认识单片机的定时器计数器

void main(void) { TMOD=0x01;
TH0=-25000/256; TL0=-25000%256; TR0=1; ET0=1; EA=1; while(1); } void timer0(void) interrupt 1 { TH0=-25000/256;
TL0=-25000%256; P10=~P10; }
根据定时时间T，及公式（1）、（2）分别可以求出初 值N为：
方式1： N=216-T×fosc/12
（3）
方式2、方式3 ：N=28-T×fosc/12 （4）
如果fosc=12MHZ,以上公式可简化为
方式1： N=216-T
方式2、方式3 ：N=28-T
例如：系统的时钟频率是12MHz，在方式1下，如果希望定时 器/计数器T0的定时时间T为10ms，则初值N =216-T=6553610000=55536
任务一、认识单片机的定时器/计数器
一、定时器/计数器及其应用 在单片机应用系统中，定时或计数是必不可少的。例如： 测量一个脉冲信号的频率、周期，或者统计一段时间里 电机转动了多少圈等。常用的定时方法有：
1、软件定时 软件定时是依靠执行一段程序来实现的，这段程序本身 没有具体的意义，通过选择恰当的指令及循环次数实现 所需的定时，由于执行每条指令都需一定的时间，执行 这段程序所需总的时间就是定时时间。 软件定时的特点是无需硬件电路，但定时期间CPU被占 用，增加了CPU的开销，因此定时时间不宜过长，而且 定时期间如果发生中断，定时时间就会出现误差。
led=_crol_(led,1); 满10次变量led左移1位送P0口
P0=led;
}
}
[案例3] 用定时器的计数方式实现外部中断。如图 所示，P0口控制8只发光管轮流点亮，发光管点 亮时间为500ms，单脉冲电路控制发光管的移动 方向，按下单脉冲按钮，发光管左移，再按下发 光管右移 。
5 6
4 2
由于重新赋值是硬件自动进行的，所以避免了重新赋值 的时间不一，所以方式2可以用于精确定时。
4、方式3
T1经常用于串行口的波特率发生器,为了让系 统中保持两个计数器，可以让T0工作在方式3， 这时T0被分成两个8位计数器，分别位于TH0和 TL0中，其中TL0使用T0的中断、启动控制资源， 而TH0则借用T1的中断、启动控制资源，而且 TH0只能工作在定时方式下，不能工作在计数 方式下。
（一）定时器/计数器概述
在51系列单片机中有两个16位的加法计数器， 分别叫做T0和T1。在计数脉冲的作用下，其计数 值不断加1，在此过程中，计数器可能产生溢出， 产生溢出后，可以向CPU发出中断请求。
如果计数脉冲来自系统时钟，称之为“定 时器”，每个机器周期计数器加1；
如果计数脉冲来自外部电路，称之为“计 数器”
//CPU开中断
while (1);
}
void time0(void) interrupt 1 { TH0=-50000/256;
定时器T0中断服务程序 重新装入时间常数
TL0=-50000%256;
每中断一次，计数器加1
count++; if(count==10)
10次中断为0.5秒
{ count=0;
2、定时方式寄存器TMOD
当GATE=0时， 只要TR0=1，与 门的输出就为1， 计数开始。
如果GATE为1， 只有TR0=1，并 且/INT0=1时， 才允许计数。
定时方式/计数 方式的选择控制 位。为0，选定 时方式，计数脉
冲来自系统时钟 的12分频；为 1， 选计数方式，计
数脉冲来自外部 电路
D8
R8 470R
设计思想：
当定时器/计数器工作于计数方式2时，如果将计数器 的初值设置为全1，只要在计数输入端（T0或T1）送入 一个计数脉冲，就可使计数器产生溢出中断。
如果将外部中断请求作为计数脉冲输入，就可利用计 数中断的名义去完成外部中断服务。
当应用中外部中断请求较多时，而单片机内部的定时定时器的计数输入端T1扩展为 外部中断请求输入，来控制发光管的移动方向。
uchar count=0;
//50ms定时中断次数计数器
void main(void)
{ led=0xfe;
TMOD=0x01;
//T0工作于方式1
TH0=-50000/256; //定时时间为50ms
TL0=-50000%256;
ET0=1;
//允许T0中断
TR0=1;
//启动T0定时
EA=1;
TH0=-10000/256； //取-N的高8位
TL0=-10000%256； //取-N的低8位 例如：设系统的时钟频率是12MHz，定时器工作于方式2，定 时时间200us。
根据前面分析，N=-T=-200，可直接用以下语句实现：
TH0=-200；
TL0=-200；
任务二、定时器应用
[案例1] 设时钟频率fosc=12MHz，用定时器T0在 P1.0脚产生频率为20Hz的方波。 设计思想：在使用定时器/计数器时，首先应根据要 求对工作方式进行初始化，然后计算出初始值。初始 化的步骤通常是：
如何将55536给两个8位寄存器TH0、TL0赋值呢？可将十进 制数55536转换成四位十六进制数，将高2位送TH0，低2位送 TL0。
更简单的方法是：对于16位计数器来讲， 216等效为0，对于 8位计数器，28等效为0，这样公式（3）、（4） 可简化为 N=-T，直接用下面两条语句就可以完成计数器初值的设置：
具体方法：
1、初始化定时器/计数器T1计数工作方式2，即每 次溢出中断后能自动装入计数初值。
2、计数器TH1、TL1的初值预置为0FFH。
3、程序中设置一个位变量，每当计数器T1产生溢 出中断时求反，发光管左移还是右移取决于该 变量是0还是1 。
void main(void)
{ DIR=0; led=0xfe; TMOD=0x61; TH0=-50000/256; TL0=-50000%256; TH1=0xff; TL1=0xff; ET0=1; ET1=1; TR0=1; TR1=1; EA=1; while (1); }
选择定时/ 计数器的工
作方式，
M1M0= 00，方式0 01，方式1 10，方式2 11，方式3
C/T=0，选择定时方式
定时器溢出 时，TF0置1
C/T=1，选择计数方式
GATE=0时，由TR0控制计数器启停 GATE=1时，由TR0和INT0一同控制启停
TR0=1时， 启动定时器
三、T0、T1的工作方式
8051
P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
D1
R1 4 7 0 R VCC
D2
R2 470R
D3
R3 470R
D4
R4 470R
D5
R5 470R
D6
R6 470R
D7
R7 470R
D8
R8 470R
设计思想
我们可将P0口的初值设置为0xFE，对应于发光 管D1亮，每隔500ms将P0的值循环左移一位， 这一周期性的定时作业用T0来完成。
当时钟频率为12MHZ时，在定时器的4种工作方式 中，方式1的最大溢出时间最长，但即使在方式1， 最大的溢出时间也只有65.536ms，所以我们不能在 每次中断时都执行上述移位操作。可以这样处理： 将定时器T0的溢出时间设定为50ms，累计满10次 中断正好500ms，才允许程序执行1次移位动作。
主函数
2、硬件定时 硬件定时通常由小规模集成电路555外加电阻、电容构 成，电路简单，不占CPU资源，但定时时间的调节不够 灵活方便。
3、可编程定时器定时
这种定时方法是通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。 通过程序来设置计数初值，改变计数初值也就改变了定 时时间，使用起来非常灵活。由于定时器可以与CPU并 行工作，因此不影响CPU的效率，且定时时间精确。
（1）向TMOD寄存器写入工作方式控制字。 （2）将计数器的初值写入TH0、TL0/TH1、TL1。 （3）启动定时器/计数器：将TR0/TR1置1。 （4）如果采用中断方式，还应将ET0/ET1、EA置1。
本题中，方波的频率为20HZ，对应的周期为 50ms，如果将定时时间设置为25ms，每隔 25ms将P1.0脚取反即可产生如图3-3所示的方波。 因为定时时间为25ms，如果采用方式2或方式3， 其定时的最大时间不超过256us，因此选方式1比 较恰当，根据前面的分析，计数器初值N=25000。本例题是定时而非计数，且无需/INT0脚 参与启停ˉ控制，故C/T=0，GATE为0，这样 TMOD取0x01。
一旦计数 器产生溢 出，TF0 变为1 ， 向CPU发 出中断请 求
二、定时器/计数器的控制寄存器 1、定时器控制寄存器TCON
TF0/TF1：定时 器/计数器T1和 T0的溢出中断标 志。为1，表示定 时器/计数器的计 数值已由全1变为 全0，正向CPU发 中断请求。
TR0/TR1：定 时器/计数器T0 和T1的启停控 制位：为0时， 定时器/计数器 停止工作；为1 时，启动定时 器/计数器工作。
（四）时间常数的计算
如果单片机需要进行周期性的工作，就应该让 定时器/计数器T0或T1工作在定时方式，并且给 T0或T1赋以一个初始计数值，在T0或T1被启动后， 每个机器周期使计数器中的计数值加1，计数器产 生溢出后，将再次给计数器赋值（该值被称为时 间常数）。
显然计数器溢出时间（又称定时时间）与时间 常数直接相关：时间常数越大，定时时间就越短； 时间常数越小，定时时间就越长。同时系统时钟 的频率也直接影响定时时间的长短，时钟的频率 越高，定时时间越短；时钟的频率越低，定时时 间越长。
3 1
P0.0
74LS00
PL T1
P0.1
U1B
U1A
P0.2 P0.0
8051
P0.4
R12 4 .7 K
P LU SE
R11 4.7K
VCC
P0.5 P0.6 P0.7
D1
R1 470R VCC
D2
R2 470R
D3
R3 470R
D4
R4 470R
D5
R5 470R
D6
R6 470R
D7
R7 470R
设系统时钟的频率为fosc，计数器的初始值为N，定时 器工作于方式1，则定时时间： T=（216-N）×12/fosc (1)
如果定时器工作于方式2或方式3，定时时间为： T=（28-N）×12/fosc (2)
当初始值N=0时，如果fosc=12MHZ，最大定时时间为：
方式1为： Tmax=216×12/fosc=65536us=65.536ms 方式2、方式3为：Tmax=28×12/fosc=256us
T0工作于定时方式1 定时时间为25ms 启动定时器T0 允许定时器T0中断 单片机开中断
定时器T0中断服务程序 重新装入时间常数
P1.0求反
[案例2] 如图所示，P0口接8只发光二极管，编程 使发光管轮流点亮，点亮时间为500ms，要求使 用定时器T0来控制，设晶振为12MHz。
P0.0 P0.1 P0.2 P0.0
1、方式0
方式0的计数器由13位构成，其中高8位在TH 中，低5位在TL中。当计数器产生溢出时，TF位 被置1，向CPU发出中断请求。在方式0下，计 数器产生溢出时，不能进行初始计数值的自动 重装（有关自动重装的问题参见方式2），所以 方式0不能用于精确定时。
方式0的所有功能都可以用方式1代替，方式0 的存在，是因为兼容早期的MCS-48单片机的原 因，所以一般不使用方式0。
T0为定时方式0,T1为计数方式2 定时时间为50ms T1的初值为0xff
允许T0、T1中断 启动T0定时 启动T1计数 CPU开中断
void time0(void) interrupt 1 { TH0=-50000/256;
2、方式1
方式1与方式0工作形态基本相同，只是方式1 的计数器由16位构成，其中高8位在TH中，低8 位在TL中，当计数器产生溢出时，TF位被置1， 向CPU发出中断请求。在方式1下，计数器产生 溢出时，也不能进行初始计数值的自动重装,所 以方式1也不能用于精确定时。
3、方式2
方式2是可以自动重装的工作方式：初始化时一般将8 位计数初值同时放入TH、TL中，其中，TH存放的是初 值的备份，TL用来计数，当8位计数器TL产生溢出时， 除了可以向CPU发中断请求外，单片机的硬件部分还立 即把TH中的备份送入TL中。