第六章定時器及應用§6.1定時器概述§6.2定時器的控制§6.3定時器的四種模式及應用單片機原理與接口技術6§6.1定時器概述§6.1.189C51定時器結構§6.1.289C51定時器功能單片機原理與接口技術6§6.1.189C51定時器結構有兩個16位的定時器/計數器:

定時器0（T0）

定時器1（T1）。都是16位加1計數器。T0由兩個8位特殊功能寄存器TH0和TL0構成；T1由TH1和TL1構成。如圖單片機原理與接口技術6§6.1.189C51定時器結構單片機原理與接口技術6§6.1.289C51定時器功能每個定時器都可由軟件設置為定時工作方式或計數工作方式。定時器工作不占用CPU時間，除非定時器/計數器溢出，才能中斷CPU的當前操作。每個定時器/計數器有四種工作模式。

模式0-3單片機原理與接口技術6定時工作方式簡介：定時脈沖為單片機片內振蕩器輸出經12

分頻后的脈沖，即每個機器周期使定時器（T0或T1）的

數值加1直至計滿溢出。當采用12MHz晶振時，一個機器周期為1μs，計數頻率為1MHz。單片機原理與接口技術6計數工作方式簡介：通過引腳P3.4（T0）和P3.5（T1）對外部脈沖信號計數。當輸入脈沖信號產生由1至0的下降沿時定時器的值加1。CPU檢測一個1至0的跳變需要兩個機器周期，故最高計數頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時間至少是一個完整的機器周期。圖單片機原理與接口技術6§6.2定時器的控制

§6.2.1工作模式寄存器TMOD§6.2.2控制器寄存器TCON單片機原理與接口技術6§6.2.1工作模式寄存器TMODTMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位尋址，只能用字節設置定時器的工作模式，低半字節設置T0，高半字節設置T1。系統復位時，TMOD的所有位被清0。TMOD各位的定義格式如圖所示：單片機原理與接口技術6GATEC/TM1M0GATEM1C/TM0定時器T1定時器T0TMOD（89H）D7D6D5D4D3D2D1D0圖工作模式寄存器TMOD的位定義單片機原理與接口技術6TMOD各位的功能①

M1和M0—操作模式控制位。兩位可形成四種編碼，對應于四種模式。見表6-1。單片機原理與接口技術6表6-1M1，M0控制的四種工作模式單片機原理與接口技術6②C/T—計數器/定時器方式選擇位。

C/T=0，設置為定時方式。定時器計數8051片內脈沖，即對機器周期計數。

C/T=1，設置為計數方式。計數器的輸入來自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脈沖。TMOD各位的功能單片機原理與接口技術6

③GATE—門控位。

GATE=0，只要用軟件使TR0（或TR1）置1就可以啟動定時器，而不管INT0（或INT1）的電平是高還是低。

GATE=1，只有INT0（或INT1）引腳為高電平且由軟件使TR0（或TR1）置1時，才能啟動定時器工作。TMOD各位的功能單片機原理與接口技術6§6.2.2控制器寄存器TCONTCON可位尋址。系統復位時，TCON的所有位被清0。

TCON各位的定義格式如圖所示。單片機原理與接口技術6TF1TR1TF0TR0IE1IE0IT1IT0TCON（88H）8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H圖控制寄存器TCON的位定義單片機原理與接口技術6TCON各位的功能①TF1（TCON.7)—T1溢出標志位。當T1溢出時，由硬件自動使中斷觸發器TF1置1，并CPU申請中斷。當CPU響應中斷進入中斷服務程序后，TF1由被硬件自動清0。TF1也可以用軟件清0。②TF0（TCON.5)—T0溢出標志位。其功能和操作情況同TF1。單片機原理與接口技術6③TR1(TCON.6)—T1運行控制位。可通過軟件置1（TR1=1）或清0（TR1=0）來啟動或關閉T1。在程序中用指令“SETBTR1”使TR1位置1，定時器T1便開始計數。④TR0(TCON.4)—T0運行控制位。其功能和操作情況同TR1。TCON各位的功能單片機原理與接口技術6⑤IE1，IT1，IE0，IT0(TCON.3～TCON.0)—外部中斷INT1，INT0請求及請求方式控制位。前一章已經講過。TCON各位的功能單片機原理與接口技術6§6.3定時器的四種模式及應用

§6.3.1模式0及其應用§6.3.2模式1及其應用§6.3.3模式2及其應用§6.3.4模式3及其應用§6.3.5綜合應用舉例單片機原理與接口技術6§6.3.1模式0及其應用一、模式0工作特點二、模式0的邏輯電路結構三、模式0的應用舉例單片機原理與接口技術6一、模式0工作特點T0、T1為１3位計數器。TH0的8位和TL0的低5位TH１的8位和TL1的低5位以下以Ｔ0說明：TH0TL0D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0D12D11D10D9D8D7D6D5///D4D3D2D1D0單片機原理與接口技術6TH0溢出時，向中斷標志TF0進位（硬件置位TF0），并申請中斷。T0是否溢出可查詢TF0是否被置位，以產生T0中斷。定時時間為：

t=(213－T0初值)×振蕩周期×12單片機原理與接口技術6二、模式0的邏輯電路結構如圖單片機原理與接口技術6二、模式0的邏輯電路結構單片機原理與接口技術6二、模式0的邏輯電路結構C/T=0時:控制開關接通振蕩器12分頻輸出端，T0對機器周期計數。這是定時工作方式。其定時時間為：t=(213-T0初值)×振蕩周期×12

C/T=l時:控制開關使引腳T0(P3.4)與13位計數器相連，外部計數脈沖由引腳T0(P3.4)輸入，當外部信號電平發生由1到0跳變時，計數器加1。這時，T0成為外部事件計數器。這就是計數工作方式。單片機原理與接口技術6二、模式0的邏輯電路結構GATE=O時，或門輸出A點電位保持為1,“或”門被封鎖。于是，引腳INTO輸入信號無效。這時，“或”門輸出的l打開“與”門。B點電位取決于TRO的狀態，于是，由TRO一位就可控制計數開關K，開啟或關斷TO。若軟件使TRO置1便接通計數開關K，啟動TO在原上加1計數，直至溢出。溢出時，13位寄存器清O,TF0置位，并申請中斷，TO從0重新開始計數。若TRO=0，則關斷計數開關K，停止計數。單片機原理與接口技術6二、模式0的邏輯電路結構GATE=l時A點電位取決于INT0(P3.2)引腳的輸入電平。僅當INT0輸入高電平，且TR0=1時，B點才是高電平，計數開關K閉合，T0開始計數。當INT0由1變0時，T0停止計數。這一特性可以用來測量在INT0端出現的正脈沖的寬度。單片機原理與接口技術6三、模式0的應用舉例例6-1：設定時器T0選擇工作模式0，定時時間為1ms，fosc=6MHz。試確定T0初值，計算最大定時時間T。單片機原理與接口技術6解：模式0，13位計數器。（1）試確定T0初值X

(213－X)×1/6×10-6×12=1×10-3sX=7692D=1111000001100B＝1E0CHT0的低5位：01100B=0CH即(TL0)=0CHT0的高8位：11110000B=F0H即(TH0)=F0H（2）計算最大定時時間TT0的最大定時時間對應于13位計數器T0的各位全為1，即(TL0)=1FH，(TH0)=FFH.

T=(213-0)×1/6×10-6×12=16.384ms單片機原理與接口技術6例6-2：上例中，定時時間1ms,編程。在P1.0的引腳上產生輸出周期為2ms的方波。設T0工作在模式0，定時時間為1ms，定時時間到，P1.0取反。

單片機原理與接口技術6解：（1）計算T0初值X

計算步驟見例6-1。

結果：(TH0)=0F0H,(TL0)=0CH。單片機原理與接口技術6例6-2（2）程序清單：

初始化引導程序ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過中斷服務程序區ORG000BH；中斷服務程序入口AJMPITOP單片機原理與接口技術6例6-2主程序：

ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；設堆棧指針ACALLPTOMDHERE:AJMPHERE；等待PTOMD:MOVTMOD,#00H；選擇工作模式MOVTL0,#0CH；送初值MOVTH0,#0F0HSETBTR0；啟動定時SETBET0；T0開中斷SETBEA；CPU開中斷RET單片機原理與接口技術6例6-2中斷服務程序ORG0120HITOP:MOVTL0,#0CH；重新裝如初值MOVTH0,#0F0HCPLP1.0；P1.0取反RETI單片機原理與接口技術6例6-3利用T0的工作模式0產生1ms定時，在P1.0引腳輸出周期為2ms的方波。設單片機晶振頻率fosc=12MHz。編程實現其功能。單片機原理與接口技術6例6-3解：

要在P1.0引腳輸出周期為2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可。

（1）選擇工作模式

T0的模式字為TMOD=00H，即M1M0=00，C/T=0，GATE=0，其余位為0。單片機原理與接口技術6（2）計算1ms定時時T0的初值(213－X)×1/12×10-6×12=1×10-3sX=7193D=1110000011000BT0的低5位：11000B=18H即(TL0)=18HT0的高8位：11100000B=E0H即(TH0)=E0H例6-3單片機原理與接口技術6例6-3（3）采用查詢方式的程序清單MOVTMOD,#00H；設置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBTR0；啟動定時LOOP：JBCTF0，NEXT；查詢定時時間到否SJMPLOOPNEXT：MOVTL0,#18H；重裝計數初值MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；取反SJMPLOOP；重復循環單片機原理與接口技術6例6-3（4）采用定時器溢出中斷方式的程序主程序

ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過中斷服務程序區

ORG0030HMAIN：MOVTMOD,#00H；設置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBEA；CPU開中斷SETBET0；T0中斷允許SETBTR0；啟動定時HERE：SJMPHERE；等待中斷，虛擬主程序單片機原理與接口技術6例6-3中斷服務程序ORG000BHAJMPCTC0ORG0120HCTC0:MOVTL0,#18H；重新裝如初值MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；P1.0取反RETI單片機原理與接口技術6§6.3.2模式1及其應用一、模式1工作特點二、模式1的邏輯電路結構三、模式1的應用舉例單片機原理與接口技術6一、模式1工作特點該模式對應的是一個16位的定時器/計數器。用于定時工作方式時，定時時間為：

t=(216－初值)×振蕩周期×12用于計數工作方式時，計數長度最大為：216=65536（個外部脈沖）單片機原理與接口技術6二、模式1的邏輯電路結構

圖6-8單片機原理與接口技術6二、模式1的邏輯電路結構單片機原理與接口技術6三、模式1的應用舉例例6-4：

用定時器T1產生一個50Hz的方波，由P1.1輸出，使用程序查詢方式，fosc=12MHz。單片機原理與接口技術6（例6-4）解：∵方波周期T=1/50=0.02s=20ms

∴用T1定時10ms

計數初值X為：

10×1000us=(216-X)×(1/12)×12us

X=216－12×10×1000/12=65536－10000=55536=D8F0H單片機原理與接口技術6（例6-4）源程序清單：

MOVTMOD,#10H；設置T1為模式1SETBTR1；啟動定時LOOP：MOVTL1,#0D8H；送初值MOVTH1,#0F0H

JNBTF1，$

；查詢定時時間到否

CLRTF1;產生溢出，清標志位CPLP1.1；取反SJMPLOOP；重復循環單片機原理與接口技術6§6.3.3模式2及其應用一、模式2工作特點二、模式2的邏輯電路結構三、模式2的應用舉例單片機原理與接口技術6一、模式2工作特點把TL0(TL1)配置成一個可以自動重裝載的8位定時器/計數器．在程序初始化時，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。用于定時工作方式時，定時時間為：

t=(28－TH0初值)×振蕩周期×12

用于計數工作方式時，計數長度最大為：

28=256（個外部脈沖）單片機原理與接口技術6一、模式2工作特點該模式可省去軟件中重裝常數的語句，并可產生相當精確的定時時間，適合于作串行口波特率發生器。TL0計數溢出時，不僅使溢出中斷標志位TF0置1，而且還自動把TH0中的內容重新裝載到TL0中。TL0用作8位計數器，TH0用以保存初值。單片機原理與接口技術6二、模式2的邏輯電路結構如圖單片機原理與接口技術6三、模式2的應用舉例例6-5：

當P3.4引腳上的電平發生負跳變時，從P1.0輸出一個500μs的同步脈沖。請編程序實現該功能。查詢方式，fosc=6MHz。單片機原理與接口技術6（例6-5）解：（1）模式選擇

選T0為模式2，外部事件計數方式。當P3.4引腳上的電平發生負跳變時，T0計數器加1，溢出標志TF0置1；然后改變T0為500μs定時工作方式，并使P1.0輸出由1變為0。T0定時到產生溢出，使P1.0輸出恢復高電平，T0又恢復外部事件計數方式。

如圖所示。單片機原理與接口技術6（例6-5）（2）計算初值

T0工作在外部事件計數方式，當計數到28時，計數器就會溢出。設計數初值為X，當再出現一次外部事件時，計數器溢出。則:X+1=28

X=28

－1=11111111B=0FFH

T0工作在定時工作方式，晶振頻率為6MHz，500μs相當于250個機器周期。因此，初值X為(28－X)×2μs=500μs

X=6=06H單片機原理與接口技術6（例6-5）（3）程序清單START：MOVTMOD,#06H；置T0為模式2,計數方式MOVTL0,#0FFH；T0計數器初值MOVTH0,#0FFHSETBTR0；啟動T0計數LOOP1：JBCTF0，PTFO1

；查詢T0溢出標志，；TF0=1時轉，且清TF0=0SJMPLOOP1；PTFO1：

CLRTR0；停止計數

MOVTMOD,#02H；置T0為模式2，定時方式MOVTL0,#06H；送初值，定時500μsMOVTH0,#06H單片機原理與接口技術6（例6-5）

CLRP1.0;P1.0清0SETBTR0；啟動定時500μsLOOP2:JBCTF0,PTFO2

；查詢T0溢出標志，；TF0=1時轉，且清TF0=0;（第一個500μs到否？）

SJMPLOOP2

PTFO2:

SETBP1.0；P1.0置1CLRTR0；停止計數

SJMPSTART單片機原理與接口技術6例6-6：

利用定時器T1的模式2對外部信號計數。要求每計滿100次，將P1.0端取反。單片機原理與接口技術6（例6-6）解：（1）選擇模式外部信號由T1（P3.5）引腳輸入，每發生一次負跳變計數器加1，每輸入100個脈沖，計數器發生溢出中斷，中斷服務程序將P1.0取反一次。

T1計數工作方式模式2的模式字為（TMOD）=60H。

T0不用時，TMOD的低4位可任取，但不能進入模式3，一般取0。單片機原理與接口技術6（例6-6）（2）計算T1的計數初值

X=28

－100=156=9CH

因此:TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH。單片機原理與接口技術6（例6-6）（3）程序清單

MAIN：MOVTMOD,#60H；置T1為模式2,計數方式MOVTL1,#9CH；T1計數器初值MOVTH1,#9CHMOVIE，#88H;定時器開中斷

SETBTR1；啟動T1計數

HERE：SJMPHERE；等待中斷

ORG001BH；中斷服務程序入口

CPLP1.0RETI單片機原理與接口技術6§6.3.4模式3及其應用一、模式3的特點及邏輯電路結構二、模式3應用舉例單片機原理與接口技術6一、模式3的特點及邏輯電路結構工作模式3對T0和T1大不相同。T0設置為模式3，TL0和TH0被分成兩個相互獨立的8位計數器。T1無工作模式3狀態。在T0用作模式3時，T1仍可設置為模式0～2。單片機原理與接口技術6一、模式3的特點及邏輯電路結構T0模式3的邏輯電路結構如圖所示。單片機原理與接口技術6一、模式3的特點及邏輯電路結構TL0用原T0的各控制位、引腳和中斷源，即C/T，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）引腳，INT0（P3.2）引腳。TL0可工作在定時器方式和計數器方式。其功能和操作與模式0、模式1相同（只是8位）。TH0只可用作簡單的內部定時功能。TH0占用了定時器T1的控制位TR1和T1的中斷標志TF1，其啟動和關閉僅受TR1的控制。單片機原理與接口技術6T0模式3下T1的邏輯電路結構定時器T1無工作模式3狀態。在T0用作模式3時，T1仍可設置為模式0～2。T0模式3下T1的邏輯電路結構如圖所示由于TR1和TF1被定時器T0占用，計數器開關K已被接通，此時，僅用T1控制位，C/T切換其定時或計數器工作方式就可使T1運行。當計數器溢出時，只能將輸出送入串行口或用于不需要中斷的場合。一般作波特率發生器單片機原理與接口技術6二、模式3的應用舉例例6-7：

設某用戶系統已使用了兩個外部中斷源，并置定時器T1工作在模式2，作串行口波特率發生器用。現要求再增加一個外部中斷源，并由P1.0引腳輸出一個5kHz的方波。Fosc=12MHz.單片機原理與接口技術6（例6-7）解：（1）工作模式

可設置T0工作在模式3計數器方式，把T0的引腳作附加的外部中斷輸入端，TL0的計數初值為FFH，當檢測到T0引腳電平出現由1至0的負跳變時，TL0產生溢出，申請中斷。

T0模式3下，TL0作計數用，而TH0用作8位的定時器，定時控制P1.0引腳輸出5kHz的方波信號。單片機原理與接口技術6（例6-7）（2）計算初值TL0的計數初值為FFH。TH0的計數初值X為：

P1.0方波周期T=1/(5kHz)=0.2ms=200μs

用TH0作定時100μs時，

X=256-100×12/12=156單片機原理與接口技術6（例6-7）（3）程序清單

MOVTMOD,#27H；T0為模式3,計數方式

;T1為模式2，定時方式

MOVTL0,#0FFH；TL0計數初值MOVTH0,#156；TH0計數初值

MOVTL1,#data；data是根據波特率；要求設置的常數（初值）MOVTH1,#dataMOVTCON,#55H;外中斷０、1邊沿觸發，；啟動T0，T1MOVIE，#9FH;開放全部中斷…單片機原理與接口技術6（例6-7）TL0溢出中斷服務程序（由000BH轉來）TL0INT：MOVTL0，#0FFH；TL0重賦初值（中斷處理）

RETITH0溢出TH0溢出中斷服務程序（由001BH轉來）TH0INT：MOVTH0，#156；TH0重賦初值

CPLP1.0;P1.0取反輸出

RETI串行口及外部中斷0，外部中斷1的服務程序略。單片機原理與接口技術6§6.3.5綜合應用舉例例6-8：

設時鐘頻率為6MHz。編寫利用T0產生1s定時的程序。單片機原理與接口技術6（例6-8）解：（1）定時器T0工作模式的確定∵模式0最長可定時16.384ms;

模式1最長可定時131.072ms;

模式2最長可定時512μs;∴定時1s，可選用模式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s。單片機原理與接口技術6（例6-8）（2）求計數器初值X∵(216－X)×12/(6×106)=100×10-3s∴X=15536=3CB0H

因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH單片機原理與接口技術6（例6-8）(3)實現方法對于中斷10次計數，可使T0工作在計數方式，也可用循環程序的方法實現。本例采用循環程序法。單片機原理與接口技術6（例6-8）（4）源程序清單

ORG0000HAJMPMAIN；上電，轉向主程序

ORG000BH

；T0中斷服務程序入口地址AJMPSERVE

；轉向中斷服務程序

ORG0030H

；主程序單片機原理與接口技術6（例6-8）MAIN:MOVSP,#60H；設堆棧指針

MOVB，#0AH；設循環次數

MOVTMOD,#01H；T0工作于模式1

MOVTL0,#0B0H；裝計數值低8位MOVTH0,#3CH

；裝計數值高8位

SETBTR0；啟動定時SETBET0；T0開中斷SETBEA；CPU開中斷SJMP$；等待中斷單片機原理與接口技術6（例6-8）SERVE:MOVTL0,#0B0H；重新賦初值MOVTH0,#3CH

DJNZB,LOOP；B-1不為0，繼續定時

CLRTR0；1s定時到，停止T0工作LOOP:RETI

；中斷返回

END單片機原理與接口技術6§6.3.5綜合應用舉例例6-9：

設計實時時鐘程序。

時鐘就是以秒、分、時為單位進行計時。用定時器與中斷的聯合應用。單片機原理與接口技術6（例6-9）解：（1）實現時鐘計時的基本方法

①計算計數初值。時鐘計時的最小單位是秒，但使用單片機定時器/計數器進行定時，即使按方式1工作，其最大定時時間也只能達131ms。因此，可把定時器的定時時間定為100ms，計數溢出10次即得到時鐘計時的最小單位—秒；而10次計數可用軟件方法實現。單片機原理與接口技術6（例6-9）假定使用定時器T0，以工作模式1進行100ms的定時。如fosc=6MHz，則計數初值X為：∵(216－X)×12/(6×106)=100×10-3s∴X=15536=3CB0H因此：

(TL0)=0B0H(TH0)=3CH單片機原理與接口技術6（例6-9）②采用定時方式進行溢出次數的累計，計滿10次即得到秒計時。③從秒到分和從分到時的計時是通過累計和數值比較實現的。④時鐘顯示即及顯示緩沖區部分在這里略，可自行設計。單片機原理與接口技術6（例6-9）（2）程序流程及程序清單①主程序（MAIN）的主要功能

進行定時器T1的初始化編程并啟動T1，然后通過反復調用顯示子程序，等待100ms定時中斷的到來。其流程如圖所示。單片機原理與接口技術6設T1為模式1設中斷次數清計時單元開中斷啟動T1調用顯示子程序等待定時中斷圖時鐘主程序流程單片機原理與接口技術6（例6-9）（2）程序流程及程序清單

②中斷服務程序（PITO）的主要功能

進行計時操作。程序開始先判斷計數溢出時候滿了10次，不滿表明還沒達到最小計時單位—秒，中斷返回；如滿10次則表示已達到最小計時單位—秒，程序繼續向下運行，進行計時操作。要求滿1秒則“秒位”32H單元內容加1，滿60s則“分位”31H單元內容加1，滿60min則“時位”30H單元內容加1，滿24h則30H，31H，32H單元內容全部清0。中斷服務程序流程如圖所示。單片機原理與接口技術6保護現場賦計數初值到1s?(32H)加1(32H)=60?(32H)清0(31H)加1(31H)=60?(31H)清0(30H)加1(30H)=24?(30H)清0恢復現場返回入口aaNNNNYYYY

中斷服務程序流程圖單片機原理與接口技術6ORG0000HAJMPMAINORG001BH；T1的中斷入口地址AJMPSERVE；轉向中斷服務程序

ORG0030H；主程序MAIN:MOVSP,#60H；設堆棧指針MOVTMOD,#10H；T1工作于模式1MOV20H，#0AH；設循環次數（例6-9）③源程序如下：單片機原理與接口技術6

CLRA