第6章 MCS-51单片机定时器计数器
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单片机讲义1(第六章定时器计数器)
脚与T0的逻辑关系框图如下图所示。
定时器／计数器T0分为2 个独立的8位计数器：TL0和 TH0。 TL0使用T0的状态控制位 C/ T GATE、TR0、 INT0 ，而TH0被 固定为1个8位定时器（不能 为外部计数模式），并使用 定时器T1的状态控制位TR1 和TF1，同时占用定时器T1 的中断请求源TF1。
6.2.2 方式1
6.2.3 方式 2
6.2.4 方式 3
在方式3下，T1只作 波特率发生器。在这样 情况下，T1将TF1、TR1 资源出借给T0使用。因 此，在方式3下，T0可以 构成两个独立的计数器 结构，如图6－6（a）和 图6－6（b）所示。
TL0构成一个完整的8 位定时器／计数器，而 TH0则是一个仅能对 fOSC/12脉冲计数的8位 定时器。
（l）计算初值 初值的计算公式为： X 2 n
设：需要装入T0的初值为X，则有：
t f
osc
12
16
其中：n=13、16、8 （由计数器的的工作方 式来决定n 的取值）
∵X= 2
n
t . f osc 现 n 16 12
t 1 ms
f osc 6 M Hz
∴X= 2
∵ X= 2
n
t . f osc 12
现 n 16 f osc 6 M Hz t 100 ms
所以：X=15 536=3CB0H 因此：TH0=3CH， TL0=B0H
（3）10次计数的实现 对于中断10次计数，可使T0工作在定时方式，采用循环程序的方法实现。 （4）程序设计 ORG 0000H RESET：LJMP MAIN ；上电，转主程序入口MAIN 0RG 000BH ；T0的中断入口地址 LJMP IT0P ；转T0中断处理程序ITOP ORG 1000H MAIN： MOV SP，#60H ；设堆栈指针 M0V B，＃0AH ；设循环次数1０次
第06章 MCS-51单片机定时计数器
10
2 8位计数初值自动重装，TL（7 ~ 0）
TH（7 ~ 0）
11
3 T0运行，而T1停止工作，8位定时/计数。
▪ ２．定时/计数器控制寄存器（TCON)
位
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
位符号 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0
TR0：定时 / 计数器0运行控制位。软件置位，软件复位。与GATE有关， 分两种情况：
GATE = 0 时：若TR0 = 1，开启T0计数工作；若TR0 = 0，停止T0计 数。
GATE = 1 时：若TR0 = 1 且/INT0 = 1时，开启T0计数； 若TR0 = 1 但 /INT0 = 0，则不能开启T0计数。 若TR0 = 0， 停止T0计数。
TR1：定时 / 计数器1运行控制位。用法与TR0类似。
▪ (1)计算计数初值。欲产生周期为1000μs的等宽方波脉冲， 只需在P1.7端交替输出500μs的高低电平即可，因此定时 时间应为500μs。设计数初值为X，则有：
▪ （216-X）×1×10-6=500×10-6
▪ X=65536-500=65036＝FE0CH
▪ 将X的低8位0CH写入TL1，将X的高8位FEH写入TH1。
;清TCON，定时器中断标志清
▪
MOV TMOD,#10H
;工作方式1设定
▪
MOV TH1,#0FEH
;计数1初值设定
▪
MOV TL1,#0CH
▪
MOV IE,#00H
;关中断
▪
SETB TR1
;启动计数器1
▪ LOOP0:JBC TF1,LOOP1 ;查询是否溢出
▪
第6章MCS-51的定时器
• 28×12×1/12MHz＝28us=256us=0.256ms
工作方式2_补充说明
8位计数器 TL0作计数器，TH0作预置寄存器使用，计数溢出时 ，TH0中的计数初值自动装入TL0，即TL0是一个自动 恢复初值的8位计数器。 在使用时，要把计数初值同时装入TL0和TH0中。 优点是提高定时精度，减少了程序的复杂程度。
工作方式1_应用分析
定时和计数的应用 计数范围：1～216 计数计算公式：计数值＝216－计数初值 机器周期（MC）：=12/Fosc=12/时钟频率 定时范围：1机器周期～216机器周期 定时计算公式：定时时间＝（216－定时初值）×
机器周期 如果晶振频率为6MHz ，则最大定时时间为： 216×12×1/6MHz＝217us=131072us=131.072ms 如果晶振频率为12MHz ，则最大定时时间为： 216×12×1/12MHz＝216us=65536us=65.536ms 工作方式１的定时计数功能切换模式，与工作方式
０完全一样；而启动定时计数器的模式，也与工作方式 ０完全一样。计数量方式１更大，可完全取代方式０。
6.2.3 方式2
方式2为自动重装初值的8位计数方式。
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
溢出8位计数器
1
TF0
TL0
TR0
0 &
TH1重TH装0 单元 ≥1 8位
D0
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD TMOD（工作方式寄存器）：选择定时器/计数器T0、T1的工作 模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址。
8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。 （1）GATE——门控位
51单片机定时器计数器详解
51单⽚机定时器计数器详解第六章定时器/计数器6.1 定时器的结构及⼯作原理6.2 定时器的控制6.3 定时器的⼯作模式及其应⽤第六章定时器/计数器实现定时⼀般有多种⽅法：1. 利⽤软件实现（延时程序）优点：简单，控制⽅便；缺点：CPU效率低。
2. 外部硬件实现：单稳态定时器、计数定时器优点：CPU效率⾼；缺点：修改参数⿇烦。
3. 利⽤计数器实现输⼊脉冲定时器／计数器作⽤主要包括产⽣各种时标间隔、记录外部事件的数量等，是单⽚机中最常⽤、最基本的部件之⼀。
外来脉冲定时计数定时器/计数器功能⽰意图6.1 定时器/计数器的结构及⼯作原理6.1.1 定时器/计数器的基本结构MCS-51单⽚机有⼆个定时器/计数器，每个定时器/计数器由⼏个专⽤寄存器组成。
TMOD(89H ）⾼四位TMOD(89H ）低四位⽅式寄存器TCON(88H)TCON(88H)控制寄存器*8DH 8BH 8CH 8AH TH1 TL1TH0 TL0数据寄存器(16位）定时器T1定时器T0定时器/计数器的结构如下图所⽰。
定时器/计数器的基本结构框图申请P3.5or P3.4or 8DH 8BH8CH 8AH6.1.2 定时器/计数器的⼯作原理定时器/计数器结构原理图INTx P3.YGATE ：门控制位：定时/计数控制位TC/x=0,1Y=2,3Z=4,5⼀. 对外部输⼊信号的计数功能当T0或T1设置为计数⼯作⽅式时，计数器对来⾃输⼊引脚P3.4(T0)和P3.5(T1)的外部信号计数。
若前⼀个机器周期采样值为1，后⼀个机器周期采样值为0，则计数器加1。
所以计数器计数的频率最⾼为fosc 的1/24。
BDEHT H >1个机器周期T L >1个机器周期L⼆. 定时功能：定时器/计数器的定时功能也是通过计数实现的，它的计数脉冲是由单⽚机的⽚内振荡器输出经12分频后产⽣的信号，即为对机器周期计数。
INTx P3.Y例如：晶振频率=12MHz 机器周期=1us ，计数1次=1us ，计数频为=1MHz 。
MCS-51单片机的定时器计数器
1. 定时器T0/T1 中断申请过程
（1）在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下， T0/T1加1计满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1” ；
（2）CPU 检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指 令：LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断服务程序；
（3）TF0/TF1标志位由硬件自动清“0”,以备下次中断申
郑州大学
docin/sundae_meng
（3）工作方式寄存器TMOD
T1
T2
GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0
M1,M0：工作方式选择位 。
=00：13位定时器/计数器； =01：16位定时器/计数器（常用）； =10：可自动重装的8位定时器/计数器（常用）； =11：T0 分为2个8位定时器/计数器；仅适用于T0。 C/T ：定时方式/计数方式选择位。 = 1：选择计数器工作方式，对T0/T1引脚输入的外部事件 的负脉冲计数； = 0 ：选择定时器工作方式，对机器周期脉冲计数定时。 如下页图所示。
CPL P1.0 MOV TH0，#15H MOV TL0，#0A0H
START:MOV SP,#60H MOV P1，#0FFH
SETB TR0 POP PSW
MOV TMOD,#01H MOV TH0，#15H MOV TL0，#0A0H
POP ACC RETI END
SETB EA
Байду номын сангаас
SETB ET0
定时器/计数器0采用工作方式1，其初值为：
21650ms/1s=6553650000=15536=3CB0H
电路图如下：
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MCS-51单片机的定时器-计数器
1.3 工方式
MCS-51的定时器/计数器共有四种工作方式。工作在方式0、方 式1和方式2时，定时器/计数器0和定时器/计数器1的工作原理完全 一样，现以定时器/计数器0为例介绍前三种工作方式。
1. 方式0（M1M0=00） （1）电路逻辑结构
方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位 和TL0的低5位构成。TL0高三位弃之不用。图6.4 是定时器/计数 器0工作在方式0的逻辑结构。
分析：题目的要求可用下图来表示。
。
P1.0
8051 250 s 250 s
由上图可以看出只要使 的电位每隔250 取一次反即可。所 以定时时间应取250 。
1)计算计数初值 设计数初值为x，由定时计算公式知：
2)专用寄存器的初始化
D7
D6 D5 D4
D3
D2 D1
D0
GATE
GATE
所以，TMOD应设置为：10H 开放定时器/计数器1中断，所以IE应设置为：88H
当GATE=1时，只有TR0和 同时为高电平，定时器/计数 器 才工作，否则，定时器/计数器不工作。
（2）定时和计数的应用 计数范围：1～213 计数计算公式：计数值＝213－计数初值 定时范围：1机器周期～213机器周期 定时计算公式：定时时间＝（213－定时初值）×机器周期 如果晶振频率为6MHz ，则最大定时时间为： 213×1/6MHz×12＝214（ ）
单片机原理及应用
MCS-5单片机内部共有两个16位可编程的定时器/计数器，即 定时器T0和定时器T1它们既有定时功能又有计数功能。
1.1 结构
定时器/计数器的基本结构如图6.3所示。基本部件是两个8位计 数器（其中TH1和TL1是T1的计数器，TH0和TL0是T0的计数器）。
MCS-51的定时器/计数器共有四种工作方式。工作在方式0、方 式1和方式2时，定时器/计数器0和定时器/计数器1的工作原理完全 一样，现以定时器/计数器0为例介绍前三种工作方式。
1. 方式0（M1M0=00） （1）电路逻辑结构
方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位 和TL0的低5位构成。TL0高三位弃之不用。图6.4 是定时器/计数 器0工作在方式0的逻辑结构。
分析：题目的要求可用下图来表示。
。
P1.0
8051 250 s 250 s
由上图可以看出只要使 的电位每隔250 取一次反即可。所 以定时时间应取250 。
1)计算计数初值 设计数初值为x，由定时计算公式知：
2)专用寄存器的初始化
D7
D6 D5 D4
D3
D2 D1
D0
GATE
GATE
所以，TMOD应设置为：10H 开放定时器/计数器1中断，所以IE应设置为：88H
当GATE=1时，只有TR0和 同时为高电平，定时器/计数 器 才工作，否则，定时器/计数器不工作。
（2）定时和计数的应用 计数范围：1～213 计数计算公式：计数值＝213－计数初值 定时范围：1机器周期～213机器周期 定时计算公式：定时时间＝（213－定时初值）×机器周期 如果晶振频率为6MHz ，则最大定时时间为： 213×1/6MHz×12＝214（ ）
单片机原理及应用
MCS-5单片机内部共有两个16位可编程的定时器/计数器，即 定时器T0和定时器T1它们既有定时功能又有计数功能。
1.1 结构
定时器/计数器的基本结构如图6.3所示。基本部件是两个8位计 数器（其中TH1和TL1是T1的计数器，TH0和TL0是T0的计数器）。
单片机原理及其接口技术--第6章 MCS-51单片机定时器计数器
单片机原理及其接口技术
T/C方式2的逻辑结构图
1
TH1/TH0
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1
寄存器 计数器
束
TL1/TL0
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1
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结
单片机原理及其接口技术
4、方式3 M1M0=11 T0和T1有不同的工作方式
C/T0：
TH0和TL0被拆成2个独立的8位计数器。
28)，向CPU申请中断，标志位TF1自动置位，若中
断是开放的，则CPU响应定时器中断。当CPU响应
中断转向中断服务程序时，由硬件自动将该位清0。
&
加1计数器 & 1
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结
束
EA
ET1
单片机原理及其接口技术
2个模拟的位开关，前者决定了T/C的工作状态：当1单片机有2个特殊功能寄存器TCON和TMOD: TCON：用于控制定时器的启动与停止，中断标志。 TMOD：用于设置T/C的工作方式。
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结
束
单片机原理及其接口技术
1.定时器控制寄存器TCON
88H TCON
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88
过实时计算求得对应的转速。
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单片机原理及其接口技术 对于定时/计数器来说，不管是独立的定时器芯片还是单
MCS-51单片机内部定时器计数器
•MCS-51单片机内部定时器计数器
二、 方式1
方式 1（16位计数器）
•MCS-51单片机内部定时器计数器
方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一 不同是T0和T1工作在方式1时是16位的计数/定 时器。
方式1时的计数长度M是2的16次方。16位 的初值直接拆成高低字节，分别送入TH和TL 即可。
•MCS-51单片机内部定时器计数器
M1 M0：四种工作方式的选择位 工作方式选择表
M1 M0 方式
说明
0 0 0 13 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位）
0 1 1 16 位定时器/计数器
1 0 2 自动重装入初值的 8 位计数器 T0 分成两个独立的 8 位计数器,
1 1 3 T1 在方式 3 时停止工作
定时 1 ms的初值:
因为 机器周期=12÷6 MHz= 2 μs
所以 1 ms内T0 需要计数N次:
•MCS-51单片机内部定时器计数器
N= 1 ms÷2 μs = 500
由此可知: 使用方式 0 的 13 位计数器即可, T0 的初值X为 X=M－N=8 192－500=7 692=1E0CH 但是, 因为 13 位计数器中, 低 8 位 TL0 只使用了 5 位, 其 余码均计入高 8 位TH0 的初值, 则 T0
0。TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断计数器T1、 T0 的运行控制位,
通过软件置 1 后, 定时器 /计数器才开始工作, 在系统复位时
被清 0。
•MCS-51单片机内部定时器计数器
定时器的工作方式
一、 方式 0
方式 0（13位计数器）
•MCS-51单片机内部定时器计数器
•MCS-51单片机内部定时器计数器
二、 方式1
方式 1（16位计数器）
•MCS-51单片机内部定时器计数器
方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一 不同是T0和T1工作在方式1时是16位的计数/定 时器。
方式1时的计数长度M是2的16次方。16位 的初值直接拆成高低字节，分别送入TH和TL 即可。
•MCS-51单片机内部定时器计数器
M1 M0：四种工作方式的选择位 工作方式选择表
M1 M0 方式
说明
0 0 0 13 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位）
0 1 1 16 位定时器/计数器
1 0 2 自动重装入初值的 8 位计数器 T0 分成两个独立的 8 位计数器,
1 1 3 T1 在方式 3 时停止工作
定时 1 ms的初值:
因为 机器周期=12÷6 MHz= 2 μs
所以 1 ms内T0 需要计数N次:
•MCS-51单片机内部定时器计数器
N= 1 ms÷2 μs = 500
由此可知: 使用方式 0 的 13 位计数器即可, T0 的初值X为 X=M－N=8 192－500=7 692=1E0CH 但是, 因为 13 位计数器中, 低 8 位 TL0 只使用了 5 位, 其 余码均计入高 8 位TH0 的初值, 则 T0
0。TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断计数器T1、 T0 的运行控制位,
通过软件置 1 后, 定时器 /计数器才开始工作, 在系统复位时
被清 0。
•MCS-51单片机内部定时器计数器
定时器的工作方式
一、 方式 0
方式 0（13位计数器）
•MCS-51单片机内部定时器计数器
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第六章 MCS-51单片机内部定时器
6.3.1 模式0及应用
在这种模式下，16位寄存器只用了13位。 其中，TL0的高3位未用，TH0占8位。当 TL0的低5位溢出时，向TH0进位。当TH0 溢出时，向中断标志位TF0进位，并申请中 断。 因此，可通过查询TF0 是否置位或考 察中断是否发生来判断定时器/计数器0的 操作完成与否。
（2）计算1ms定时T0的初值：
机器周期为(1/fOSC)×12=[1/(12×106)]×12=1μs, 设T0的 计数初值为X，则 (213-X)×1×10-6=1×10-3ms
X=213-1×10-3/(1×10) -6 =8192-1000=7192D=1110000011000
高8位: E0H 低5位: 18H
fosc=12MHz, 采用查询方式。
解：方波周期 T=1/100Hz=0.01s=10ms 用T1定时5ms 计数初值 X为： X=216-12×5×103/12=60536=EC78H 程序如下：
MOV TMOD， #10H ；T1模式1，定时方式
SETB TR1 LOOP：MOV TH1，#0ECH
例：晶振为12MHZ ，则计数周期为
T=12/(12*106)Hz =1微秒
最短的定时 周期
计数器工作方式：
当定时器/计数器为计数工作方式时，通过
引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的下降
沿触发计数
在每个机器周期的
采样过程：
S5P2期间采样引脚
当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就 自动加1。 由于检测一个由1到0的跳变需要两 个机器周期，所以 计数的最高频率为振荡频 率的1/24。为了确保给定电平在变化前至少被 采样一次，外部计数脉冲的高低电平均需保持 一个机器周期以上。（占空比没有限制）
第6讲 定时器与计数器
≥1
TMOD T0引脚 0 M0 1 M1 C/T 0 机器周期 GATE M0 1 INT0引脚 M1 C/T GATE D7 D0
工作方式2结构
定时器T0工作方式2结构
溢出 申请 中断 申请 中断 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 溢出 TH0 8位 T0引脚 1 TL0 8位 &
≥1
四、定时计数器控制寄存器
1、工作方式控制寄存器TMOD
C/T用于选择定时或计数方式，定时计数器4种工作方式 可通过TMOD中的M1、M0进行选择。
MCS-51单片机将门控位GATE、定时计数方式选择位C/T、
工作方式选择位M1、M0组合在工作方式控制寄存器TMOD 中，TMOD是特殊功能寄存器,字节地址为89H。TMOD共8位, 低4位用于T0的工作方式选择,高4位用于T1的工作方式选择。 各位定义如下:
每个计数脉冲使加1计数器加1。（f< fosc/24 ,）
4. 加1计数器
加1计数器由特殊功能寄存器TH0与TL0组成，工作前应
先将TH0与TL0置初值Count。然后由定时或计数脉冲使加1计
数器加1,当加1计数器加到FFFFH后再加1时，发生溢出回零，
硬件自动将中断标志TF0置1,并以此向CPU发中断请求。 溢出回零后硬件要完成以下几项工作: ① 将溢出标志TF0置1。 ② 以TF0=1为标志向CPU发中断请求信号。 ③ 若CPU响应,则在响应过程中由硬件将TF0清零。并转入中断 处理程序执行定时或计数任务。
工作方式
00； 01； M1M0 = 10； 11；
加1计数器位数
13位 16位
加1计数器
TH15～8，TL4～0 TH15～8，TL7～0
方式0 方式1 方式2 方式3
TMOD T0引脚 0 M0 1 M1 C/T 0 机器周期 GATE M0 1 INT0引脚 M1 C/T GATE D7 D0
工作方式2结构
定时器T0工作方式2结构
溢出 申请 中断 申请 中断 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 溢出 TH0 8位 T0引脚 1 TL0 8位 &
≥1
四、定时计数器控制寄存器
1、工作方式控制寄存器TMOD
C/T用于选择定时或计数方式，定时计数器4种工作方式 可通过TMOD中的M1、M0进行选择。
MCS-51单片机将门控位GATE、定时计数方式选择位C/T、
工作方式选择位M1、M0组合在工作方式控制寄存器TMOD 中，TMOD是特殊功能寄存器,字节地址为89H。TMOD共8位, 低4位用于T0的工作方式选择,高4位用于T1的工作方式选择。 各位定义如下:
每个计数脉冲使加1计数器加1。（f< fosc/24 ,）
4. 加1计数器
加1计数器由特殊功能寄存器TH0与TL0组成，工作前应
先将TH0与TL0置初值Count。然后由定时或计数脉冲使加1计
数器加1,当加1计数器加到FFFFH后再加1时，发生溢出回零，
硬件自动将中断标志TF0置1,并以此向CPU发中断请求。 溢出回零后硬件要完成以下几项工作: ① 将溢出标志TF0置1。 ② 以TF0=1为标志向CPU发中断请求信号。 ③ 若CPU响应,则在响应过程中由硬件将TF0清零。并转入中断 处理程序执行定时或计数任务。
工作方式
00； 01； M1M0 = 10； 11；
加1计数器位数
13位 16位
加1计数器
TH15～8，TL4～0 TH15～8，TL7～0
方式0 方式1 方式2 方式3
第6章-MCS-51定时计数器
TMOD用于设置其工作方式、选择定时或计数功能； TCON用于控制其启动、中断申请以及作为运行状态的 标志等。
1．定时/计数器工作方式寄存器TMOD TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，主要用于控制定
时/计数器T0和T1的工作模式和4种工作方式。低4位用于 控制T0，高4位用于控制T1。
门控 位
在单片机应用中，定时和计数的需求比较多，为了使用 方便并增加单片机的功能，就把定时电路集成到芯片中，称 之为定时/计数器。目前，几乎所有的单片机都集成了可编 程定时/计数器，为单片机提供定时和计数功能。
6.1.1 定时/计数器的结构 MCS-51 单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为
定时器0（T0）和定时器1（T1），都具有定时和计数的功能，可 编程选择其作为定时器或作为计数器用。 TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。
Hale Waihona Puke ⑵ 工作方式1： T0初值 =216-500s/2s=65536–250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。
⑶ 工作方式2： T0初值 =28-500s/2s=256-250=6 TH0=06H；TL0=06H。
⑷ 工作方式3： T0方式3时，被拆成两个8位定时器，定时初值可分别计
定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数 计数器:对Tx引脚输入的负脉冲进行计数
6.1.2 定时/计数器的工作原理
单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器， 基本功能是加1。
对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周 脉冲计数，是定时器。
计数器由二个8位计数器组成。
1．定时/计数器工作方式寄存器TMOD TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，主要用于控制定
时/计数器T0和T1的工作模式和4种工作方式。低4位用于 控制T0，高4位用于控制T1。
门控 位
在单片机应用中，定时和计数的需求比较多，为了使用 方便并增加单片机的功能，就把定时电路集成到芯片中，称 之为定时/计数器。目前，几乎所有的单片机都集成了可编 程定时/计数器，为单片机提供定时和计数功能。
6.1.1 定时/计数器的结构 MCS-51 单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为
定时器0（T0）和定时器1（T1），都具有定时和计数的功能，可 编程选择其作为定时器或作为计数器用。 TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。
Hale Waihona Puke ⑵ 工作方式1： T0初值 =216-500s/2s=65536–250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。
⑶ 工作方式2： T0初值 =28-500s/2s=256-250=6 TH0=06H；TL0=06H。
⑷ 工作方式3： T0方式3时，被拆成两个8位定时器，定时初值可分别计
定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数 计数器:对Tx引脚输入的负脉冲进行计数
6.1.2 定时/计数器的工作原理
单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器， 基本功能是加1。
对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周 脉冲计数，是定时器。
计数器由二个8位计数器组成。
MCS-51 定时器／计数器
一、标题：MCS-51单片机定时器／计数器二、授课教材：《单片机原理及接口技术》胡健主编. 北京：机械工业出版社. 2008.1三、授课章节：第六章MCS-51单片机定时器/计数器第6.1节定时器的定时与计数功能第6.2节定时器的有关寄存器第6.3节定时器的4种工作方式四、教学目标：知识目标：理解51单片机定时器／计数器工作原理并能运用单片机汇编语言或Keil－C 语言编程定时器／计数器，达到灵活应用的目的。
能力目标：学生通过上机学习操作的过程循序渐进地掌握知识，完成教学任务。
从而培养学生动手实践能力。
情感目标：通过具体实例，让学生自我展示、自我激励，体验成功，形成积极主动学习的态度，在不断尝试中激发学生的求知欲，在不断摸索中陶冶情操。
五、重点、难点及解决办法重点： 1.单片机定时器／计数器结构功能2. 单片机定时器／计数器工作模式难点: 运用C或汇编编程定时器／计数器教学方法: 讲解原理,归纳,推理,实验六、学时：1学时七、教学步骤:1.导入新课:前面课题中提到单片机应用中可供选择的定时方法有多种,下面同学们思考两个问题:(1)什么是软件定时?软件定时是靠执行一个循环程序以进行时间延迟。
（教师补充:软件定时的特点是时间精确，且不需外加硬件电路。
但软件定时要占用CPU，增加CPU开销，因此软件定时的时间不宜太长。
此外软件定时方法在某些情况下无法使用。
）(2)什么是硬件定时?对于时间较长的定时，常使用硬件电路完成。
（教师补充:硬件定时方法的特点是定时功能全部由硬件电路完成，不占CPU时间。
但需通过改变电路中的元件参数来调节定时时间，在使用上不够灵活方便。
伴随演示电路。
）在单片机应用中，定时与计数的需求较多，为了使用方便并增加单片机的功能，就干脆把定时电路集成在芯片中，称之为定时器／计数器。
这即使本节课要学习的可编程定时器。
这种定时方法是通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。
计数值通过程序设定，改变计数值，也就改变了定时时间，使用起来既灵活又方便。
第6章MCS-51单片机的内部资源
6.2.3 中断的控制
MCS-51单片机中断系统中有两个特殊功能寄存器：中断 屏蔽寄存器IE和中断优先级寄存器IP。用户通过对这两 个特殊功能寄存器的编程设置，可以灵活地控制每个中 断源的中断允许或禁止以及中断优先级。 1. 中允控制
所谓中允控制是中断源的中断请求能否被CPU检测到， 即确定中断请求是否允许送达CPU。MCS-51单片机中没 有专门的开中断和关中断指令，对各个中断源的允许和 屏蔽是由内部的中断允许寄存器IE的各位来控制的。中 断允许寄存器IE的字节地址为A8H，可以进行位寻址。 IE的位定义格式如图6-4所示。
对于电平触发方式，只要P3.2（或P3.3）引脚为低电平， IE0（或IE1）就置1，请求中断，CPU响应后不能够由硬 件自动将IE0（或IE1）清零。如果在中断服务程序返回 时，P3.2（或P3.3）引脚还为低电平，则又会中断，这样 就会出现一次请求，中断多次的情况。为避免这种情况， 只有在中断服务程序返回前撤消P3.2（或P3.3）的中断请 求信号，即使P3.2（或P3.3）为高电平。通常通过下图63所示外电路来实现。
3．中断允许与中断屏蔽
当中断源提出中断请求，CPU检测到后是否立即进行中 断处理呢？结果不一定。CPU要响应中断，还受到中断 系统多个方面的控制，其中最主要的是中断允许和中断 屏蔽的控制。如果某个中断源被系统设置为屏蔽状态， 则无论中断请求是否提出，都不会响应；当中断源设置 为允许状态，又提出了中断请求，则CPU才会响应。另 外，当高优先级中断正在响应时，也会屏蔽同级中断和 低优先级中断。
串行口中断TI、RI
（3）软硬件结合清“0” 低电平触发的外部中断标志位IE0、IE1
6.2.4 中断响应
1. 中断响应条件 中断响应是有条件的，并不是查询到的所有中断请求都 能被立即响应。MCS-51单片机的CPU在每个机器周期会 顺序检查每一个中断源，在机器周期的S6阶段采样并按 优先级顺序处理所有被激活了的中断请求，如果没有被 下述条件所阻止，将在下一个机器周期的状态P1（S1） 响应激活了的最高级中断请求。 (1) 无同级或高级中断正在处理。 (2) 现行指令执行到最后一个机器周期且已结束。 (3) 若现行指令为RETI或访问IE、IP的指令时，执行完该 指令且紧随其后的另一条指令也已执行完毕。 如果存在上述条件之一，CPU将丢弃中断查询结果，不 能对中断请求进行响应。
单片机定时器,计数器
第六章定时器/计数器第一节概述8051内部提供两个十六位的定时器/计数器T0和T1，它们既可以用作硬件定时，也可以对外部脉冲计数。
1．计数功能：所谓计数功能是指对外部脉冲进行计数。
外部事件的发生以输入脉冲下降沿有效，从单片机芯片T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚输入，最高计数脉冲频率为晶振频率的1/24。
2．定时功能：以定时方式工作时，每个机器周期使计数器加1，由于一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此如单片机采用12MHz晶振，则计数频率为12MHz/12=1MHz。
即每微秒计数器加1。
这样就可以根据计数器中设置的初值计算出定时时间。
第二节定时器/计数器的基本结构、工作方式及应用一、定时器/计数器基本结构定时器/计数器的基本结构如图6－1。
T0由TH0和TL0两个八位二进制加法计数器组成十六位二进制加法计数器；T1由TH1和TL1两个八位二进制加法计数器组成十六位二进制加法计数器。
图6－1 定时器／计数器基本组成110二、定时器/计数器控制寄存器1．定时器方式控制寄存器TMOD定时器方式控制寄存器地址89H，不可位寻址。
TMOD寄存器中高4位定义T1，低4位定义T0。
其中M1，M0用来确定所选工作方式如表6—1：定时／计数器T1 定时／计数器T0111定时器控制寄存器TCON地址88H，可以位寻址，TCON主要用于控制定时器的操作及中断控制。
有关中断内容在第四章已说明。
此处只对定时控制功能加以介绍。
表6—2给出了TCON有关控制位功能：系统复位时，TMOD和TCON寄存器的每一位都清零。
112113三、工作方式及应用用户可通过编程对专用寄存器TMOD 中的M1，M0位的设置，选择四种操作方式。
（一）方式0（以T0为例）在此方式中，定时寄存器由TH0的8位和TL0的5位（其余位不用）组成一个13位计数器。
当GATE=0时，只要TCON 中的TR0为1，13位计数器就开始计；当GATE=1以及TR0=1时，13位计数器是否计数取决于INT0引脚信号，当INT0由0变1时开始计数，当INT0由1变为0时停止计数。
单片机原理及应用教程c语言版第6章mcs51单片机的定时器计数器
方波周期T
定时时间t：
周期为1000µs的方波要求 t =周期/2 = 1000/2 = 500(µs)
定时时间t
对应计数值：N = t/机器周期 = 500/1 = 500
N=500>256，所以选择模式1。
模式字：
TMOD=0000 0001B = 0x01 （3）计算初值X
X = 65536 – N = 65036 = 0xfe0c
6.1.2 MCS-51单片机定时器/计数器的工作原理
• 控制信号TRx=1时，定时器启动。 • 当定时器由全1加到全0时计满溢出，TFx=1，
向CPU申请中断；同时，定时器从0开始继续 计数。
6.2 定时器/计数器T0、T1
主要内容
6.2.1 T0、T1的特殊功能寄存器 6.2.2 T0、T1的工作模式 6.2.3 T0、T1的使用方法
计数信号由片内振荡电路提供，振荡脉冲n分 频送给计数器，每个机器周期计数器值增1。 • C/T =1 ，为计数器
计数信号由Tx引脚、和P1.0)输入，每输入一有 效信号，相应的计数器中的内容进行加1
计数器的最高计数频率为：fosc/24 1）每1个输入脉冲的下降沿使计数器计1个数 2）每1个机器周期对引脚采样1次，当上1个机器 周期采样为高、本机器周期采样为低为1个下降沿。
6.2.2 T0、T1的工作模式
信号源
振荡器 12分频 C/T=0
0
T0(P3.4)
TR0 GATE (P3.2)
C/T=1 1
＆ +
运行控制
TL0 TH0 (8位) (8位)
计数器
TF0 中断
溢出中断
图6-6 T0模式1原理结构
6.2.2 T0、T1的工作模式
MCS-51单片机的定时器计数器
器工作方式。 （2）预置定时计数器中计数的初值——直接写入TH和
TL； 如：任务中的MOV TH0,#00H 两条指令，设定计数初
值。 MOV TL0,#00H
Copyright 2006
（3）根据需要开放定时器/计数器的中断——对IE位赋值； （4）启动定时器/计数器； 如：任务中的SETB TR0 指令 初值的计算方法 X=M-计数值 M是定时器的最大计数值。视工作方式不同而不同。
判断中 断的次 数
程
CPL P1.0
；定时到，输出取反
序
NO:RETI
；中断返回
END
注意：此程序的#20和#60这两个立即数后面没 有加H表示是十进制数。
思考：能否利用定时器来实现一个电子钟？
Copyright 2006
测量每1秒钟之内的按键按下次数
工作方式0： 13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13 次方，也就是8192次。
工作方式1： 16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16 次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3：都是8位的定时/计数方式，因此， 最多可以计到2的8次方，也说是256次。
Copyright 2006
；开中断 ；开T0中断 ；运行T0 ；等待中断 ；定时到，输出取反 ；重新加载初战值
；中断返回
中断程序的主 程序和中断服 务程序的布局
定时器初始化
开定时器中断
Copyright 2006
实例二：利用方式1定时
题目：用定时器T1，使用工作方式1，在单片机的P1.0输出一个周期为2分钟、占 空比为1:1的方波信号。
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MCS-51单片机的定时器/计数器(二）
TL； 如：任务中的MOV TH0,#00H 两条指令，设定计数初
值。 MOV TL0,#00H
Copyright 2006
（3）根据需要开放定时器/计数器的中断——对IE位赋值； （4）启动定时器/计数器； 如：任务中的SETB TR0 指令 初值的计算方法 X=M-计数值 M是定时器的最大计数值。视工作方式不同而不同。
判断中 断的次 数
程
CPL P1.0
；定时到，输出取反
序
NO:RETI
；中断返回
END
注意：此程序的#20和#60这两个立即数后面没 有加H表示是十进制数。
思考：能否利用定时器来实现一个电子钟？
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测量每1秒钟之内的按键按下次数
工作方式0： 13位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的13 次方，也就是8192次。
工作方式1： 16位定时/计数方式，因此，最多可以计到2的16 次方，也就是65536次。
工作方式2和工作方式3：都是8位的定时/计数方式，因此， 最多可以计到2的8次方，也说是256次。
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；开中断 ；开T0中断 ；运行T0 ；等待中断 ；定时到，输出取反 ；重新加载初战值
；中断返回
中断程序的主 程序和中断服 务程序的布局
定时器初始化
开定时器中断
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实例二：利用方式1定时
题目：用定时器T1，使用工作方式1，在单片机的P1.0输出一个周期为2分钟、占 空比为1:1的方波信号。
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MCS-51单片机的定时器/计数器(二）
第6章 定时计数器
6.4.2 定时计数器的初始化
定时计数器的初始化编程步骤： 1）根据实际要求设置TMOD寄存器的初值； 2）根据定时时间要求或计数要求计算计数器初值，并 往THx和TLx寄存器中载入初值；
3）启动定时/计数器，即将TRX置位。
如果工作于中断方式，还需要置位EA（中断总开关） 及ETX（允许定时/计数器中断）。
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP TIMEL；TL0中断 ORG 001BH AJMP TIMEH；TH0中断
ORG 0030H MAIN：SETB P1.0 SETB P1.1 MOV TMOD，#03H MOV TL0，#9CH
6.1.2 定时/计数器的工作原理
2. 计数工作方式 设置为计数工作方式时：
★ 通过引脚T0(P3.4)、T1(P3.5)对外部脉冲信号计 数。
★ 输入脉冲信号为1至0的下降沿时，定时器加1。 在每个机器周期CPU采样T0和T1的输入电平。若 前一个机器周期采样值为高，下一个机器周期采样 值为低，则计数器加 1。
6.1.2 定时/计数器的工作原理
1. 定时工作方式 设置为定时工作方式时： ★ 计数脉冲由片内振荡器经12分频后产生。 ★ 每经过一个机器周期，定时器(T0或T1)的数 值加1直至计数满产生溢出。 如：当8051采用12MHz晶振时，每个机器周 期为1μs，计5 个机器周期即为5 μs，即定时5 μs 。
6.2.2 控制寄存器TCON(88H)
TF1 TR1 TF0 T0 请求 有/无 TR0 T0 工作 启/停 IE1 INT1 请求 有/无 IT1 IE0 IT0 T1 T1 请求 工作 有/无 启/停 INT1 INT0 INT0 方式 请求 方式 下沿/ 低 有/无 下沿/ 电平 低电平
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1、T0、T1 的方式寄存器TMOD 复位后，TMOD=00H，不可位寻址。其格式如图6-3所 示：
TMOD (89H)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
GATE
C/T
M1
M0
GATE
C/T
M1
M0
图6-3 定时器方式寄存器TMOD
GATE — — 门控位。 GATE＝1时，由外部中断引脚INT0、INT1和TR0、 TR1共同来启动定时器。 当INT0引脚为高电平时，TR0置位，启动定时器T0。 当INT1引脚为高电平时，TR1置位，启动定时器T1。 GATE＝0时，仅由TR0和TR1置位来启动定时器T0和 T1。
图6-6 TMOD各位定义及具体的意义
2、T0、T1 的控制寄存器TCON
此寄存器可以位寻址和字节寻址。
D7 D6 TR1 D5 TF0 D4 TR0 D3 IE1 D2 IT1 D1 IE0 D0 IT0
TCON (88H)
TF1
图6-3 定时器的控制寄存器
TR1(TCON.6)—T1运行控制位。 Timer Run 可通过软件置1（TR1=1）或清0（TR1=0）来启动或 关闭 T1。 在程序中用指令“SETB TR1”使TR1位置1，定时器T1便开始 计数。CLR TR1 TR0(TCON.4)—T0运行控制位。其功能和操作情况同TR1。 GATE=0时，用软件使TR1置1启动定时器1，若用软件使TR1清0， 则停止定时器1。 GATE=1时，用软件TR1置1，如果检测到引脚INT1（P3.3）输入 高电平时启动定时器1。
定时工作方式
定时器计数89C51片内振荡器输出经12分频后的脉 冲，即每个机器周期使定时器（T0或T1）的数值加1 直至计满溢出。当89C51采用12MHz晶振时，一个机 器周期为1μs，计数频率为1MHz。
计数工作方式
通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数。当 输入脉冲信号产生由1至0的下降沿时定时器的值加1。 CPU检测一个1至0的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率 为振荡频率的1/24。 为了确保某个电平在变化之前被采样一次，要求电平保持时 间至少是一个完整的机器周期。
T0(P3.4)
定时器0 定时器1
T1(P3.5)
定时器2
T2EX(P1.1 ) T2(P1.0) TH2 TL2 重装 捕获 RCAP2H RCAP2L
TH0
溢 出
TL0
TH1
溢 出
TL1
CPU
控 制
模 式
控 制
模 式
溢 出
控 制
中断 中断
模 式 T2MOD
TCON
TMOD
T2CON
图6-1 89C51定时器结构
C/T——定时或计数方式选择位 。 C/T＝0时，选择定时功能 。Timer C/T＝1时，选择计数方式。Counter 通过引脚T0（P3.4）和T1(P3.5) 对外部信 号进行计数。 在每个机器周期的S5P2期间，CPU采 样引脚的输入电平。若前一机器周期采样值 为1，下一机器周期采样值为0，则计数器增 1，此后的机器周期S3P1期间，新的计数值 装入计数器。
T0方式3时的T1
T0方式3时的T1： T1可以选择方式0、1或 2。 T1的结构如下图所示，此时计数溢出标志 位TF1及T1中断矢量(地址为001BH)已被TH0所 占用，所以T1仅能作为波特率发生器或其它不 用中断的地方。 T1串行口波特率发生器时，其计数溢出直 接送至串行口。只需设置好工作方式，串行口 波特率发生器自动开始运行。 如果要停止T1，只需编程将TMOD中T1的 M1、M0位设置为1、1即可。
6.2.2 定时器/计数器T0、T1的模式1
当TMOD中的M1＝0、M0＝1时，选择模式1。 模式1时的结构如图下图所示。 计数寄存器由16位组成：TH0的8位和TL0的8 位构成。
振荡器 12分频 C/T=0 C/T=1 T0(P3.4) TR0
＆
TL0 TH0 （8位） （8位）
TF0
中断
GATE P3.2
定时初值计算
振荡器 12分频 C/T=0 C/T=1 T0（P3.4） TR0
＆
TL0 （5位）
TH0 （8位）
TF0
中断
GATE P3.2
+
做定时器时，其定时时间的计算公式如下： 定时时间为： t=(213－T0初值)×12/fosc
最大定时时间(初值为0)为：213 ×12/fosc 定时初值为:T0初值 = 213-t×fosc/12
T0（P3.4） TR0
TL0 （5位）
TH0 （8位）
TF0
中断
＆
GATE P3.2
+
模式0结构
12分频 C/T=0 C/T=1 TL0 （8位） TH0 （8位） TF0 中断
振荡器
T0(P3.4) TR0
＆
GATE P3.2
+
模式1结构
12分频 C/T=0 C/T=1 TL0 （8位） TF0 中断
从图上可以看出，MCS-51的定时器/计数器主 要有以下部分构成： ① 两个16位的可编程定时器/计数器：T0、T1，既 可以工作在定时工作方式，也可以工作在计数工作 方式。 ② 每个定时器均有两部分构成：THx和TLx ③ 特殊功能寄存器TMOD和TCON 对T0和T1进行 控制。 ④ 引脚P3.4 、 P3.5输入计数脉冲。 ⑤ 特殊功能寄存器之间通过内部总线和控制逻辑 电路连接起来。
6.1 MCS-51单片机定时器/计数器的结 构及工作原理
主要内容
6.1.1 MCS-51单片机定时器的内部结构 6.1.2 MCS-51单片机定时器的工作原理 6.1.3 定时器/计数器内部的特殊寄存器
6.1.1 MCS-51单片机定时器的内部结构
89C52单片机内部的定时器/计数器逻辑结 构如下图所示：
6.2.4 定时器/计数器T0的模式3
TMOD中的M1＝l、M0＝1时，选定模式3。 模式3的T1：停止工作。 模式3的T0：其中的TL0为8位定时器/计数器， TH0为8位定时器，逻辑结构如下图所示。
振荡器 12分频 C/T=0 C/T=1 TL0 （8位） TF0 中断 T0（P3.4） TR0
T1(P3.5)
C/T=0
C/T=0
C/T=1
TL1 TL1 （8位）
TH1 TH1 （8位）
M1、M0 —— 工作模式选择位。 由于有M1和M0两位，可以有四种工作方式。T0有4种 工作模式，T1有3种工作模式。选择情况如表6-1所示。 定时器/计数器T1不能工作在模式3。设置T1的 M1M0=11，T1将停止工作。
表6-1 定时器/计数器的工作模式
M1 0 0 1 1 M0 0 1 0 1 工作模式 模式0 模式1 模式2 模式3 功能介绍 13位定时器/计数器 16位定时器/计数器 8位自动重置定时器/计数器 定时器0：TL0可做8位定时器/计数器，TH0为 8位定时器 定时器1：不工作。
＆
GATE P3.2
+
TH0 （8位）
图6-7 模式2的逻辑结构图
模式 2 工作特点
振荡器 12分频 C/T=0 C/T=1 TL0 （8位） TF0 中断 T0（P3.4） TR0
＆
GATE P3.2
+
TH0 （8位）
该模式的计数宽度为8位定时器/计数器。TL0 计数最大值为：28=256 在程序初始化时，TL0和TH0由软件赋予相同的初值。 当TL0计数溢出时TH0的初值送到寄存器TL0中。初 值能够自动重装。 定时初值 定时时间为：t=(28-T0初值)×12/fosc T0初值= 28-t×fosc/12
＆
GATE P3.2 振荡器 TR1 12分频
+
TH0 （8位） TF1 中断
模式3下T0逻辑结构
振荡器
12分频
C/T=0 C/T=1 TL0 （8位） TF0 中断
T0（P3.4） TR0
＆
GATE P3.2 振荡器 TR1 12分频
+
TH0 （8位） TF1 中断
T0中的TL0：占用T0的所有控制位，例如T0的GATE、 运行控制位TR0、脉冲输入引脚(P3.4)、计数溢出标志 位TF0和中断矢量(地址为000BH)等。 T0中的TH0：占用T1的控制位，包括运行控制位TR1计 数溢出标志位TF1和中断矢量(地址为001BH)等。
+
二、模式 1 工作特点
振荡器 12分频 C/T=0 C/T=1 T0(P3.4) TR0
＆
TL0 （8位）
TH0 （8位）
TF0
中断
GATE P3.2
+
1.
2. 3. 4. 5.
基本功能等同于模式0，只有计数宽度不同。C/T=1， 工作于计数方式，C/T=0时工作于定时方式。 GATE=0时系统的启动只受TR0控制。TR0=1启动。 计数最大值 216=65536 计数溢出后TL0=TH0=00H 定时初值 定时时间为：t=(216-T0初值)×12/fosc T0初值= 216-t×fosc/12
定时器功能
每个定时器都可由软件设置为定时工作方式或计
数工作方式或其他灵活多样的可控功能方式。这
些功能由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。
定时器工作不占用CPU时间，除非定时器/计数器 溢出，才能中断CPU的当前操作。
每个定时器/计数器还有四种工作模式。其中模 式0-2对T0和T1是一样的，模式3对两者不同。
12-11-6
三种方法实现定时或计数
硬件法：完全由硬件电路完成，不占用CPU 的时间。但当要求改变定时时间时只能改变 电路中的元件参数。 软件法：执行一段循环程序来进行时间延时， 优点是无额外的硬件开销，但牺牲了CPU的 时间，且不容易得到比较精确的时间。 可编程定时器/计数器：可以通过软件编程来 实现定时时间的改变，通过中断或查询来完 成定时或计数功能，当定时时间到或计数满 时置位溢出标志。 本章主要讨论第三种方式。