51单片机定时器

THx 作为常数缓冲器，当 TLx 计数溢出时，在置“ 1 ”溢出标志 TFx 的同时，还自动的将 THx 中的初值送至 TLx ，使 TLx从初值开 始重新计数。定时器/计数器的方式2工作过程如图 (x=0, 1) 。
29
5.3 定时器的工作方式——方式2
优点：
方式0和方式1用于循环重复定时或计数 时，在每次计数器挤满溢出后，计数器 复0。若要进行新一轮的计数，就得重 新装入计数初值。这样一来不仅造成编 程麻烦，而且影响定时精度。而方式2 具有初值自动装入的功能，避免了这个 缺点，可实现精确的定时。
定时器/计数器及其应用
定时器/计数器及其应用

定时器/计数器的应用场合: 定时或延时控制、对外部事件的检测、计数 等；
MCS-51系列8031、8051单片机有两个 16位定时器/计数器（即T0和T1）； 8032、8052单片机有3个16位定时器/计 数器（即T0、 T1和T2）；


2
定时器/计数器及其应用
计数
THx
TLx
TFx
Tx TRx
控制信号K “1”启动，计数器运行； “0”停止，计数器停止；

定时器/计数器原理框图 INTx 当控制信号 C/T = 0 定时器工作在定时方式；加1计数器对脉冲f 进行计数，每来一个脉冲，计数器加1，直到计时器计满溢出； 因为 f f 0 /12 ，即一个计数脉冲的周期就是一个机器周期；计数 器计数的是机器周期脉冲个数。从而实现定时。
(2) 当GATE=1时， “与门”的输出信号K由INTx输入 电平和TRx位的状态一起决定(即此时K=TRx·INTx)，
当且仅当TRx=1且INTx=1(高电平)时，计数启动； 否则，计数停止。
返回
27
5.3 定时器的工作方式——方式1
5.3.2 方式1
M1、M0=01，为16位的计数器，除位数外，其他与方式0相同。
T0分成两个8位计数器，T1停止计数。
17
5.2.2 控制寄存器TCON
低4位与外部中断有关，后面介绍。高4位的功能如下: (1) TF1、TF0 —计数溢出标志位 定时器T0或T1计数溢出时，由硬件自动将此位置“1”； TFx可以由程序查询，也是定时中断的请求源； (2) TR1、TR0 —计数运行控制位 TRx=1: 启动定时器/计数器工作 TRx=0: 停止定时器/计数器工作
25
5.3 定时器的工作方式——方式0

当C/T=0时，为定时工作模式，开关接到振荡器 的12分频器输出上，计数器对机器周期脉冲计数。 其定时时间为： (213-初值)×振荡周期×12
例如：若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间 为(213-0)×(1/12)×12us=8.191ms

当C/T=1时，为计数工作模式，开关与外部引脚 T1(P3.5)接通，计数器对来自外部引脚的输入脉 冲计数。当外部信号发生负跳变时计数器加1。
（4）对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，启动定时/计数
器，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行计 数或开始定时。
20
5.2.3 定时/计数器的初始化
初值计算：
设计数器的最大值为M，则置入的初值X为： 计数方式：X=M-计数值 定时方式：由(M-X)T=定时值,得X=M-定时值/T T为计数周期，是单片机的机器周期。
16



5.2.1 工作方式控制寄存器TMOD
(3) M1、M0计数器模式和定时器模式选择位 (2)8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。 (4) C/T* — — 工作方式选择位 TMOD无位地址，不能位寻址。 工 (1)M1 定时器模式。 作 方 式 GATE — (5) 0: M0 门控位 复位时，TMOD所有位均为“0”。 0 0 方式0，13位定时器/计数器。 0: 计数器模式。 1: 以TRX (X=0,1) 来启动定时器/计数器运行。 0 1 方式1，16位定时器/计数器。 1: 用外中断引脚 (INT0*或INT1*) 上的高电平和 1 0 方式2，8位常数自动重新装载 TRX来启 动定时器/计数器运行。 1 1 方式3，仅适用于T0，
（模式0: M为213，模式1: M为216，模式2和3: M为28）
例如：机器周期为1μs 时， 若工作在模式0，则最大定时值为:213×1μs =8.192ms 若工作在模式1,则最大定时值为: 216×1μs =65.536ms
21
第5章 定时器/计数器及其应用
5.3 定时器的工作方式
22

8位计数器TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、 INT0，它既可以工作在定时方式，也可以工作在计数方式。 8位定时器TH0被固定为一个8位定时器(不能作外部计数模 式) ，并使用定时器T1的状态控制位TR1，同时占用定时器 T1的中断请求源TF1。此时，定时器TH0的启动或停止只受 TR1控制。 TR1=1时，启动TH0的计数； TR1=0时，停止TH0的计数

其定时时间为： (216-初值)×振荡周期×12 例如：若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为 (216-0)×(1/12)×12us=65.536ms
28
5.3 定时器的工作方式——方式2
5.3.3 方式2
M1、M0=10 ，为自动恢复初值的8位计数器，等效框图如 下: TLx作为8位计数器，THx作为重置初值的缓冲器。
5.3 定时器的工作方式
MCS-51的定时器T0有4种工作方式：
即：方式0，方式1，方式2，方式3。
MCS-51的定时器T1有3种工作方式：
即：方式0，方式1，方式2。
23
5.3 定时器的工作方式——方式0
5.2.1 方式0
M1、M0设置为00 ，为13位计数器，以T1为例， 其框图如下:


所谓计数器就是对外部输入脉冲的计数； 所谓定时器也是对脉冲进行计数完成的，计 数的是MCS-51内部产生的标准脉冲，通过 计数脉冲个数实现定时。 所以，定时器和计数器本质上是一致的，在 以后的叙述中将定时器/计数器笼统称为定 时器。
3
4
第5章 定时器/计数器及其应用



5.1 定时器的结构及工作原理 5.2 定时器的TMOD和TCON寄存器 5.3 定时器的工作方式
计数脉 冲输入
加1计数器
24
5.3 定时器的工作方式——方式0
TH1
D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5
TL1
× × ×
D4 D3 D2 D1 D0
在这种方式下，16位寄存器TH1和TL1只用13位，
由TH1的8位和TL1的低5位组成。TL1的高3位不定。 当TL1的低5位计数溢出时，向TH1进位。而TH1计 数溢出时，则向中断标志位TF1进位（即硬件将TF1 置1），并请求中断。 可通过查询TF1是否置“1”或考察中断是否发生来 判定定时器T1的操作完成与否。
12
5.1 定时器的结构及工作原理

定时/计数器对输入信号的要求
1.
外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如 选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。
输入信号的高、低电平至少要分别保持一个机器周期。 如图所示，图中Tcy为机器周期。
2.
13
5.1 定时器的结构及工作原理

当控制信号 C/T = 1 定时器工作在计数方式；加1计数器对来自输 入引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)的外信号脉冲进行计数，每来一个 脉冲，计数器加1，直到计时器计满溢出；
9
TCON（88H）

控制信号K可以控制计数器的“启动”和“停止”，
K = TRx(INTx + GATE)
10
5.1 定时器的结构及工作原理
指令周期 S1 S2 机器周期 S3 S4 S5 S6 S1 S2 机器周期 S4 S3 S5 S6 P P P P XTAL2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 1 P2 P1 P2 1 P2 1 P2 1 P2 P1 P2 P1 P2 (OSC) 振荡周期 状态周期

缺点：
只有8位计数器，定时时间短、计数范 围小。其定时时间为： (28-初值)×振荡周期×12
若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为 (28-0)×(1/12)×12us=0.256ms
方式2工作过程图 (x=0, 1) 。
30
5.3 定时器的工作方式——方式3
5.3.4 方式3 只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3。 如果将T1置为方式3，则相当于TR1=0，停止计数 (此时T1 可用来作串行口波特率产生器) 。 1. 工作方式3下的T0 T0在方式3时被拆成两个独立的8位计数器：TH0和TL0。

可编程定时器的工作方式、启动、停止、溢出标 志、计数器等都是可编程的——通过设置寄存器 TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1和TL1 实现。
当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后， 定时器就按被设定好的工作方式独立工作，不再 占用CPU，只有在计数器计满溢出时才向CPU申 请中断，占用CPU。 由此可见，定时器是单片机中工作效率高且应用 灵活的部件。
(2) 定时器工作模式
也是通过计数实现的。计数脉冲来自内部时钟脉冲，每个机器周期 计数值增1，每个机器周期=12个振荡周期，因此计数频率为振荡频 率的1/12。所以定时时间=计数值×机器周期。
4种工作方式 (方式0-方式3) 。
8
5.1 定时器的结构及工作原理
f0
f f 0 /12
加1计数器 定时
14


第5章 定时器/计数器及其应用
5.2 定时器的TMOD和TCON 寄存器
15
5.2 定时器的TMOD和TCON寄存器

8051单片机定时器主要有几个特殊功能寄存器组 成： TMOD,TCON,TH0,TL0,TH1,TL1。 TMOD：设置定时器的工作方式； TCON：控制定时器的启动和停止； TH0和TL0 ：存放定时器T0的初值或计数结果； TH0存放高8位，TL0 存放低8位； TH1和TL1 ：存放定时器T1的初值或计数结果； TH1存放高8位，TL1 存放低8位；
7
8051




5.1 定时器的结构及工作原理

两个可编程的定时器/计数器T1、T0。 每个定时器内部结构实际上就是一个可编程的加法计数器， 由编程来设置它工作在定时状态还是计数状态。
两种工作模式: (1) 计数器工作模式
就是对外部事件进行计数。计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0 （P3.4)或T1(P3.5)。当输入信号发生由1至0的负跳变(下降沿)时， 计数器（TH0，TL0或TH1，TL1）的值增1。计数的最高频率一般为 振荡频率的1/24。Why?
26
5.3 定时器的工作方式——方式0

GATE控制定时器Tx(T1或T0)的条件：
(1) 当GATE=0时，“或门”输出恒为1，“与门”的输 出信号K由TRx决定(即此时K=TRx)，定时器不受INTx 输入电平的影响，由TRx直接控制定时器的启动和停止。 TRx=1；计数启动； TRx=0；计数停止；
在每个机器周期的S5P2期间采样检测引脚输入电平。 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。 新的计数值在检测到输入引脚电平发生“1”到“0”的负 跳变（下降沿）后，于下一个机器周期的S3P1期间装入计 数器中。


由于CPU需要两个机器周期来识别一个“1”到“0”的跳变 信号，所以最高的计数频率为振荡周期的1/24。
18
5.2.3 定时/计数器的初始化
MCS-51单片机的定时器/计数器是可编程的，但在进行定 时或计数之前要对程序进行初始化，具体步骤如下： （1）对TMOD赋值，以确定定时器的工作模式； （2）置定时/计数器初值，直接将初值写入寄存器的TH0、 TL0或TH1、TL1； （3）根据需要，对IE置初值，开放定时器中断；

5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4
方式0 方式1 方式2 方式3

5.4 定时器的编程和应用
5
Βιβλιοθήκη Baidu
第5章 定时器/计数器及其应用
5.1 定时器的结构及工作原理
6
5.1 定时器的结构及工作原理
内 部 结定 构时 框器 图

组成：两个16位的定时器T0和T1，以及他们的工作方式寄存器 TMOD和控制寄存器TCON等组成。内部通过总线与CPU相连。 定时器T0和T1各由两个8位特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、 TL1构成。 工作方式寄存器TMOD：用于设置定时器的工作模式和工作方式； 控制寄存器TCON：用于启动和停止定时器的计数，并控制定时器 的状态； 单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。