第7章 定时器计数器
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AT89S51单片机定时/计数器的工作由两个特殊 功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式； TCON用于控制其启动和中断申请。 一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于设置定时/计数器的 工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。字节地 址为89H，不能位寻址。其格式如下：
单片机原理及接口技术
/*给变量i赋初值*/
/*设置定时器T0为方式1*/
TH0=0xee；
TL0=0x00； P1=0x00； EA=1； ET0=1； TR0=1； while(1) ； }
/*向TH0写入初值的高8位*/
/*向TL0写入初值的低8位*/ /*P1口8只LED点亮*/ /*总中断允许*/ /*定时器T0中断允许*/ /*启动定时器T0*/ /*无穷循环，等待定时中断*/
单片机原理及接口技术
7.2.4 方式3 方式3是为了增加一个附加的8位定时器/计数器而设置的，
从而使AT89S51单片机具有3个定时器/计数器。方式3只适用
于定时器/计数器T0，定时器/计数器T1不能工作在方式3。T1 处于方式3时相当于TR1 = 0，停止计数（此时T1可用来作为串 行口波特率产生器）。
14
单片机原理及接口技术
1．工作方式3下的T0 当TMOD的低2位为11时，T0的工作方式被选为方式3，
各引脚与T0的逻辑关系如图7-8所示。
T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0，TL0使用T0的 状态控制位C/T-、GATE、TR0，而TH0被固定为一个8位定 时器（不能作为外部计数模式），并使用T1的状态控制位 TR1和TF1，同时占用T1的中断请求源TF1。
2
单片机原理及接口技术 7.1 定时/计数器的结构
一、定时/计数器的结构 定时/计数器的实质是增1计数器（16位），由高8位和低8位两个 寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作 方式和功能；TCON是控制寄存器，控制两个定时器/计数器T0、 T1的启动和停止及设置溢出标志。
单片机原理及接口技术
数器模式，实质是对脉冲信号进行计数，只是计数信号的来源不
同。计数器模式是对加在T0引脚上的外部脉冲进行计数，定时器 工作模式是对单片机的系统时钟信号片内12分频后的内部脉冲信 号计数。
单片机原理及接口技术
二、定时/计数器的工作原理
加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡
器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲
单片机原理及接口技术
二、控制寄存器TCON
TCON可位寻址，其低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4 位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：
•TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自 动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU 可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可 以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 •TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置 0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/ 计数器的启动与停止。 •TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 •TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。
源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个 脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1， 向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数 器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，
则表示计数值已满。
单片机原理及接口技术
7.1.1 定时/计数器的控制
GATE：门控位。 GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可 以启动定时/计数器工作；√ GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚 或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器 的启动条件，加上了引脚为高电平这一条件。 C/T=1为计 C/T :定时/计数模式选择位。C/T ＝0为定时模式； 数模式。 M1、M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式，由 M1M0进行设置。
单片机原理及接口技术
7.2 定时器/计数器的4种工作方式
7.2.1 方式0
方式0为13位计数器，由TLx(x=0,1)的低5位（高3位未 用）和THx的高8位组成。TLx的低5位溢出时向THx进位， THx溢出时，置位TCON中的溢出标志位TFx置“1”，向 CPU发出中断请求。
单片机原理及接口技术
采用定时器T0中断，因此需将IE寄存器中的EA、ET0位置1。
（4）启动和停止定时器T0 将定时器控制寄存器TCON中的TR0=1，则启动定时器T0； TR0=0，则停止定时器T0定时。
27
单片机原理及接口技术
参考程序如下：
#include<reg51.h>
char i=100；
void main( ) {TMOD=0x01；
方式1。
初始化程序应完成如下工作：
对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。 中断方式时，则对IE赋值，开放中断。 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。
单片机原理及接口技术
7.4.1 P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。 【例7-1】在AT89S51单片机的P1口上接有8只LED（电路见图
X=2 -N
单片机原理及接口技术
7.2.2 方式1
方式1的计数位数是16位，由TLx作为低8位、THx 作为高8位，组成了16位加1计数器 。
计数个数与计数初值的关系为：
X=216 -N
单片机原理及接口技术
7.2.3 方式2 方式2为自动恢复初值的8位计数方式。
计数个数与计数初值的关系为： X=28 -N 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
图7-11 T0工作在方式3时T1为方式2的工作示意 图
单片机原理及接口技术
7.3 对外部输入的计数信号的要求 当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自 外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变 （即负跳变）时，计数器值增1。每个机器周期的S5P2 期间，都对外部输入引脚T0或T1进行采样。如在第一个 机器周期中采得的值为1，而在下一个机器周期中采得的 值为0，则在紧跟着的再下一个机器周期S3P1期间，计 数器加1。
单片机原理及接口技术
C/T-=0，T1(或T0)为定时器工作模式，计数脉冲来自系统时钟； C/T-=1， T1(或T0)为计数器工作模式，计数脉冲来自外部输入脉 冲。 •设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个 机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。 定时时间t等于计数值N乘以机器周期Tcy。 •计数模式时，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器 的计数值。 •定时器模式时:t＝N*Tcy=N*12/fosc •计数模式时：计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。计数初值计 13 算的公式为：
第 7章
AT89S51单片机的 定时器/计数器
1
单片机原理及接口技术
本章内容
AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功能 定时器/计数器的C51编程及应用实例
学习要求：
重点掌握： AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功 能，两种工作模式和4种工作方式及相关的两个特殊功能寄 存器TMOD和TCON各位的定义及其编程 熟练掌握：定时器/计数器的C51编程。
门控位GATE具有特殊的作用。
（1）GATE=0时，A点（见图6-4）电位恒为1，B点电位仅取决于 TRx状态。TRx = 1，B点为高电平，控制端控制电子开关闭合，允 许T1（或T0）对脉冲计数。TRx = 0，B点为低电平，电子开关断 开，禁止T1（或T0）计数。
（2）GATE=1时，B点电位由INTX-（x = 0，1）的输入电平和 TRx的状态两个条件来定。当TRx=1，且INTX-=1时，B点才为1， 控制端控制电子开关闭合，允许T1（或T0）计数。故这种情况下 计数器是否计数是由TRx和INTX-两个条件来共同控制。
X=2 -N
单片机原理及接口技术
（2）计算定时器T0的计数初值
设定时时间5ms（即5000µs），设定时器T0的计数初值为X，假设晶振的频
率为11.0592MHz，则定时时间为：定时时间t=(216−X)12/晶振频率
则5000=(216 −X)12/11.0592
得：X = 60928，转换成16进制后为：0xee00，其中0xee装入TH0， 0x00装入TL0。 （3）设置IE寄存器
15
单片机原理及接口技术
图7-8 定时器/计数器T0方式3的逻辑结构框图
16
单片机原理及接口技术
（1）T1工作在方式0
T1的控制字中M1、M0 = 00时，T1工作在方式0，工作示意图 如图7-9所示。
图7-9 T0工作在方式3时T1为方式0的工作示意图
17
单片机原理及接口技术
（2）T1工作在方式1 当T1的控制字中M1、M0 = 01时，T1工作在方式1，工作示意图
28
单片机百度文库理及接口技术
/*以下为定时器T0的中断服务程序*/ void T0_int(void) interrupt 1
{TH0=0xee；
TL0=0x00； i--； if(i<=0) {P1=~P1；
AT89S51的定时器/计数器结构如上图所示，T0由特殊功能寄存器 TH0、TL0构成，T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成。
T0 和T1都具有定时器和计数器两种工作模式，4种工作方式
（方式0~3）。属于增1计数器。
特殊功能寄存器TMOD用于选择T0、T1的工作模式和工作方式。 特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时 包含了T0、T1的状态。T0、 T1不论是工作在定时器模式还是计
单片机原理及接口技术
由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因 此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。
图7-12 对外部计数输入信号的要求
21
单片机原理及接口技术
例： 选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为？ 如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为？
TMOD寄存器应初始化为0x01。
24
单片机原理及接口技术
图7-13 方式1定时中断控制LED闪亮 25
单片机原理及接口技术
•设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个 机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。 定时时间t等于计数值N乘以机器周期Tcy。 •计数模式时，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器 的计数值。 •定时器模式时:t＝N*Tcy=N*12/fosc •计数模式时：计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。计数初值计 13 算的公式为：
如图7-10所示。
图7-10 T0工作在方式3时T1为方式1的工作示意图
18
单片机原理及接口技术
（3）T1工作在方式2 当T1的控制字中M1、M0 = 10时，T1的工作方式为方式2，
工作示意图如图7-11所示。
（4）T1设置在方式3。 当T0设置在方式3时，再把T1也设置成方式3，此时T1停止 计数。 19
7-13）。下面采用定时器T0的方式1的定时中断方式，使P1口外接
的8只LED每0.5s闪亮一次。 （1）设置TMOD寄存器 定时器T0工作在方式1，应使TMOD寄存器的M1、M0=01；应设 置C/T-=0，为定时器工作模式；对T0的运行控制仅由TR0来控制，
应使GATE=0。定时器T1不使用，各相关位均设为0。所以，
提示：外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的 1/24
250kHz 的外部脉冲； 500kHz的外部脉冲
22
单片机原理及接口技术
7.4 定时器/计数器的编程和应用
在4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，只是计数器的计数 位数不同。方式0为13位计数器，方式1为16位计数器。由于方式0 计数初值计算复杂，所以在实际应用中，一般不用方式0，而采用
单片机原理及接口技术
/*给变量i赋初值*/
/*设置定时器T0为方式1*/
TH0=0xee；
TL0=0x00； P1=0x00； EA=1； ET0=1； TR0=1； while(1) ； }
/*向TH0写入初值的高8位*/
/*向TL0写入初值的低8位*/ /*P1口8只LED点亮*/ /*总中断允许*/ /*定时器T0中断允许*/ /*启动定时器T0*/ /*无穷循环，等待定时中断*/
单片机原理及接口技术
7.2.4 方式3 方式3是为了增加一个附加的8位定时器/计数器而设置的，
从而使AT89S51单片机具有3个定时器/计数器。方式3只适用
于定时器/计数器T0，定时器/计数器T1不能工作在方式3。T1 处于方式3时相当于TR1 = 0，停止计数（此时T1可用来作为串 行口波特率产生器）。
14
单片机原理及接口技术
1．工作方式3下的T0 当TMOD的低2位为11时，T0的工作方式被选为方式3，
各引脚与T0的逻辑关系如图7-8所示。
T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0，TL0使用T0的 状态控制位C/T-、GATE、TR0，而TH0被固定为一个8位定 时器（不能作为外部计数模式），并使用T1的状态控制位 TR1和TF1，同时占用T1的中断请求源TF1。
2
单片机原理及接口技术 7.1 定时/计数器的结构
一、定时/计数器的结构 定时/计数器的实质是增1计数器（16位），由高8位和低8位两个 寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作 方式和功能；TCON是控制寄存器，控制两个定时器/计数器T0、 T1的启动和停止及设置溢出标志。
单片机原理及接口技术
数器模式，实质是对脉冲信号进行计数，只是计数信号的来源不
同。计数器模式是对加在T0引脚上的外部脉冲进行计数，定时器 工作模式是对单片机的系统时钟信号片内12分频后的内部脉冲信 号计数。
单片机原理及接口技术
二、定时/计数器的工作原理
加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡
器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲
单片机原理及接口技术
二、控制寄存器TCON
TCON可位寻址，其低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4 位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。其格式如下：
•TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自 动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU 可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试的标志。TF1也可 以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。 •TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置 0时，T1停止工作。TR1由软件置1或清0。所以，用软件可控制定时/ 计数器的启动与停止。 •TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。 •TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。
源。每来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个 脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1， 向CPU发出中断请求（定时/计数器中断允许时）。如果定时/计数 器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，
则表示计数值已满。
单片机原理及接口技术
7.1.1 定时/计数器的控制
GATE：门控位。 GATE＝0时，只要用软件使TCON中的TR0或TR1为1，就可 以启动定时/计数器工作；√ GATA＝1时，要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚 或也为高电平时，才能启动定时/计数器工作。即此时定时器 的启动条件，加上了引脚为高电平这一条件。 C/T=1为计 C/T :定时/计数模式选择位。C/T ＝0为定时模式； 数模式。 M1、M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式，由 M1M0进行设置。
单片机原理及接口技术
7.2 定时器/计数器的4种工作方式
7.2.1 方式0
方式0为13位计数器，由TLx(x=0,1)的低5位（高3位未 用）和THx的高8位组成。TLx的低5位溢出时向THx进位， THx溢出时，置位TCON中的溢出标志位TFx置“1”，向 CPU发出中断请求。
单片机原理及接口技术
采用定时器T0中断，因此需将IE寄存器中的EA、ET0位置1。
（4）启动和停止定时器T0 将定时器控制寄存器TCON中的TR0=1，则启动定时器T0； TR0=0，则停止定时器T0定时。
27
单片机原理及接口技术
参考程序如下：
#include<reg51.h>
char i=100；
void main( ) {TMOD=0x01；
方式1。
初始化程序应完成如下工作：
对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方式。 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。 中断方式时，则对IE赋值，开放中断。 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。
单片机原理及接口技术
7.4.1 P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。 【例7-1】在AT89S51单片机的P1口上接有8只LED（电路见图
X=2 -N
单片机原理及接口技术
7.2.2 方式1
方式1的计数位数是16位，由TLx作为低8位、THx 作为高8位，组成了16位加1计数器 。
计数个数与计数初值的关系为：
X=216 -N
单片机原理及接口技术
7.2.3 方式2 方式2为自动恢复初值的8位计数方式。
计数个数与计数初值的关系为： X=28 -N 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。
图7-11 T0工作在方式3时T1为方式2的工作示意 图
单片机原理及接口技术
7.3 对外部输入的计数信号的要求 当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自 外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变 （即负跳变）时，计数器值增1。每个机器周期的S5P2 期间，都对外部输入引脚T0或T1进行采样。如在第一个 机器周期中采得的值为1，而在下一个机器周期中采得的 值为0，则在紧跟着的再下一个机器周期S3P1期间，计 数器加1。
单片机原理及接口技术
C/T-=0，T1(或T0)为定时器工作模式，计数脉冲来自系统时钟； C/T-=1， T1(或T0)为计数器工作模式，计数脉冲来自外部输入脉 冲。 •设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个 机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。 定时时间t等于计数值N乘以机器周期Tcy。 •计数模式时，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器 的计数值。 •定时器模式时:t＝N*Tcy=N*12/fosc •计数模式时：计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。计数初值计 13 算的公式为：
第 7章
AT89S51单片机的 定时器/计数器
1
单片机原理及接口技术
本章内容
AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功能 定时器/计数器的C51编程及应用实例
学习要求：
重点掌握： AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功 能，两种工作模式和4种工作方式及相关的两个特殊功能寄 存器TMOD和TCON各位的定义及其编程 熟练掌握：定时器/计数器的C51编程。
门控位GATE具有特殊的作用。
（1）GATE=0时，A点（见图6-4）电位恒为1，B点电位仅取决于 TRx状态。TRx = 1，B点为高电平，控制端控制电子开关闭合，允 许T1（或T0）对脉冲计数。TRx = 0，B点为低电平，电子开关断 开，禁止T1（或T0）计数。
（2）GATE=1时，B点电位由INTX-（x = 0，1）的输入电平和 TRx的状态两个条件来定。当TRx=1，且INTX-=1时，B点才为1， 控制端控制电子开关闭合，允许T1（或T0）计数。故这种情况下 计数器是否计数是由TRx和INTX-两个条件来共同控制。
X=2 -N
单片机原理及接口技术
（2）计算定时器T0的计数初值
设定时时间5ms（即5000µs），设定时器T0的计数初值为X，假设晶振的频
率为11.0592MHz，则定时时间为：定时时间t=(216−X)12/晶振频率
则5000=(216 −X)12/11.0592
得：X = 60928，转换成16进制后为：0xee00，其中0xee装入TH0， 0x00装入TL0。 （3）设置IE寄存器
15
单片机原理及接口技术
图7-8 定时器/计数器T0方式3的逻辑结构框图
16
单片机原理及接口技术
（1）T1工作在方式0
T1的控制字中M1、M0 = 00时，T1工作在方式0，工作示意图 如图7-9所示。
图7-9 T0工作在方式3时T1为方式0的工作示意图
17
单片机原理及接口技术
（2）T1工作在方式1 当T1的控制字中M1、M0 = 01时，T1工作在方式1，工作示意图
28
单片机百度文库理及接口技术
/*以下为定时器T0的中断服务程序*/ void T0_int(void) interrupt 1
{TH0=0xee；
TL0=0x00； i--； if(i<=0) {P1=~P1；
AT89S51的定时器/计数器结构如上图所示，T0由特殊功能寄存器 TH0、TL0构成，T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成。
T0 和T1都具有定时器和计数器两种工作模式，4种工作方式
（方式0~3）。属于增1计数器。
特殊功能寄存器TMOD用于选择T0、T1的工作模式和工作方式。 特殊功能寄存器TCON用于控制T0、T1的启动和停止计数，同时 包含了T0、T1的状态。T0、 T1不论是工作在定时器模式还是计
单片机原理及接口技术
由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因 此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。
图7-12 对外部计数输入信号的要求
21
单片机原理及接口技术
例： 选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为？ 如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为？
TMOD寄存器应初始化为0x01。
24
单片机原理及接口技术
图7-13 方式1定时中断控制LED闪亮 25
单片机原理及接口技术
•设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个 机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。 定时时间t等于计数值N乘以机器周期Tcy。 •计数模式时，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器 的计数值。 •定时器模式时:t＝N*Tcy=N*12/fosc •计数模式时：计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。计数初值计 13 算的公式为：
如图7-10所示。
图7-10 T0工作在方式3时T1为方式1的工作示意图
18
单片机原理及接口技术
（3）T1工作在方式2 当T1的控制字中M1、M0 = 10时，T1的工作方式为方式2，
工作示意图如图7-11所示。
（4）T1设置在方式3。 当T0设置在方式3时，再把T1也设置成方式3，此时T1停止 计数。 19
7-13）。下面采用定时器T0的方式1的定时中断方式，使P1口外接
的8只LED每0.5s闪亮一次。 （1）设置TMOD寄存器 定时器T0工作在方式1，应使TMOD寄存器的M1、M0=01；应设 置C/T-=0，为定时器工作模式；对T0的运行控制仅由TR0来控制，
应使GATE=0。定时器T1不使用，各相关位均设为0。所以，
提示：外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的 1/24
250kHz 的外部脉冲； 500kHz的外部脉冲
22
单片机原理及接口技术
7.4 定时器/计数器的编程和应用
在4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，只是计数器的计数 位数不同。方式0为13位计数器，方式1为16位计数器。由于方式0 计数初值计算复杂，所以在实际应用中，一般不用方式0，而采用