51单片机内部定时器计数器

个数。 假定红灯亮时停止统计, 红灯灭时才在上次统计结果
的基础上继续统计, 试用单片机定时器 /计数器T1的方式 1完 成该项产品的计数任务。
第6章 MCS - 51单片机内部定时器/计数器及串行接口
图 6.7 硬件原理图
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(1) 初始化: TMOD=11010000B=0D0H （GATE=1, C/T=1, M0M1=01） TCON=00H (2) T1在方式1时, 溢出产生中断, 且计数器回零, 故在中 断服务程序中, 需用R0计数中断次数, 以保护累积计数结果。
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M1 M0：四种工作方式的选择位 表 6.1 工作方式选择表
M1 M0 方式 0 0 1 0 1 0 0 1 2 说 明 13 位定时器(TH的 8 位和TL的低 5 位） 16 位定时器/计数器 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, T1 在方式 3 时停止工作
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二、 方式 1应用 方式 1 与方式 0 基本相同, 只是方式 1 改用了 16 位计数 器。 要求定时周期较长时, 13 位计数器不够用, 可改用 16 位 计数器。
例 2 已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送,
产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品
方式0的计数长度M为2的13次方。 初值也是13位二进制数，但要注意是高8位赋值 给TH0，低5位前面补足 3 个 0 凑成 8 位赋给TL0。 例如，如要求计数值为1000，则初值为 x＝M－1000＝8192－1000 ＝1C18H＝1 1100 000 1 1000B 则赋初值时，TH0＝0E0H，TL0＝18H。
一、 定时器/计数器的方式寄存器TMOD
8位分为两组，高四位控制T1，低4位控制T0。
图 6.2 TMOD各位定义
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对TMOD的各个位的说明： GATE位：门控位。GATE＝1时，T0、T1是否计数要受 到外部引脚输入电平的控制，INT0引脚控制T0，INT1引 脚控制T1。可用于测量在INT0和INT1引脚出现的正脉冲 的宽度。若GATE＝0，即不使能门控功能，定时计数器 的运行不受外部输入引脚INT0、INT1的控制。
TH0就没有那么多“资源”可利用了，只能作为简单的定
时器使用，而且由于定时/计数器0的控制位已被TL0占用， 因此只能借用定时/计数器1的控制位TR1和TF1，也就是 以计数溢出去置位TF1，TR1则负责控制TH0定时的启动 和停止。
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由于TL0既能作定时器也能作计数器使用，而 TH0只能作定时器使用而不能作计数器使用，因此在 方式3模式下，定时/计数器0可以构成二个定时器或 者一个定时器和一个计数器。
加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出， 该信号使TCON的某位（TF0或TF1位）置一，作为定时 器/计数器的溢出中断标志。
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图 6.1 定时器/计数器结构框图
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6.2 方式和控制寄存器
载工作方式。
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在这种工作方式中，16位计数器分为两部分，
即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化
时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出 时，不再象方式0和方式1那样需要“人工干预”，由
软件重新赋值，而是由预置寄存器TH以硬件方法自
在工业检测、控制中，很多场合都要用到计数或者定 时功能。例如对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、 作串行口的波特率发声器等。MCS－51单片机内部有两个 可编程的定时器/计数器，以满足这方面的需要。它们具 有 两种工作模数（计数器模式、 定时器模式）和四种工 作方式（ 方式0、方式1、方式2、方式3），其控制字均 在相应的特殊功能寄存器（SFR）中，通过对它的SFR的 编程，可以方便的选择工作模数和工作方式。
动给计数器TL0重新加载。
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四、 方式 3
图 6.6 方式 3（两个 8 位独立计数器）
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在工作方式3模式下，定时/计数器0被拆成两个独立 的8位计数器TL0和TH0。其中TL0既可以作计数器使用， 也可以作为定时器使用，定时/计数器0的各控制位和引脚 信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。
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三、方式 2
图 6.5 方式 2（初始常数自动重装载）
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工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，
计数器为全0，因而循环定时或循环计数应用时就存在
反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同 时也会影响计时精度。 工作方式2就针对这个问题而设置，它具有自动重 装载功能，即自动加载计数初值，所以也称为自动重加
SETB TR0 ; 启动T0
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SETB ET0 ; 开T0中断
SETB EA ; 开总允许中断 MAIN: AJMP MAIN ; 主程序 T0INT: CPL P1.0 MOV TL0, ＃0CH MOV TH0, ＃0F0H RETI
TR1、TR0 分别是定时器 /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。
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6.3 工作方式
一、 方式 0
图6.3 方式 0（13位计数器）
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MOV TCON, ＃00H MOV TMOD, ＃0D0H MOV TH1, ＃00H
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MOV TL1, ＃00H MOV R0, ＃00H ; 清中断次数计数单元 MOV P3, ＃28H; 设置P3.5第二功能 SETB TR1 ; 启动T1 SETB ET1; 开T1中断 SETB EA ; 开总中断 MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 调显示子程序
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二、 方式1
图 6.4 方式 1（16位计数器）
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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。
程序清单如下: ORG 0000H ORG 000BH AJMP TOINT ; T0中断入口 ORG 0030H START: MOV SP, ＃60H; 初始化程序 MOV TH0, ＃0F0H ; T0赋初值 MOV TL0, ＃0CH MOV TMOD, ＃00H
AJMP START; 复位入口
定时状态: X=M－定时时间/T
而 T=12÷晶振频率
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二、 定时器/计数器控制寄存器TCON
TF1
TR1
TF0
TR0
IE1 IT1
IE0
IT0
TF0、TF1分别是定时器/计数器T0、 T1 的溢出标志位, 加法计数器计满溢出时置 1, 申请中断, 在中断响应后自动复 0。TF产生的中断申请是否被接受, 还需要由中断是否开放 来决定。
1
1
3
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定时器初值的确定： 加法计数器是计满溢出时才申请中断, 所以在给定时器/ 计数器赋初值时, 不能直接输入所需的计数值, 而应输入的 是计数器计数的最大值与这一计数值的差值, 设最大值为 M, 计数值为 N, 初值为 X, 则 X的计算方法如下: 计数状态: X=M－N
TH0=0F0H, TL0=0CH
TMOD初始化: TMOD=00000000B=00H
（GATE=0, C/T=0, M1=0, M0=0）
TCON初始化: 启动TR0=1
IE初始化: 开放中断EA=1, 定时器T0 中断允许ET0=1
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如果定时/计数器0工作于工作方式3，那么定时/
计数器1的工作方式就不可避免受到一定的限制，因 为自己的一些控制位已被定时/计数器借用，只能工 作在方式0、方式1或方式2下，如果设置T1工作在方 式3，则T1停止工作，相当于其他方式时令TR1＝0。
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第6章 51单片机内部定时器/计数器 及串行接口
6.1 定时器/计数器的结构及工作原理
6.2 方式和控制寄存器
6.3 工作方式 6.4 定时器/计数器应用举例 6.5 51单片机的串行接口 6.6 串行口的应用
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在方式0下，T0和T1工作在13位的定时/计数 器方式，由TH的高 8 位和TL的低 5 位组成。 当T0的13位计数器加到全部为 1 以后，再加
1就产生溢出，这时置TCON的TF0为 1 ，同时把
计数器全部变 0 ，然后从 0 开始继续计数。
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C/T位：计数器模式和定时器模式的选择位。 C/T＝0，为定时器模式，内部计数器对晶振脉冲12分频 后的脉冲计数，该脉冲周期等于机器周期，所以可以理 解为对机器周期进行计数。从计数值可以求得计数的时 间，所以称为定时器模式。 C/T＝1，为计数器模式，计数器对外部输入引脚T0 （P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数，允许 的最高计数频率为晶振频率的1/24。
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(3) 启动T1计数, 开T1中断。 程序清单如下:
ORG 0000H

AJMP START ; 复位入口 ORG 001BH AJMP T1INT ; T1中断入口 ORG 0100H
START: MOV SP, ＃60H ; 初始化程序
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:
N= 1 ms÷2 μs = 500
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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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 位TH0 的初值, 则 T0 的初值调整为
6.4 定时器/计数器应用举例
一、 方式 0 的应用 例 1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振 频率为 6 MHz。 选用定时器 /计数器T0 作定时器, 输出为P1.0 引脚, 2 ms 的方波可由间隔 1 ms的高低电平相间而成, 因而只要每隔 1 ms对 P1.0 取反一次即可得到这个方波。
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6.1 定时器/计数器的结构及工作原理
定时器/计数器： Timer/Counter
本质上都是加法计数器，当对固定周期的脉冲信号 计数时是定时器，对脉冲长度不确定的信号计数时是计 数器。 每接收到一个计数脉冲，加法计数器的值就加一， 当计满时发生溢出，并从0开始继续计数。