MCS-51单片机的定时计数器及应用.

第7章MCS-51单片机的定时/计数器及应用定时/计数器是单片机应用系统的最重要组成部分之一7.1定时/计数器及应用概述（P139）定时/计数器是单片机的一项重要技术，MCS-51有T0和T1两个定时/计数器，增强型52还有T2定时/计数器。周期是事件出现的事件间隔，用T表示。频率是1s内周期性事件重复的次数，用f表示。f=1/T1s(秒)=1000ms(毫秒)1ms(毫秒)=1000μs(微秒)1μs(微秒)=1000ns(纳秒)1ns(纳秒)=1000ps(皮秒)7.2.1定时/计数器T0和T1的主要特性（P139）•T0和T1是两个16位的可编程定时/计数器。•T0和T1的定时功能：对内部系统时钟计数定时。•T0和T1的计数功能：对外部脉冲信号计数。•T0有4种工作方式，T1有3种工作方式，可通过编程来设定工作方式。（见P141表7.1）定时/计数器T0和T1工作方式选择表。定时/计数器的工作原理•T0和T1定时/计数器的核心分别是2个16位加1计数器，当计数到最大值，并再来1个计数脉冲时产生溢出，使溢出标志位置1，产生溢出中断，通过中断处理程序完成设计目的。•也可通过查询溢出标志获知溢出，通过相应的子程序完成设计目的。11111111111110溢出位计数器到了最大值再来1个脉冲00000000000011溢出位置1可通过P3.4和P3.5对外部脉冲计数外部脉冲外部脉冲从P3.4和P3.5接入，分别由T0和T1计数。定时/计数器的结构图（P140）TH1TL1TH0TL0TCONTMOD微处理器T1(P3.5)T0(P3.4)机器周期内部总线工作方式工作方式启动启动溢出溢出定时/计数器的结构说明•TH0和TL0是定时/计数器T0计数器的高8位和低8位，TH1和TL1是定时/计数器T1计数器的高8位和低8位。•工作模式寄存器TMOD用来设置定时/计数器T0和T1的工作方式。•控制寄存器TCON用来控制T0和T1的启动和停止。•当定时/计数器用于定时，加1计数器对内部机器周期计数（1μs）计数。•当定时/计数器用于计数，加1计数器对单片机引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)上的输入脉冲计数。•无论定时，还是计数，当加1计数器由全1再加1变成全0时产生溢出，形成溢出中断。定时/计数器的初值（P140）•对于加1计数器，每来1个计数脉冲就加1，当计数器计满时，由全1再加1变成全0时产生溢出，形成溢出中断。如果要计数N达到溢出,则要先向计数器设初值X。初值X=[(最大计满值M)+1]-[计数值N]•当定时/计数器工作于R位计数方式时，其最大计数（计满）值为2R-1。•对于8位计数器，其最大计满值为28-1=255；对于16位计数器，其最大计满值为216-1=65535；对于13位计数器，其最大计满值为213-1=8191；片外输入计数脉冲频率的最大值•对于外部脉冲的计数，在每个机器周期的S5P2对引脚P3.4或P3.5上的信号采样，如果在两个相邻周期出现下降沿，则在下一个机器周期的S3P2加1计数器计数1次。因此要2个机器周期才能计数1次。也就是最少需要2μs计数1次，因此外部输入脉冲频率500KHz。S1S2S3S4S5S6S1S2S3S4S5S61个机器周期1个机器周期7.2.3定时/计数器T0和T1的相关SFR（P141）定时/计数器T0和T1的工作模式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMODb7b6b5b4b3b2b1b0T0C/T----1:计数模式，0:定时模式。M1M0----设置定时/计数器的工作方式，T0有4种工作方式，T1有3种工作方式。见P141表7.1。GATE----门控位，控制定时/计数器是否受外部中断请求信号影响。T1定时/计数器T0和T1工作方式选择M1M0方式对T0分为两个8位独立计数器；对T1设置方式3时停止工作.自动重载8位定时器/计数器16位定时器/计数器13位定时器/计数器010011001123定时器/计数器的控制寄存器TCONTF1TR1TF0TR0TE1IT1IE0IT0TCONb7b6b5b4b3b2b1b0硬件复位：0T1溢出中断：1T1中断标志位T1启停位T0中断标志位T0启停位停T1计数：0启T1计数：1硬件复位：0T0溢出中断：1停T0计数：0启T0计数：1触发标志位0：INT0电平触发1：INT0负边沿触发中断标志位0：硬件复位1：INT0上有中断触发标志位0：INT1电平触发1：INT1负边沿触发中断标志位0：硬件复位1：INT1上有中断TCON对于定时/计数器的控制（P142）•TF1----定时/计数器T1的溢出标志位，当T1计满溢出，TF1置1，中断处理后由硬件自动清零。•TR1----定时/计数器T1的启动位，TR1=1时启动，TR1=0时停止。由软件置位和清零。•TF0----定时/计数器T0的溢出标志位，功能与TF1相同。•TR0----定时/计数器T0的启动位，功能与TR1相同。7.2.4定时/计数器T0和T1的工作方式（P142）----方式0和方式1•方式0（M1M0=00）和方式1（M1M0=01）的区分只是计数的位数不同。方式0是13位，方式1是16位。方式0使用TL0（或TL1）的低5位和TH0（或TH1）的8位，TL0（或TL1）计满时向高位TH0（TH1）进位。方式1使用TL0（或TL1）的8位和TH0（或TH1）的8位，TL0（或TL1）计满时向高位TH0（TH1）进位。计数脉冲溢出计数脉冲溢出方式0和方式1的逻辑电路结构图振荡器/12TL0TH0TF0中断T0TR0GATEINT0控制T0(P3.4)----外部计数脉冲TR0----启动计数GATE----允许外部中断信号INT0进入方式0和方式1的初值•定时器和计数器的实质就是计数，当要求输入N个计数脉冲产生中断处理，要给计数器事先赋初值。•方式0的最大初值X为：X=8192-N•方式1的最大初值为：X=65536-N•方式0和方式1，给TL0TH0赋初值，当计数器计满溢出，产生溢出中断，计数脉冲仍不断的进入，此时会从全0开始计数，硬件不重载。因此如果需要重新实现N个计数时，就要用软件再重新赋初值。定时/计数器T0和T1的工作方式2（P143）----8位自动重载初值振荡器/12TL0(8位)TF0中断T0TR0GATEINT0控制TH0(8位)重载TL0（或TL1）用于计数，TH0（或TH1）用于保存初值，计满溢出时硬件自动将TH0的值重新装入TL0。自动装载的初值:X=256-N定时/计数器T0的工作方式3（P143）•方式3只能用于定时/计数器T0，将T0分为TL0和TH0两部分。•其中TL0可以作为8位定时/计数器使用，而TH0固定只能做定时器用。•使用方式3，计数器最大值和初值的设置方式与方式2完全相同。7.2.5定时/计数器T0和T1的编程（P144）•MCS-51单片机定时/计数器编程的过程：–1)选择工作方式，写入方式控制寄存器TMOD。–2)确定计数值，并求得定时/计数器的初值，写入初值寄存器。–3)开放定时/计数器的中断允许（开中断），编写中断服务程序。–4)设置控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器。–5)等待定时/计数器计数时间到（溢出），执行中断服务程序。也可采用查询溢出标志方式，但要软件清零溢出标志。定时/计数器的应用例7.1（P144）•题目：单片机的系统时钟是12MHz，用定时/计数器T0编程实现从引脚P1.0输出周期为500μs的方波。•设计：定时器对内部机器周期（1μs）计数，当定时/计数器工作在方式2（8位自动重载），最大定时时间是256μs，满足250μs的定时要求。•将T0设置为定时器方式且为方式2，对工作模式寄存器TMOD的设置是C/T=0和M1M2=10，也即00000010B（02H）。8位计数器的初值：X=256-250=6采用中断处理方式的汇编程序（P145）ORG0000HLJMPMAINORG000BH;中断处理程序CPLP1.0;翻转输出RETI;中断返回ORG0030H;主程序MAIN:MOVTMOD,#02H;定时器T0工作方式2MOVTH0,#06H;初值保存MOVTL0,#06H;赋初值SETBEA;开放总中断SETBET0;开放T0溢出中断SETBTR0;启动T0SJMP$;原地踏步END采用中断处理方式的C51程序（P145）#includereg52.h#includeintrins.hsbitSQ=P1^0;intmain(void){TMOD=0x02;//T0定时器方式2TH0=0x06;//保存初值TL0=0x06;//赋初值EA=1;//开总中断ET0=1;//开T0溢出中断TR0=1;//启动T0while(1);//原地踏步{}}voidtime0_int(void)interrupt1{//中断服务程序SQ=!SQ;//输出翻转}采用查询方式的汇编程序（P145）ORG0000HLJMPMAINORG0100H;主程序MAIN:MOVTMOD,#02H;定时器T0工作方式2MOVTH0,#06;保存初值MOVTL0,#06;赋初值SETBTR0;启动T0LOOP:JBCTF0,NEXT;查询T0计数溢出SJMPLOOP;循环NEXT:CPLP1.0;翻转输出SJMPLOOP;循环END采用查询方式的C51程序（P145）#includereg52.hsbitSQ=P1^0;intmain(void){TMOD=0x02;//T0定时器工作方式2TH0=0x06;//保存初值TL0=0x06;//赋初值TR0=1;//启动T0while(1){if(TF0)//查询T0计数溢出{TF0=0;//清零标志SQ=!SQ;//输出翻转}}}加大定时时间的设计（P145）•对于系统时钟为12MHz的MCS-51，1个机器周期就是1μs。•如果定时计数值大于256（256μs），方式2不能直接处理；如果定时计数值小于8192（8192μs），可用方式0处理；如果定时计数值小于65536（65536μs），可用方式1处理。•如果定时计数值大于65536，可用2个定时器共同处理，或1个定时器配合软件来处理。加大定时时间的例7.2（P145）•例7.2：系统时钟为12MHz，编程实现从P1.1输出周期为1s的方波。•此例要求产生500ms的周期性定时，在引脚P1.1上翻转输出。•由于定时时间较长（计数值大），用1个定时器不能直接实现，可用定时器T0产生50ms的定时，再用1个寄存器R1对50ms计数10次。•或者再用定时器T1对50ms计数10次来实现。•这里将T0设置为定时器并选用方式1（16位不自动重载），对工作模式寄存器TMOD的设置是C/T=0和M1M2=01，也即00000001B（01H）。16位计数器的初值：X=65535-50000=15536•TH0=15536/256=60,TL0=15536%256=176。加大定时时间的例7.2（P145）•例7.2：系统时钟12MHz，编程实现从P1.1输出周期为1s的方波。要求产生500ms的周期性定时，在引脚P1.1上翻转输出。•由于定时时间较长（计数值大），用1个定时器不能直接实现，可用定时器T0产生50ms的定时，再用1个寄存器R2做软件计数器对50ms计数10次。•或者再用定时器T1对50ms计数10次来实现。•这里将T0设置为定时器并选用方式1（16位不自动重载），对工作模式寄存器TMOD的设置是C/T=0和M1M2=01，也即00000001B（01H）。16位计数器的初值：X=65535-50000=15536•TH0=15536/256=60,TL0=15536%256=176。用寄存器R2做软件计数，中断处理。汇编程序。ORG0000HLJMPMAINORG000BH;T0中断入口LJMPINTT0;500msORG0100HMAIN:MOVTMOD,#01H;T0定时器工作