和方式1有個(gè)共同的特點(diǎn)，就是計(jì)數(shù)溢出后計(jì)數(shù)器全清0，因此，循環(huán)定時(shí)時(shí)就需要反復(fù)設(shè)定計(jì)數(shù)器初值，比較麻煩，而方式2具有自動(dòng)重加載初值的功能，免去很多反復(fù)

9、設(shè)置初值的工作。第13頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式2下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 1256(28 )定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (28一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12 或(28一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期若晶振頻率為6MHz， 1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：28(28 -1) x 2s=2s28 0 x 2s=512s第14頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二控制振蕩器12TL0(8位)TF0中斷T0 端C/ T = 0C/ T = 1+INT0端GATETR0TH0(8位)1/12

10、 fosc1/12 foscTF1中斷1/12 foscTR14、 方式3（T0）當(dāng)M1M0兩位為11時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器被選為工作方式3，只用于定時(shí)器0，T0被分成兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示。定時(shí)器T0方式3結(jié)構(gòu)第15頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二控制振蕩器12TL1(8位)串行口T1（P3.5)端C/ T = 0C/ T = 1TH1(8位)重新裝入振蕩器12TL1(8/5位)T1（P3.5)端C/ T = 0C/ T = 1TH1(8位)串行口定時(shí)器T0 用作方式3時(shí)，T1仍可用于方式02結(jié)構(gòu)這時(shí)，僅用C/T來切換定時(shí)或計(jì)數(shù)。T1方式0或1T1方式2第

11、16頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式0下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 18192(213 ) 213計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (213一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12定時(shí)時(shí)間 或(213一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz，1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：213 (213 -1)x2s=2s213 0 x2s=16384s =16.384ms第三節(jié) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用我們編程時(shí)，通常是求計(jì)數(shù)初值第17頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二(1)計(jì)算計(jì)數(shù)初

12、值 ：例1：設(shè)單片機(jī)晶振頻率Fosc6MHz，使用定時(shí)器1以方式0產(chǎn)生周期為200s的等寬正方波脈沖，并由P1.0輸出。以查詢方式完成。 欲產(chǎn)生200s的等寬正方波脈沖，只需在P1.0端以100s為周期交替輸出高低電平即可實(shí)現(xiàn)，為此定時(shí)時(shí)間應(yīng)為100s。使用6MHz晶振，則一個(gè)機(jī)器周期為2s。方式0為13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)。設(shè)待求的計(jì)數(shù)初值為x，則： (213x)2s100s，求解得： x01110B 。低5位和高8位分別轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，高8位為FEH，低5位為0EH。其中高8位放入THl，即THlFEH；低5位放入TLl，即TL10EH。(2) TMOD寄存器初始化為把定時(shí)器計(jì)數(shù)器1設(shè)定為方式0，

13、則MlM000H；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，應(yīng)使CT0；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)器計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制，則GATE0。定時(shí)器計(jì)數(shù)器0不用，有關(guān)位設(shè)定為0。因此TMOD寄存器應(yīng)初始化為00H。由定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR1位控制定時(shí)的啟動(dòng)和停止：TR11啟動(dòng)，TR10停止第18頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二(4)程序設(shè)計(jì)MOVTMOD,#00HMOVTH1,#0FEHMOVTL1,#0EHSETBTR1LOOP1:JBCTF1,LOOP2SJMPLOOP1LOOP2:MOVTL1,#0EHMOVTH1,#0FEHCLRTF1CPLP1.0SJMPLOOP1第19頁，共32頁，2022年，5

14、月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式1下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 165536(216 ) 216計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (216一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12 定時(shí)時(shí)間 或(216一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz ，1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：216 (216 -1) x2s=2s216 0 x2s=131072s =131.072ms第20頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二例2：設(shè)單片機(jī)晶振頻率Fosc12MHz，使用定時(shí)器0以方式1產(chǎn)生周期為2S的等寬正方波

15、脈沖，并由P1.0輸出。以查詢方式完成。 (1)計(jì)算計(jì)數(shù)初值 設(shè)待求的計(jì)數(shù)初值為x，則： (216x)1s 50000s ，求解得： x15536D3CB0H。即TH03CH；TL0B0H。(2) TMOD寄存器初始化 TMOD00000001B第21頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二(3)程序設(shè)計(jì)START:MOVR2,#20MOVTMOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBTR0LOOP1: JBCTF0,LOOP2SJMPLOOP1LOOP2:MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHDJNZR2,LOOP1CPLP1.0MOVR2,

16、#20SJMPLOOP1第22頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二在方式2下，計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 1256(28 ) 28計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為： (28一計(jì)數(shù)初值)晶振周期12 定時(shí)時(shí)間 或(28一計(jì)數(shù)初值)機(jī)器周期定時(shí)時(shí)間若晶振頻率為6MHz， 1個(gè)機(jī)器周期為1/6 x 10-6 x12=2s則最小定時(shí)時(shí)間為： 最大定時(shí)時(shí)間為：28(28 -1) x 2s=2s28 0 x 2s=512s第23頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二例3：使用定時(shí)器0以工作方式2產(chǎn)生100s定時(shí)，在P1.0輸出周期為200

17、s的連續(xù)方波。已知晶振頻率fosc6MHz。(1) 計(jì)算計(jì)數(shù)初值 6MHz晶振下，一個(gè)機(jī)器周期為2s，以TH0作重裝載的預(yù)置寄存器，TL0作8位計(jì)數(shù)器，假設(shè)計(jì)數(shù)初值為x。則： (28x)2s100s求解得： X206D11001110BCEH把CEH分別裝入TH0和TL0中： TH0CEH，TL0CEHTMOD寄存器初始化（2）定時(shí)器計(jì)數(shù)器0為工作方式2，MlM010；為實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能 C/T=0; 依題意GATE0；定時(shí)器計(jì)數(shù)器1不用，有關(guān)位設(shè)定為0。綜上情況TMOD寄存器的狀態(tài)應(yīng)為02H。（3）程序設(shè)計(jì)(查詢方式) ：MOVTMOD,#02HMOVTH0,#0CEHMOVTL0,#0CEHS

18、ETBTR0LOOP:JBCTF0,LOOP1SJMPLOOPLOOP1:CPLP1.0SJMPLOOP第24頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二例4：用定時(shí)器l 以工作方式2計(jì)數(shù)，每計(jì)100次進(jìn)行累計(jì)器加1操作.(1)計(jì)算計(jì)數(shù)初值. 28100156D9CH TH19CH，TL19CHTMOD寄存器初始化：MlM010，CT1，GATE=0因此 TMOD60H(2)程序設(shè)計(jì)序設(shè)計(jì)CLRAMOVTMOD,#60HMOVTH1,#9CHMOVTL1,#9CHSETBTR1DEL:JBCTF1,LOOPSJMPDELLOOP:INCASJMPDEL第25頁，共32頁，2022年

19、，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二例5： （應(yīng)用兩個(gè)定時(shí)器）設(shè)重復(fù)周期大于1ms的低頻脈沖信號(hào)從P3.5引腳（T1）輸入。要求P3.5每發(fā)生1次負(fù)跳變時(shí)，P1.0輸出1個(gè)500s同步負(fù)脈沖，同時(shí)P1.1輸出1個(gè)1ms的同步正脈沖，其波形圖如下，設(shè)fosc6MHz。P3.5P1.0P1.11ms500s1ms計(jì)算計(jì)數(shù)初值：定時(shí)器T0定時(shí)500us，使用方式2，T1用于計(jì)數(shù)1個(gè)脈沖（每一次負(fù)跳變發(fā)生一次變化）因此同時(shí)使用兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，T0: （28-x）2us500us x=6D=06H TH006H，TL006HT1: X=28-1 X=255D=0FFH TH1=0FFH, TL1=0FFHT

20、0用于定時(shí)CT0 ，方式2 M1 M010 ，GATE=0 T1用于計(jì)數(shù)CT1 ，方式2 M1 M010 ，GATE=0 TMOD寄存器初始化： TMOD62H第26頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二ORG 0030HSTART1: MOV TMOD,#62HMOV TH0,#06H ；T0，定時(shí)500usMOV TL0,#06HMOV TH1,#0FFH; T1, 計(jì)數(shù)一個(gè)脈沖MOV TL1,#0FFHSETB P1.0 CLR P1.1 SETB TR1 ; 啟動(dòng)T 1LP1:JBC TF1,NEX1 SJMP LP1NEX1: CLR P1.0SETBP1.1 SE

21、TB TR0 ; 啟動(dòng)T 0LP2:JBC TF0,NEX2；定時(shí)500usSJMP LP2NEX2:SETB P1.0LP3:JBC TF0,NEX3SJMP LP3NEX3:CLR P1.1 ;定2次500us共1msCLR TR0 ;T0停止工作AJMP LP1P3.5P1.0P1.11ms500s1ms第27頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二例6:利用定時(shí)器0控制產(chǎn)生周期為2ms和100ms的方波信號(hào)，分別由P1.0和P1.1引腳輸出，采用中斷方式。系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz。分析：方波為2ms，定時(shí)時(shí)間為1ms。 機(jī)器周期為1s，采用方式0，則計(jì)數(shù)初值為 X=213 TH0=E0H，TL0=18H 方波為100ms，定時(shí)時(shí)間為50ms，可采用50次1ms定時(shí)第28頁，共32頁，2022年，5月20日，2點(diǎn)30分，星期二ORG 0000HLJMP BEGINORG 000BHLJMP TOINTORG 2000HBEGIN：MOV TMOD，#00H MOV TL0，#18H MOV TH0，#0