单片机(c语言版)定时器计数器

第6章AT89S51单片机的定时器/计数器1内容概要：介绍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，以及与其相关的两个特殊功能寄存器TMOD和TCON各位的定义及其编程，最后介绍定时器/计数器的C51编程及应用实例。6.1定时器/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位THX（X=0或1）和低8位TLX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T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TH1TL1TH0TL0T1方式T0方式T1引脚T0引脚机器周期脉冲内部总线TMODTCON外部中断相关位TF1TR1TF0TR0外部脉冲3图6-1AT89S51单片机的定时器/计数器结构框图6.1.1工作方式控制寄存器TMODAT89S51定时器工作方式寄存器TMOD用于选择工作模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址。8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE—门控位GATE=0时，仅由运行控制位TRx(x=0,1)来控制定时器运行GATE=1时，用外中断引脚INT0*（或INT1*）上的电平与运行控制位TRx共同控制定时器运行。4图6-2寄存器TMOD格式（2）M1、M0—工作方式选择位M1、M0的4种编码，对应于4种工作方式的选择。（3）C/T*—计数器模式和定时器模式选择位C/T*=0，为定时器工作模式，对单片机的晶体振荡器12分频后的脉冲进行计数。C/T*=1，为计数器工作模式，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。56.1.2定时器/计数器控制寄存器TCONTCON字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H～8FH。（1）TF1、TF0—计数溢出标志位。当计数器计数溢出时，该位置“1”。使用查询方式时，应注意查询有效后，使用软件及时将该位清“0”。使用中断方式时，中断请求标志位在进入中断服务程序后由硬件自动清“0”。（2）TR1、TR0—计数运行控制位。TR1位（或TR0位）=1，启动定时器工作。TR1位（或TR0位）=0，停止定时器工作。该位可由软件置“1”或清“0”。6图6-3TCON格式6.2定时器/计数器的4种工作方式6.2.1方式0——M1M0=00方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。7TF1TR1TF0TR0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M01&≥110T0引脚INT0引脚00机器周期TH0TL08位5位溢出TCONTMODD0D7D7D0申请中断1图6-4定时器/计数器方式0逻辑结构框图C/T*位决定定时器/计数器的两种工作模式（1）C/T*=0，T1（或T0）为定时器工作模式，把时钟振荡器12分频后的脉冲作为计数信号。（2）C/T*=1，T1（或T0）为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4（或P3.5）引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。9GATE位决定定时器的运行控制取决于TRx一个条件，还是取决于TRx和INTX*(x=0,1)引脚状态这两个条件。（1）GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启。与门输出1时，控制开关接通，计数开始；（2）GATE=1时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。定时器模式时有:N＝t/Tcy计数初值计算的公式为：13X=2-N6.2.2方式1——M1M0=01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。TF1TR1TF0TR0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M01&≥110T0引脚INT0引脚10机器周期TH0TL08位8位溢出TCONTMODD0D7D7D0申请中断16X=2-N计数个数与计数初值的关系为：8X=2-N6.2.3方式2——M1M0=10方式2为自动重装初值的8位计数方式。工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。TF1TR1TF0TR0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M01&≥110T0引脚INT0引脚10机器周期TH0TL08位溢出TCONTMODD0D7D7D0申请中断计数个数与计数初值的关系为：工作过程TF1TR1TF0TR0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M01&≥110T0引脚INT0引脚11机器周期TH0TL08位溢出TCONTMODD0D7D0申请中断机器周期8位申请中断溢出T0分成两个8位定时/计数器TL0和TH0；TL0：既可计数也可定时，是一个8位定时/计数器。占用了T0所有控制位：C/T,TR0,GATE,TF0和INT0、T0引脚；TH0：只能作为定时器，因为T0已被TL0占用，TH0用T1的控制位：TR1、TF1；6.2.4方式3——M1M0=1113T0在方式3时T1的工作模式T1只能工作在0、1、2方式，作为串行口的波特率发生器使用。因为T1的运行控制位TR1及计数溢出标志位TF1已被定时/计数器T0借用。当作为波特率发生器使用时，只需要设置好工作方式，便可自动运行。如要停止工作，只需送入一个把T1设置为方式3的方式控制字。因为定时/计数器T1不能在方式3下工作，因为T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。146.3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。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6-12对外部计数输入信号的要求例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。156.3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。由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。图6-12对外部计数输入信号的要求例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。时间常数的计算时间常数：定时器/计数器T0或T1的初始计数值，在T0或T1被启动后，每个机器周期使计数器中的计数值加1，计数器产生溢出后。定时时间：计数器溢出时间，时间常数越大，定时时间就越短；时间常数越小，定时时间就越长。时钟的频率越高，定时时间越短；时钟的频率越低，定时时间越长。设系统时钟的频率为fosc，计数器的初始值为N，定时器工作于方式1，则定时时间：T=（216-N）×12/fosc(1)如果定时器工作于方式2或方式3，定时时间为：T=（28-N）×12/fosc(2)当初始值N=0时，如果fosc=12MHZ，最大定时时间为：方式1为：Tmax=216×12/fosc=65536us=65.536ms方式2、方式3为：Tmax=28×12/fosc=256us根据定时时间T，及公式(1)、(2)分别可以求出初值N为：方式1：N=216-T×fosc/12（3）方式2、方式3：N=28-T×fosc/12（4）如果fosc=12MHZ,以上公式可简化为方式1：N=216-T方式2、方式3：N=28-T例如：系统的时钟频率是12MHz，在方式1下，如果希望定时器/计数器T0的定时时间T为10ms，则初值N=216-T=65536-10000=55536如何将55536给两个8位寄存器TH0、TL0赋值呢？可将十进制数55536转换成四位十六进制数，将高2位送TH0，低2位送TL0。更简单的方法是：对于16位计数器来讲，216等效为0，对于8位计数器，28等效为0，这样公式（3）、（4）可简化为N=-T，直接用下面两条语句就可以完成计数器初值的设置：TH0=-10000/256；//取-N的高8位TL0=-10000%256；//取-N的低8位例如：设系统的时钟频率是12MHz，定时器工作于方式2，定时时间200us。根据前面分析，N=-T=-200，可直接用以下语句实现：TH0=-200；TL0=-200；MCS-51单片机的定时器是可编程的，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）确定工作方式字：对TMOD寄存器正确赋值；（2）确定定时初值：计算初值，直接将初值写入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1；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/TT为计数周期，是单片机的机器周期。（模式0-M为213，模式1-M为216，模式2和3-M为28）（3）根据需要，对IE置初值，开放定时器中断；（4）启动定时/计数器，对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，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。6.4定时器/计数器的编程和应用6.4.1P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。【例6-1】在AT89S51单片机的P1口上接有8只LED（电路见图4-7）。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方式1；计时工作模式；仅由TR0来控制；T1不使用。TMOD寄存器应初始化为0x01=00000001B（2）计算T0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=(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寄存器本例由于采用定时器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。21#includereg51.hChari=100；/*给变量i赋初值，定时0.5S，每次定时中断5MS，需要中断100次*/voidmain(){TMOD=0x01；/*设置定时器T0为方式1*/TH0=0xee；/*向TH0写入初值的高8位*/TL0=0x00；/*向TL0写入初值的低8位*/P1=0x00；/*P1口8只LED点亮*/EA=1；/*总中断允许*/ET0=1；/*定时器T0中断允许*/TR0=1；/*启动定时器T0*/while(1)；/*无穷循环，等待定时中断*/}22/*以下为定时器T0的中断服务程序*/voidT0_int(void)interrupt1{TH0=0xee；/*给T0装入16位初值，计4608个数后，T0溢出TL0=0x00；i--；/*循环次数减1*/if(i=0){P1=~P1；/*P1口按位取反*/i=100；/*重新设置循环次数*/}}23[案例2]如图所示，P0口接8只发光二极管，编程使发光管轮流点亮，点亮时间为500ms，要求使用定时器T0来控制，设晶振为12MHz。D1D2D3D4D5D6D7D8R1470RR2470RR3470RR4470RR5470RR6470RR7470RR8470RVCCP0.0P0.1P0.2P0.0P0.4P0.5P0.6P0.78051设计思想我们