MCS-51单片机定时器计数器 第四章

1第5章MCS-51单片机定时器/计数器主要内容定时/计数器的工作原理模式定时/计数器的工作方式定时/计数器的应用2（1）定时器/计数器的概念定时器计数器定时/计数器内部计数器外部计数器（2）MCS-51的定时器/计数器简介2个16位的定时/计数器，有多种工作方式。定时/计数器工作在定时模式时，计数脉冲信号来自单片机的内部，计数速率是晶振频率的1/12，当计数器启动后，每个机器周期计数器自动加1。定时/计数器工作在计数模式时，计数器对外部脉冲进行计数，计数器计P3.4(T0脚）P3.5(T1脚）负跳变次数。每产生一次负跳变，计数器自动加1。5.1概述3单片机内部总线TH1TL1TH0TL0TCONTMOD单片机CPU定时/计数器T1定时/计数器T0溢出溢出方式方式启动启动溢出中断请求T1外部计数脉冲T0外部计数脉冲P3.4P3.5MCS-51定时器/计数器的逻辑结构5.1概述4GATEM0C/TM1M0GATEC/TM1D0D1D2D3D4D5D6D7定时/计数器工作方式定时器和计数器模式选择门控位定时/计数器T0定时/计数器T1定时/计数器工作方式定时器和计数器模式选择门控位5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制（一）定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD，89H）5定时器和计数器模式选择位＝0，定时器模式，每一个机器周期计数器自动加1。＝1，计数器模式，在单片机T0引脚上每发生一次负跳变，计数器自动加1。GATE＝0，定时/计数器工作不受外部控制。GATE＝1，定时/计数器T0的起停受INT0引脚的控制。TMOD各位的定义（以定时器/计数器T0为例）M0M1说明00013位定时器/计数器，由TL0低五位和TH0高八位组成工作方式01116位定时器/计数器，由TL0低八位和TH0高八位组成1028位定时器/计数器，由TL0低八位组成113TL0低八位和TH0高八位分别位8位定时器/计数器5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制（一）定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD，89H）TC/TC/5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制（一）定时/计数器的工作方式寄存器（TMOD，89H）6TF1TF0IE1TR1IT0IT1IE0TR0定时器/计数器1的溢出标志TCOND0D1D2D3D4D5D6D7定时器/计数器0的起停控制位定时器/计数器1的起停控制位定时器/计数器0的溢出标志TR0=1启动定时/计数器T0TR0=0定时/计数器T0停止计数TR1=1启动定时/计数器T1TR1=0定时/计数器T1停止计数5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制（二）定时/计数器控制寄存器（TCON）控制定时/计数器的起停，反映定时/计数器是否计满。7（二）定时/计数器控制寄存器（TCON）单片机复位时，特殊功能寄存器TCON被清0。TFx（x=0,1）和TRx（x=0,1）由软件方法置1或清0。既可按单元操作的方式，也可以按位操作方式。如启动定时/计数器T0和T1，清除溢出标志位TF0和TF1操作如下：SETBTR0SETBTR1CLRTF0CLRTF1或：MOVTCON,#01010000B5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制8注意：使用定时器/计数器时应注意以下几个方面：（1）MCS－51的定时器/计数器为加1计数器。（2）定时器/计数器T1的工作方式没有方式3，如果设置它为方式3（M1M0=11），定时器/计数器T1停止工作。（3）一般情况下，定时器/计数器T1溢出后，TF1自动置1，可以以此为判断标志，检测定时或计数是否完成，但在定时器/计数器T0设置为方式3时，TF1为1时意味着8位计数器TH0溢出，TF0为1表示8位计数器TL0溢出。（4）在计数器模式时，计数脉冲的频率不高于振荡器频率的1/24.5.2定时器/计数器的工作方式选择及控制（二）定时/计数器控制寄存器（TCON）95.3.1方式05.3定时器/计数器的工作方式及工作原理定时器／计数器T0工作方式0的逻辑结构计数器的低五位计数器的高八位TH0TL010当GATE=0时，只要TR0为1，TL0及TH0组成的13位计数器就开始计数；当GATE=1时，仅当TR0为1，且引脚输入信号状态为1时，13位计数器开始计数。计数器开始工作时，当13位计数器从初始值开始加1计数，当13位计数器各位全1以后，再计数1次，计数器就产生溢出，则TF0位由硬件自动置1，同时把计数器清0。在方式0下，计数器计数范围是1～8192（2^13）。定时时间范围为1～8192个机器周期。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.1方式011在工程设计时，我们经常碰到的是这样的问题：要求在计数次或者定时（延时）秒后，再进行下一步的动作。如果采用定时/计数器实现，最直接的方法是让定时/计数器计数次或者定时秒后溢出，溢出标志TF0（或TF1）为我们提供了测试判断条件。然而，计数器只有在计满后才会溢出，上述问题转换为在某个初始值的基础上再计N次或再定时t秒使定时/计数器溢出。因此，求初始值是解决上述问题的关键。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.1方式012（1）计数器工作模式计数N次，要求计数器溢出，设初始值为，则：，那么，预先给计数器装入初始值，当计数器计数次后，溢出标志TF0为1。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.1方式0X132NXNX132NX132N13（2）定时器模式定时td，要求计数器溢出。首先计算定时td需要多少个机器周期，即：设初始值为X，则：，预先给计数器装入初始值，当计数器计个机器周期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。N2X13132NXMTNdt5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.1方式014定时器／计数器T0工作方式1的逻辑结构5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.2方式115当GATE=0时，只要TR0为1，TL0及TH0组成的16位计数器就开始计数；当GATE=1时，仅当TR0为1，且引脚输入信号状态为1时，16位计数器开始计数。计数器开始工作时，当16位计数器从初始值开始加1计数，当16位计数器各位全1以后，再计1次，计数器就产生溢出，则硬件自动把TF0位置1，同时把计数器清0。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.2方式116（1）计数器工作模式计数N次，要求计数器溢出，设初始值为X，则：，那么，预先给计数器装入初始值，当计数器计数N次后，溢出标志TF0为1。162NXNX162NX1625.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.2方式117（2）定时器工作模式定时td秒，要求计数器溢出。首先计算定时td需要多少个机器周期才能实现，即：设初始值为X，则：，那么，。预先给计数器装入初始值，当计数器计N个机器周期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。方式1时，定时/计数器的最大计数次数为65536（初始值为0），最大定时时间为65536TM（初始值为0）。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.2方式1MdTtNNX162162NXNX16218定时器／计数器0在工作方式2的逻辑结构5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.3方式219当GATE=0时，只要TR0为1，计数器TL0开始计数；当GATE=1时，仅当TR0为1，且引脚输入信号状态为1时，计数器TL0开始计数。计数器开始工作时，当8位计数器TL0从初始值开始加1计数，当计数器各位全“1”以后，再计1次，计数器产生溢出，则TF0位由硬件自动置1，同时把TH0的内容装载到TL0。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.3方式220（1）计数器工作模式计数N次，要求计数器溢出，设初始值为X，则：，那么，预先给计数器装入初始值，当计数器计数N次后，溢出标志TF0为1。82NXNX82NX825.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.3方式221（2）定时器工作模式定时td秒，要求计数器溢出。首先计算定时td需要多少个机器周期才能实现，即：。设初始值为X，则：，那么，。预先给计数器装入初始值，当计数器计N个机器周期后，溢出标志TF0为1，定时时间到。方式2时，定时/计数器的最大计数次数为256（初始值为0），最大定时时间为256TM（初始值为0）。MdTtN82NXNX82NX825.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.3方式222当M1M0设置为11时，定时/计数器T0的工作方式为方式3。只有定时/计数器T0有方式3，定时/计数器T1没有工作方式3，如果把T1设置为方式3，计数器将停止工作。在工作方式3下，定时器/计数器T0被拆分成2个独立的8位计数器TL0和TH0。5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.4方式3235.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.4方式3TL0定时/计数器逻辑结构定时器/计数器T0工作方式3的逻辑结构24TH0定时/计数器逻辑结构定时器/计数器T0工作方式3的逻辑结构5.3定时器/计数器的工作方式及工作原理5.3.4方式3255.4.1定时器／计数器初始化定时/计数器的初始化包括设置工作方式、计数器或定时器模式、计算计数初始值、启动定时/计数器、设置中断控制位等。定时和计数可以采用查询方式和中断方式实现。5.4定时器/计数器的编程应用举例26（一）采用查询方式实现定时和计数（1）确定工作方式、计数器或定时器模式及启动控制方式，构造方式控制码并写入特殊功能寄存器TMOD：MOVTMOD,#控制码。（2）计算定时器或计数器的计数初始值，根据工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。（3）启动定时/计数器：SETBTRx，x=0,1。定时/计数器开始工作，通过查询TFx是否为1来判断定时或计数是否达到要求。5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.1定时器／计数器初始化27（二）采用中断方式实现定时和计数（1）确定工作方式、计数器或定时器模式及启动控制方式，构造控制码并写入特殊功能寄存器TMOD。（2）计算定时器或计数器的计数初始值，根据工作方式把初始值送人TH0、TL0或TH1、TL1。（3）开放CPU中断，允许定时/计数器溢出中断CPU的工作：对IE寄存器编程。（4）启动定时/计数器：SETBTRx，x=0,1。当计数器溢出时，定时或计数达到要求，CPU响应中断，程序转移到相应的中断处理程序入口处。5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.1定时器／计数器初始化28定时/计数器有多种工作方式，每一种工作方式都能提供定时和计数功能，我们在应用中如何选择合适的工作方式呢？（1）掌握每种工作方式下定时/计数器的工作原理和特点。（2）了解每种工作方式下定时/计数器的最大计数次数和最大定时时间。5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.2定时器／计数器应用2913位定时/计数器（方式0）最大计数次数为8192，当晶振频率为12MHz时，最大定时时间为8.192ms。16位定时/计数器（方式1）最大计数次数为65536，当晶振频率为12MHz时，最大定时时间为65.536ms。8位定时/计数器（方式2和方式3）最大计数次数为256，当晶振频率为12MHz时，最大定时时间为0.256ms。5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.2定时器／计数器应用30（一）方式0的应用5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.2定时器／计数器应用8051P1.0T1KA光电传感器产品传送带VccDKV24VDC顶推气缸电磁阀线圈控制系统原理31（一）方式0的应用例1：已知某生产线传送带上产品单向传送到包装机，传送带上的产品之间有间隔，使用光电开关检测的产品个数，每计数到12个产品时，由气缸驱动的顶推装置把这批产品推入包装机包装，顶推装置的顶推气缸动作响应时间为50ms。系统采用单片机控制，采用定时/计数器实现产品计数。5.4定时器/计数器的编程应用举例5.4.2定时器／计数器应用32解：（1）计数采