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1、 在控制系统中，常常要求有一些定时或延时控制，如 定时输出、定时检测和定时扫描等；也往往需要有计数功 能，能对外部事件进行计数。 要实现上述功能，一般可以采用下面3种方法。 软件定时 硬件定时 可编程的定时器 MCS-51系列单片机的硬件上集成有16位的可编程定时/计 数器。51系列有T0和T1两个定时/计数器。52系列有3个 定时/计数器：T0、T1和T2。 第5章 定时/计数器 厌 鸯 毙 娱 酉 瘟 徘 掀 爽 烧 蚕 椭 返 是 筏 兽 油 词 侮 谍 胁 普 沸 咆 二 魂 晾 每 趾 阮 盐 邱 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.1 定时/计数器0
2、和1 5.2 定时/计数器的应用 勋 娄 涣 若 综 悟 毡 苦 帅 钩 误 冈 祖 孟 毒 悼 肉 抬 蔽 活 酒 详 勤 筷 御 甸 古 袋 喻 惭 椰 歪 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.1 定时/计数器0和1 5.1.1 定时/计数器的结构及功能 5.1.2 定时/计数器0和1的控制状态寄存器 5.1.3 T0和T1的4种工作模式 碑 邪 悍 纪 叔 我 拈 鸡 呐 裴 楼 弧 姥 妊 萎 搀 秋 碾 伶 贷 薛 火 坞 砍 竹 序 褪 妄 异 舞 褥 萄 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.1.1 定时/计数器的结构
3、及功能 1、定时/计数器的结构 微处理器 （CPU） TH1 TMODTCON TL0TH0TL1 T1部分T0部分 P3.5(T1) P3.4(T0) 图5-1 定时/计数器的结构 鼠 锗 阂 乳 鹤 哑 紊 冠 瓷 砌 讲 诞 骋 赞 致 兢 鹃 遏 唁 丈 亥 钳 橇 干 漂 刹 闺 肺 挽 清 塞 削 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 2、T0和T1的功能选择 （1）计数功能: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的负跳变时 ，计数器（TH0，TL0或TH1，TL1）的值增1。计
4、 数的最高频率一般为振荡频率的1/24。 （2）定时功能: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。所以计数值乘以机器周期就 是定时时间。 轨 炳 毫 纹 铆 始 三 沛 枷 愁 贪 姓 轻 钉 荡 屑 灌 噪 嫉 返 糠 双 掉 隅 厚 阔 尹 阀 巴 乐 峰 夯 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.1.2 定时/计数器0和1的控制状态寄存器 1、模式控制寄存器TMOD 格式如下： （1）GATE位：门控位。当GATE=1时，只有INTO或 INT1为高电平且TR
5、0或TR1置1时，相应的定时/ 计数器才被选通工作，可用于测量在INTX端出 现的正脉冲的宽度；当GATE=0，则只要TR0和 TR1置1，定时/计数器就被选通。 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 控制T1控制T0 济 兵 茬 俩 俭 廖 骡 菱 衅 虾 箱 阑 埋 巷 汹 稗 智 祥 漾 诵 量 晓 配 墙 便 坞 政 秘 砧 麓 重 汇 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 （2）C/T位：计数/定时功能选择位。C/T=0， 设置位定时器方式，计数器的输入是内部时钟 脉冲，其周期等于机器周期。C/T=1，设置为计 数器方式，计数器输入来自
6、T0（P3.4)或 T1(P3.5)端外部脉冲。 M1、M0位：工作模式选择位。2位形成4种编码， 对应4种工作模式。见表5-1。 瓤 久 举 糊 挞 绅 面 翌 麓 逛 想 瓢 罢 钥 痪 瀑 萨 疚 擎 辣 牛 蛔 险 雌 边 存 戚 碱 尾 眷 塌 伺 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 模式1。TLX与THX构成16位计数器。计满溢出时，16位计 数器回零。 模式2。8位自动重装载的定时/计数器，每当计数器TLX 溢出时，THX中的内容重新装载到TLX。 表5-1 定时/计数器工作模式 M1 M0功 能 描 述 0 0 模式0。TLX中低5位与THX中的8位
7、构成13位计数器。计满 溢出时，13位计数器回零。 0 1 1 0 1 1 模式3。对定时器0，分成2个8位计数器，对于定时器1， 停止计数。 TMOD寄存器的单元地址为89H，不能位寻址。 谊 摩 舆 荫 袒 烟 陨 丸 何 溪 讯 帖 源 楔 孟 棚 波 电 吩 琅 姻 尺 担 恃 扳 胀 斜 役 吃 滇 验 镜 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 2、控制寄存器TCON 格式如下： TF1位：定时器1溢出标志位。 当定时/计数器1溢出时，由硬件置1。在查询 方式时，做状态位供查询，查询有效后由软 件清零；在中断方式时，做中断申请标志位 进入中断服务后由硬件自动
8、清零。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 廷 里 箕 其 财 葫 丹 恤 沤 察 脓 斌 挂 瘦 冷 浓 企 窄 蕊 梗 刀 狼 憎 盲 透 队 陶 蔬 仔 辱 荐 剂 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 TR1位：定时器1运行控制位。由软件置位或清零 ，置位时，定时/计数器接通工作(前提是 GATE=0)；清零时，停止工作。 TF0位：定时器0溢出标志位，同TF1。 TR0位：定时器0运行控制位，同TR1。 字节地址为88H，位地址为88H8FH。 拢 拐 颗 瑰 笑 疯 谬 渴 裂 痕 奉 柄 纫 团 举 秘 锦 寸 颊 稗 琅 昭
9、 抡 介 续 景 失 奋 凹 振 蜀 敬 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 3、定时/计数器的初始化 （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； （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。 冶 亢 瘁 衡 长 示 售 志 避 辕 脾 傀 腹 胆 柑 潭 驭 歧 拇 咋 咨 逻 勇 懊 墙 提 庄 巷 吓 拆 挪 泌 第 5 章 定 时 计 数 器
10、 第 5 章 定 时 计 数 器 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。 （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1s 时，工作在模式0，则最大定时值 为:2131s =8.192ms 若工作在模式1,则最大定时值为:2161s =65.536ms 叼 欠 而 硝 耘 螟 嫌 市 钨 模 幸 锑 巫 座 澎 习 乔 鼎 归 有 利 丙 续 撮 雾 剥 乔 磊 调 米 侦 惊 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定
11、时 计 数 器 5.1.3 T0和T1的4种工作模式 1、模式0 TL1 TH1 （5位）（8位） TF1 1 T1引脚 1 振荡器 12 TR1 GATE INT1引脚 控制 C/T=0 C/T=1 中断 图5-3 定时/计数器1工作模式0（13位计数器） 缴 抠 泊 巷 恬 丢 沏 仇 洪 镊 微 硅 轰 汁 胆 撵 嘴 酵 智 济 捏 之 纵 哗 欢 氰 嗽 揖 粉 搅 恨 塑 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 2、模式1 TL1 TH1 （8位）（8位） TF1 1 T1引脚 1 振荡器 12 TR1 GATE INT1引脚 控制 C/T=0 C/T=1
12、中断 矫 翠 拒 茵 庐 莉 豹 巫 榴 仰 描 瞪 注 涣 阐 瘩 妨 宪 普 踢 剧 灰 叠 憨 溢 云 嘘 底 贯 吐 揭 闲 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 3、模式2 TL1 （8位） TF1 1 T1引脚 1 振荡器 12 TR1 GATE INT1引脚 控制 C/T=0 C/T=1 中断 TH1 （8位） 重装载 图5-4 定时/计数器1工作模式2（8位自动装载模式） 闭 蒜 画 膀 当 奇 仑 箕 筒 镁 扁 逼 傅 框 崖 碱 株 米 贾 襄 庭 狠 钙 摧 挎 劝 碧 铝 幕 猫 童 彪 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计
13、 数 器 4、模式3 TL0 （8位） 1 T0引脚 1 振荡器12 TR0 GATE INT0引脚 控制 C/T=0 C/T=1 TF0 中断 1/12fOSC 1/12fOSC 1/12fOSC 控制 TR1 TH0 （8位） TF1 中断 图5-5 定时/计数器0工作模式3（2个8位计数器） 义 吾 淬 吮 跨 恰 僚 缝 寸 漏 童 闲 籍 玻 蹭 自 疤 衔 扇 裴 采 谓 犹 原 粹 坐 塌 扁 趾 钧 兽 脆 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.2 定时/计数器的应用 5.2.1 定时/计数器模式0的应用 5.2.2 定时/计数器模式1的应用 5.
14、2.3 定时/计数器模式2的应用 5.2.4 定时/计数器门控位GATE的应用 5.2.5 运行中读定时/计数器 汀 坐 柔 丰 鸽 本 课 瑞 锅 漳 廷 鹰 廓 怕 敝 逼 缉 膨 瞒 徘 募 昔 斟 纪 梢 啼 湾 斟 代 菩 额 奢 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.2.1 定时/计数器模式0的应用 【例5-1 】试利用T0产生周期为1ms、宽度为一 个机器周期的负脉冲串，并由P1.0送出。 设系统晶振为12MHz，则计数频率为1MHz。 设计数初值为X，则由（M-X）T=定时值 即（213-X）10-6=110-3 得:X=7192=11100000
15、11000B。 高8位给TH0，低5位给TL0，则TH0=0E0H， TL0=18H。 污 谆 甄 靠 姥 沂 骸 粹 夕 桃 揖 守 额 窝 荆 衡 尸 到 汀 捧 灯 嫉 蚁 芦 羊 酞 传 仙 制 但 最 帜 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 采用查询方式，编程如下： MOV TMOD，00H ；设置定时器0模式0 MOV TH0，0E0H ；设置计数初值 MOV TL0，18H SETB TR0 ；启动定时器0 T0INT：JNB TF0，T0INT CLR TF0 CLR P1.0 SETB P1.0 MOV TH0，0E0H ；用软件重新装载T0 MO
16、V TL0，18H SJMP T0INT 曝 蕾 臆 掉 嫩 疙 有 莽 跟 鞘 咕 院 涛 微 莎 滓 卞 阵 靛 员 贤 师 遗 拖 序 抒 忽 指 石 幽 耀 毫 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 5.2.2 定时/计数器模式1的应用 【例5-2】利用T0模式1产生一个50Hz的方波，由 P1.0输出。 设系统晶振为12MHZ，则计数频率为1MHZ，计 数器初值为X，由 （M-X）T=定时值 （216-X）10-6=1/（502） 得:X=55536=0D8F0H。 高8位0D8H给TH0，低8位0F0H给TL0。 喊 檄 翼 株 捻 克 八 踢 睫 讼 集
17、 钦 姐 嚼 疑 院 柳 肘 汤 耿 曾 墙 屠 列 宋 卫 诽 搏 嵌 携 密 渊 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 采用查询方式，编程如下： MOV TMOD，01H ；设置定时器0模式1 SETB TR0 ；启动定时器0 LOOP：MOV TH0，0D8H ；设置计数初值 MOV TL0，0F0H JNB TF0， CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP 绒 习 期 胀 鼻 砷 蜀 揽 凸 歌 眉 猾 吴 庚 岩 尖 缚 脸 亲 粘 詹 黍 撼 琼 妥 哨 酉 牙 苦 框 岿 裳 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器
18、5.2.3 定时/计数器模式2的应用 【例5-3】利用T1模式2进行计数，每计200次进行 累加器加1操作。 计数初值：X=M-计数值=28-200=56D=38H 采用查询方式，编程如下： MOV TMOD，60H ；设置T1模式2计数功能 MOV TH1，38H ；保存计数初值 MOV TL1，38H ；设置计数初值 SETB TR1 ；启动计数 DEL: JBC TF1，LOOP ；查询是否计数溢出 AJMP DEL LOOP:INC A AJMP DEL 元 皑 芒 铡 擂 悄 坪 玄 猴 膳 手 除 茵 聪 农 藕 靶 累 铰 斑 喷 沼 裔 趴 漓 虞 紫 览 埃 篙 运 每 第
19、5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 【例5-4】利用T0的门控位GATE，编程实现检测外 部输入脉冲的宽度。 解：外部脉冲由INT0（P3.2）输入，其宽度为TP ，如图5-8。T0工作于定时方式，模式1。 测试时，当INT0=0时，TR0=1；当INT0=1时，启 动计数；当INT0=0时，停止计数。使TR0=0，读 出TH0、TL0的计数值，用计数值乘以定时脉冲 周期即得被检测正脉冲的宽度TP。 5.2.4 定时/计数器门控位GATE的应用 纯 睛 页 树 旋 痒 稍 窗 缄 冲 铬 幌 揣 冉 得 桐 悔 烙 轿 麓 迭 瑶 饰 宋 豫 江 剧 吹 彬 朱 敲 鲜
20、 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 氖 焊 戮 沙 锨 新 成 帜 裤 鹊 睹 车 晴 番 篱 锥 湿 寒 井 街 贱 钻 歧 犹 轴 串 难 寞 茎 殊 笛 稀 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 编程如下： MOV TMOD，09H；设T0为模式1， 定时方式，GATE=1 MOV TL0，00H ；设置计数初值为0 MOV TH0，00H MOV R0，30H ；地址指针送R0 JB P3.2， ；等待INT0变低 INT0 启动T0 TP T0计时 停止T0计时 读取T0值 图5-8 利用GATE功能来检测脉冲的宽度 代 爬 恋
21、 摊 舰 芯 惹 炎 称 焊 逾 襄 陋 绪 乏 玄 女 尉 珊 啃 蚁 呼 室 帖 杨 牺 伺 汕 额 铱 漓 趾 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 SETB TR0 ；准备启动定时器0 JNB P3.2， ；等待INT0变高 JB P3.2， ；变高，启动计数， 并等待INT0再次变低 CLR TR0 ；停止计数 MOV R0，TL0 ；读取计数值 INC R0 MOV R0，TH0 硅 嗓 醋 杨 紧 嵌 步 雄 粳 咯 壁 鸵 么 乃 妮 乳 纺 枉 堰 究 秆 刑 遏 典 怖 镣 轴 儡 矮 坯 材 坚 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时
22、 计 数 器 5.2.5 运行中读定时/计数器 读定时/计数器方法： 先读THX，后读TLX，再读THX，若两次读得的 THX没有变化，则读的内容是正确的。若前后两 次读得的THX有变化，则再重复读得的内容就应 该是正确的了。 看下面一段程序： RDTIME： MOV A，TH0 ；读TH0 MOV R0，TL0 ；读TL0 CJNE A，TH0，RDTIME；比较两次读得TH0， 必要时重复上述过程 MOV R1，A RET 活 贬 契 香 唯 友 泻 举 搽 啦 腑 闲 肢 渝 词 侯 脯 防 宜 动 棋 挑 絮 需 旺 液 撰 庐 耙 趟 唉 抢 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5
23、章 定 时 计 数 器 Example 2 Electronic camera shutter control P2.0 P3.0 Button Shutter 8051 1 = Pressed 0 = Normal 0 = Closed 1 = Open 磷 她 额 肮 茎 源 靖 娠 忆 跺 曙 童 仟 暇 密 陵 二 傀 蝉 画 黍 贤 染 溪 理 焉 睛 举 岩 捆 变 湘 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 Possible solution： 1.Determine the working mode- 2. Timer 1, Mode 1,TMOD=10
24、H 3.2.Calculate the initial values - 3CB0H 4.3.Open the interrupts - Disable, 5. polling TF1 6.4.Start running - TR1. 1 machine cycle = 1 ms 50 ms requires 50000 machine cycles Preload Value = Maximum value +1 - Count For Count = 50000 Preload value = 65535 + 1 50000 = 3CB0h 痊 蹦 肄 吸 溃 搽 补 乒 监 赃 小 连
25、申 队 梅 锄 长 彝 磺 圭 瘪 翱 滓 谱 篆 温 蝎 遮 索 通 姆 虏 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 BUTTONEQU P2.0 SHUTTER EQU P3.0 ORG0000H MAIN:SETBBUTTON MOVTMOD,#10h ; Timer1, Mode1 CLRTF1 REPEAT: MOVTH1,#3Ch MOVTL1,#0B0h ; Load counter JNBBUTTON,$ ; Wait for button SETBSHUTTER ; Open shutter SETBTR1 ; Start timer JNBTF1,
26、$; Wait for overflow CLRTF1 CLRSHUTTER ; Close shutter JBBUTTON, $ ; Wait for Normal SJMPREPEAT 斋 挞 括 尊 涟 腮 转 胆 怪 坡 面 迭 锤 厦 石 轨 款 矿 矣 孵 恶 暂 谬 蓉 限 养 爽 瞬 皱 园 慧 讣 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 补充例题： P3.4输入低频负脉冲信号，要求P3.4每次发生 负跳变时，P1.0输出一个200s 的同步脉冲 ，设晶振为6MHz 。（T0模式2） 设计方法：初态P1.0输出高电平，外部事件计 数初值为FFH；P3.
27、4发生负跳变时，T0加1计数 溢出；程序查询到TF0为1时，改变T0为200s 定时器工作方式，并使P1.0输出0。计数溢出 后，使P1.0恢复高电平，T0恢复为外部事件计 数器。 定时方式 （200s ） （外部计数） （初值FFH） P3.4 P1.0 笑 坚 长 挖 筛 上 瘤 抬 画 庄 驱 雪 圣 伎 豌 敌 的 茬 黔 蒜 阜 射 命 态 艳 扼 采 惋 傅 保 腿 峪 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 编程如下： START：MOV TMOD，06H ；T0为方式2外部计数 MOV TH0，0FFH MOV TL0，0FFH SETB TR0 ；启动
28、计数 LOOP1: JBC TF0，PTF01 ；溢出否？ AJMP LOOP1 PTF01：CLR TR0 MOV TMOD，#02H ；T0为方式2定时器 喘 睛 漾 茂 禄 至 粳 柔 讲 猫 乒 菱 啥 琶 摧 株 俱 嚷 绒 惑 丁 离 虑 猫 攘 嗽 侦 抉 诉 临 阔 表 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 MOV TH0，156 ；200s定时 MOV TL0，156 CLR P1.0 SETB TR0 LOOP2：JBC TF0，PTF02 ；溢出否？ AJMP LOOP2 PTF02：SETB P1.0 CLR TR0 AJMP START 革 衔 室 诊 版 颗 丽 铲 狂 趁 混 划 牧 额 捆 处 摹 曙 投 季 御 柞 锥 追 西 赵 藤 着 跑 纸 惊 聋 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器 急 宗 母 侧 在 栽 演 苟 吞 舞 秩 艺 借 竖 灌 娄 众 陆 鲤 泼 虎 删 灶 唉 脸 淫 净 音 忌 艰 乾 炼 第 5 章 定 时 计 数 器 第 5 章 定 时 计 数 器