第六章 定时器及应用

定时器的4种模式及应用



每种工作模式对应的最大计数值 模式0 ：13位计数器 213=8192 模式1 ：16位计数器 216=65536 模式2 ：8位计数器 28=256 模式3 ：8位计数器 28=256 定时初值： 对机器周期进行计数。T：定时时间，X：初值，N：计数器位数， fosc：系统时钟频率 (2N-X) ×12/fosc=T X=2N-fosc/12×T 计数初值： 对外部脉冲计数，计数值根据要求确定。N：计数器位数，X：初值， 则： X=2N-计数值

程序清单：
START：MOV TMOD，#06H；T0模式2，计数 MOV TH0，#0FFH；计数初值 MOV TL0，#0FFH CLR P1.1；P1.1初态为0 SETB TR0 LOOP： JBC TF0，LP1；检测外部信号负跳变 SJMP LOOP； LP1： CLR TR0；关定时器 MOV TMOD，#02H；T0改变为定时200us ，模式2 MOV TH0，#156；定时的计数初值 MOV TL0 ，#156 SETB P1.1；P1.1输出1 CLR P1.0； P1.0输出0 SETB TR0；启动定时
第六章 定时器及应用

§6.1 定时器概述
§6.2 定时器的控制 §6.3 定时器的四种模式及应用 §6.4 思考题与习题
定时器概述

实现定时或计数，通常采用以下三种方法： 1、硬件法 硬件定时功能完全由硬件电路完成，不占用CPU时间。但 当要求改变定时时间时，只能通过改变电路中的元件参数来 实现，很不灵活 2、软件法 软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。优点是无 需额外的硬件开销，时间比较准确，但牺牲了CPU的时间。 3、可编程定时器/计数器 8051内部提供了2个可编程的定时器/计数器T0、T1，它 们可以用于定时或对外部脉冲计数，还可以作为串行口的波 特率发生器。定时器达到预定定时时间或计数满时，给出溢 出标志，还可以发出内部中断
8051定时/计数器逻辑结构
T0、T1的内部结构框图
定时器/计数器0、1的初始化编程
定时器的控制

工作模式寄存器TMOD


GATE=1，T0、T1的启动由INTi引脚和TRi位共同控制。只有INTi引脚为高电 平时，TRi置“1”才能启动定时/计数器。 GATE=0，T0、T1由软件设置TRi来控制启动。TRi=1，启动；TRi=0，停止
定时器概述




组成：6个SFR寄存器，包括TMOD、TCON、TH0和 TL0、TH1和TL1。 定时/计数器的核心：一个加1计数器，完成加1计数功 能。 定时功能：若是对单片机内部的机器周期进行计数， 从而得到定时时间，这就是定时功能。每个机器周期 计数器加1 计数功能：若是对单片机的T0、T1引脚输入信号进行 计数，即计数功能，当外部输入信号出现下降沿时， 计数器加1。 定时功能和计数功能的设定和控制都是通过软件来设 定的。
定时/计数器工作模式3

在T0模式3时，T1仍可设置为方式0～2。由于 TR1和TF1被T0的TH0占用，计数器开关K已 被接通，此时仅用T1的C/T控制T1运行。计数 器溢出时，只能将输出送入串行口或用于不需 要中断的场合。 在一般情况下，当T1用作串行口波特率发生器 时，T0才设置为工作模式3。此时，常把定时 器T1设置为模式2，用作波特率发生器。
定时器/计数器的工作方式

TMOD用于控制T0和T1的工作方式，低4位用于控制T0， 高4位用于控制T1 M1M0：工作方式控制位，对应的工作方式如下图：

控制寄存器TCON


TCON用于控制定时/计数器的启、停、溢出标志和外部中断信号 触发方式。 TFi：T0、T1溢出位。当计数溢出时，由硬件自动使TFi置1，并 向CPU申请中断，中断响应后硬件自动清0。TFi也可作为程序查 询的标志位，在查询方式下由软件清0。 TRi：T0、T1运行控制位。TRi=1，启动计数，TRi=0，停止计 数
② 设置工作模式寄存器TMOD TMOD=0001 0000B=10H ③ 启动定时计数器
模式1举例
ORG 2000H MOV TMOD，#10H SETB TR1 LOOP：MOV TH1，#0D8H MOV TL1，#0F0H JNB TF1，$ CLR TF1 CPL P1.1 SJMP LOOP END
采用定时器溢出中断方式的程序 ORG 0000H ； 主程序 RESET: AJMP MAIN ； 跳过中断服务程序区 ORG 000BH ；定时器T0中断矢量 AJMP PE ；转入中断服务程序 ORG 0030H MAIN： MOV TMOD,#00H；设置T0为模式0 MOV TL0，#0CH；计数初值写入 MOV TH0，#0F0H SETB EA ；CPU开中断 SETB ET0 ；T0中断允许 SETB TR0 ；启动定时 HERE：SJMP HERE ；等待中断 ORG 0120H ；中断服务程序 PE: MOV TL0，#0C0H；重装计数初值 MOV TH0，#0F0H CPL P1.0 ；P1.0取反 RETI ；中断返回
测试脉宽举例
MOV TMOD，#09H；T0定时，模式1 MOV TH0，#00H；T0计数初值0000H MOV TL0，#00H MOV R0，#20H；RAM的地址指针 LOOP1：JB P3.2，LOOP1；等待INT0变低 SETB TR0；启动T0准备计数 LOOP2：JNB P3.2，LOOP2；等待INT0变高 LOOP3：JB P3.2，LOOP3 ；等待INT0再次变低 CLR TR0；INT0变低停止计数 MOV @R0，TL0；存入计数值 INC R0 MOV @R0，TH0
；中断服务程序入口
TMOD,#60H ；设置T1为模式2,外部计数方式 TL1Байду номын сангаас#9CH ；T1计数器初值 TH1,#9CH IE，#88H ; 定时器开中断 TR1 ；启动T1计数 HERE ；等待中断
工作模式2举例

例2、由P3.4引脚(T0)输入一低频脉冲信号，要求P3.4每 发生一次负跳变时，P1.0输出一个200us的同步负脉冲， 同时P1.1输出一个400us的同步正脉冲。已知晶振频率为 6MHz，初态为P1.0为高，P1.1为低。
思路：外部信号由T1（P3.5）引脚输入，每发生一次 负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器发生溢出中 断，中断服务程序将P1.0取反一次 T1的计数初值： X= 28 －100=156=9CH，因此，TH1=TL1=9CH TMOD=0110 0000B=60H
工作模式2举例
程序清单： ORG LJMP ORG CPL RETI MAIN： MOV MOV MOV MOV SETB HERE： SJMP 0000H MAIN 001BH P1.0

思路：T0工作于模式2，外部事件计数方式，初值为FFH(一次计数就产 生中断)，查询TF0，为1后改为200us定时，设置P1.0和P1.1状态。第一 次200us 定时完成，设置P1.0和P1.1状态，继续第二次200us定时，第二 次定时完成，设置P1.0和P1.1状态，恢复初值FFH，循环。即：反复改 变计数值。
定时/计数器工作模式2

模式2是能自动重装计数初值的8位计数器。低8位作计数 器使用，高8位保存计数初值 定时方式计数初值：X=28-T×fosc/12 计数方式计数初值：X=28-计数值
工作模式2举例

例1、利用定时器T1的模式2对外部信号计数。 要求每计满100次，将 P1.0端取反。
定时/计数器工作模式1

模式1是16位定时/计数器，与模式0的区别是计数器的长 度。比模式0常用。 定时时间T： T=(216-X) ×12/fosc =(216-X) ×机器周期 计数初值：X=216-计数值
模式1举例

例：用定时器T1产生一个50Hz的方波，由P1.1输 出，采用查询的方式进行控制，设晶体频率为 12MHz。 ① 确定计数初值 方波周期T=20ms，用T1定时10ms，P1.1取反输 出，计数初值X：T =(216-X) ×12/fosc =10 ×10-3
LOOP1：JBC TF0，LP2；第1个200us到否 SJMP LOOP1；未到等待 LP2： SETB P1.0 ；到了恢复P1.0 LOOP2： JBC TF0，LP3；第2个200us到否 SJMP LOOP2 LP3： CLR P1.1 CLR TR0；关定时器 AJMP START
定时/计数器工作模式3
LOOP： AJMP LOOP；等待中断 PIP0 ： MOV TL0，#9CH；T0中断处理程序 CPL P1.0 RETI PIT1： MOV TH0，#38H；T1中断处理程序 CPL P1.1 RETI
利用GATE测试外部输入脉冲宽度


GATE=0时，定时器的启动只受TRi位控制 GATE=1时，定时器的启动受TRi位和外部中 断信号INTi的共同控制。只有当INTi引脚为1， 同时TRi=1时才能启动计数； INTi引脚为0时 停止计数。 换个角度看，当GATE=1时，定时器实际记录 的时间就是相应INTi引脚上高电平的持续时间。 通过反相器，则可测得相应引脚的低电平的持 续时间。两个时间之和即为该引脚上输入波形 的周期，其倒数为输入波形的频率，还可算出 占空比等参数。
ORG 2000H START：AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PIT0；转入T0中断处理入口 ORG 001BH AJMP PIT1；转入T1中断处理入口 ORG 2100H MAIN： MOV SP，#60H MOV TMOD，#03H；模式3 MOV TL0，#9CH；定时200us初值 MOV TH0，#38H；定时400us初值 MOV TCON，#50H；启动TL0，TH0计数 MOV IE，#8AH，开T0、T1中断
定时器/计数器工作模式0



模式0为13位计数器 定时时间T： T=(213-X) ×12/fosc=(213-X) ×机器周期 计数初值：X=213-计数值
振荡器 ÷12
Tcy S2 C/T=0 S1 T1引脚 TR1 C/T=1
TL1 低5位 TH1 8位
TF1
中断
…
&
GATE 1 ≥1

采用查询TF0状态方式：
ORG 2000H MOV TMOD，#00H；写入方式控制字 MOV TL0，#0CH；计数初值写入 MOV TH0，#0F0H SETB TR0；启动T0 LOOP：JBC TF0，PE；TF0=1溢出转移PE，清TF0 AJMP LOOP；未溢出 PE： MOV TL0，#0C0H；重装计数初值 MOV TH0，#0F0H CPL P1.0 AJMP LOOP END
INT1引脚
工作模式0举例

例：应用定时器T0产生1ms定时，并使P1.0输出周期为 2ms的方波，已知晶振频率为6MHz 初值X： (213-X) ×12/(6×106)=1×10-3 X=7692=1E0CH,二进制表示为X=0001 1110 0000 1100 TH0=0F0H(高8位)，TL0=0CH(低5位)

T0模式3结构图
T0模式3下，T1结构
工作模式3举例



例：应用T0模式3，分别设定200us和400us定时， 并使P1.0和P1.1分别产生周期为400us和800us 方波，已知晶振频率为6MHz，采用中断方式。 200us计数初值： (28-X) ×2×10-6=200×10-6，X=156=9CH 400us计数初值： (28-X) ×2×10-6=400×10-6，X=56=38H
利用GATE测试外部输入脉冲宽度

测试原理(以T0为例，GATE=1，TR0=1)
测试脉宽举例


例：利用T0门控位GATE来测试由INT0(P3.2) 引脚输入的正脉冲宽度，已知晶振为12MHz， 所测得的高8位值存入片内RAM的21H单元， 低8位值存入片内20H单元中。 思路：采用T0工作模式1(16位计数)， GATE=1，TR0=1，初值为0000H



模式3下，T0和T1的结构、功能不同 T0模式3： TL0和TH0分成两个互相独立的8位计数器。 其中TL0用原T0的各控制位、引脚和中断 源， 即GATE0、TR0、TF0和T0引脚、INT0引脚 TH0只有内部定时，占用定时器T1的TR1和 TF1 T1无模式3： 将T1设置为方式3 ，会使T1立即停止计数。