MCS單片機(jī)的定時(shí)器計(jì)數(shù)器演示文稿第1頁(yè)，共42頁(yè)。實(shí)現(xiàn)定時(shí)常用的三種方法：軟件定時(shí)：占用CPU時(shí)間，效率低。用555電路：不可編程。可編程芯片：功能強(qiáng)，需要另外擴(kuò)展。單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：使用靈活，編程方便。－－優(yōu)先選用第2頁(yè)，共42頁(yè)。6.1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)一.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)及工作原理MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0和定時(shí)器T1。每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的基本部件是兩個(gè)8位的計(jì)數(shù)器(其中TH1、TL1是T1的計(jì)數(shù)器，TH0、TL0是T0的計(jì)數(shù)器)拼裝而成。它們是采用加“1”方式工作的。

兩個(gè)特殊功能寄存器(TMOD和TCON)用來(lái)對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式進(jìn)行選擇和控制。

8051單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)如下圖所示。第3頁(yè)，共42頁(yè)。內(nèi)部總線工作方式工作方式TH1TL1TH0TL0TCONTMODT1T0微處理器8051單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖

加1計(jì)數(shù)器（高8位、低8位）TMOD，工作方式設(shè)置；TCON，啟動(dòng)、停止及設(shè)置溢出標(biāo)志。

第4頁(yè)，共42頁(yè)。定時(shí)功能----計(jì)數(shù)輸入信號(hào)是內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，其計(jì)數(shù)脈沖來(lái)源于晶振時(shí)鐘輸出信號(hào)的12分頻，即每個(gè)機(jī)器周期使寄存器的值加1。定時(shí)器可看做是對(duì)機(jī)器周期的計(jì)數(shù)器。所以，定時(shí)計(jì)數(shù)頻率是振蕩頻率的1/12。計(jì)數(shù)功能----計(jì)數(shù)脈沖來(lái)自相應(yīng)的外部輸入引腳，T0為P3.4，T1為P3.5。只要T0或T1的引腳上有一個(gè)1到0的負(fù)跳變，相應(yīng)的計(jì)數(shù)器就加1.在TMOD中，各有一個(gè)控制位（C／T），分別用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1工作在定時(shí)器方式還是計(jì)數(shù)器方式。第5頁(yè)，共42頁(yè)。定時(shí)模式，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)定時(shí)時(shí)間t＝計(jì)數(shù)值NxTcy計(jì)數(shù)模式，對(duì)外部事件脈沖計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)脈沖周期要大于2TcyT0和T1計(jì)數(shù)器都只能遞增計(jì)數(shù)，當(dāng)16位計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值增加到0FFFFH時(shí)，再輸入1個(gè)脈沖就會(huì)使計(jì)數(shù)器的值回零，并發(fā)生溢出信號(hào)，置相應(yīng)的標(biāo)志位（TCON中TF0或TF1置1），向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。設(shè)定計(jì)數(shù)次數(shù)：計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)量程－計(jì)數(shù)初值。第6頁(yè)，共42頁(yè)。二.定時(shí)器／計(jì)數(shù)器的控制寄存器

與定時(shí)器／計(jì)數(shù)器有關(guān)的控制寄存器有：1.定時(shí)器控制寄存器TCON第7頁(yè)，共42頁(yè)。TF1:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（T1）的溢出中斷標(biāo)志位。TF0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（T0）的溢出中斷標(biāo)志位。TR1：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的運(yùn)行控制位。通過(guò)置1或清0來(lái)啟動(dòng)或停止T1的計(jì)數(shù)。TR0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的運(yùn)行控制位。單片機(jī)復(fù)位后，TCON寄存器的所有位均為0.第8頁(yè)，共42頁(yè)。2.工作方式控制寄存器TMOD

高4位用于定時(shí)器1，低4位用于定時(shí)器0①M(fèi)1，M0：工作模式選擇位。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器四種工作模式選擇如表6-1所示。第9頁(yè)，共42頁(yè)。第10頁(yè)，共42頁(yè)。②C/T：定時(shí)器方式或計(jì)數(shù)器方式選擇位C/T=0時(shí)，為定時(shí)器方式C/T=1時(shí)，為計(jì)數(shù)器方式③GATE：門控位當(dāng)GATE=0時(shí)，TCON寄存器中的TR0或TR1為1，則可立即啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；當(dāng)GATE=1時(shí)，不但要TR0或TR1為1，且單片機(jī)的INT0或INT1引腳的輸入要為高電平，才能啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。第11頁(yè)，共42頁(yè)。三.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0或1的工作方式1.方式0—13位方式。由TL0的低5位和TH0的8位組成。TL0的5位計(jì)數(shù)溢出后，TH0的計(jì)數(shù)加1，直到全部的13位計(jì)數(shù)值為全1后，下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖的到達(dá)將使TF0置位為1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，同時(shí)把計(jì)數(shù)器變?yōu)槿?”。第12頁(yè)，共42頁(yè)。其定時(shí)時(shí)間為：（213-初值）×機(jī)器周期第13頁(yè)，共42頁(yè)。2.方式1—16位方式16位計(jì)數(shù)，由TL0作為低8位、TH0作為高8位；16位計(jì)數(shù)，由TL1作為低8位、TH1作為高8位。其定時(shí)時(shí)間為：（216-初值）×機(jī)器周期第14頁(yè)，共42頁(yè)。3.方式2—8位自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)方式TL0作為8位內(nèi)部計(jì)數(shù)器，TH0作為重裝初值寄存器，在TL0計(jì)數(shù)溢出置位TF0標(biāo)志的同時(shí)，由硬件控制直接將重裝初值裝入TL0，開始新一輪的計(jì)數(shù)，如此不斷循環(huán)。方式2和方式0、1最大的差別就是計(jì)數(shù)器的初值是由硬件控制自動(dòng)裝入的。方式0、1一旦計(jì)數(shù)溢出，就表示計(jì)數(shù)器已回0，如果要按照原先的初值重新計(jì)數(shù)，就需要通過(guò)軟件重裝計(jì)數(shù)器初值。第15頁(yè)，共42頁(yè)。方式2適合于用作較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。第16頁(yè)，共42頁(yè)。4.方式3—2個(gè)8位方式僅T0可以工作在方式3，T1處于方式3時(shí)停止計(jì)數(shù)。此時(shí)，T0分成2個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器—TL0和TH0，前者用原來(lái)T0的控制信號(hào)（TR0、TF0），后者用原來(lái)T1的控制信號(hào)（TR1、TF1）。(1)TH0由TR1啟動(dòng)/停止，溢出TF1(2)TL0由TR0啟動(dòng)/停止，溢出TF0(3)TH0只能定時(shí)，TL0可以定時(shí)/計(jì)數(shù)，且都是8位。第17頁(yè)，共42頁(yè)。1．初始化步驟MCS-51內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是可編程的，其工作方式和工作過(guò)程均可由MCS-51通過(guò)程序?qū)λM(jìn)行設(shè)定和控制。因此，MCS-51在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作前必須先對(duì)它進(jìn)行初始化。初始化步驟為：(1)根據(jù)題目要求先給定時(shí)器方式寄存器TMOD送一個(gè)方式控制字，以設(shè)定定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的相應(yīng)工作方式。(2)根據(jù)實(shí)際需要給定時(shí)器/計(jì)數(shù)器選送定時(shí)器初值或計(jì)數(shù)器初值，以確定需要定時(shí)的時(shí)間和需要計(jì)數(shù)的初值。6.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的初始化第18頁(yè)，共42頁(yè)。(3)根據(jù)需要給中斷允許寄存器IE選送中斷控制字和給中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP選送中斷優(yōu)先級(jí)字，以開放相應(yīng)中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級(jí)。（若采用中斷方式）(4)給定時(shí)器控制寄存器TCON送命令字，以啟動(dòng)或禁止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行。第19頁(yè)，共42頁(yè)。

2.計(jì)數(shù)器初值的計(jì)算

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可用軟件隨時(shí)隨地啟動(dòng)和關(guān)閉，啟動(dòng)時(shí)它就自動(dòng)加1計(jì)數(shù)，一直計(jì)到滿，即全為1，若不停止，計(jì)數(shù)值從全1變?yōu)槿?，同時(shí)將計(jì)數(shù)溢出位置1并向CPU發(fā)出定時(shí)器溢出中斷申請(qǐng)。對(duì)于各種不同的工作模式，最大的定時(shí)時(shí)間和計(jì)數(shù)數(shù)值不同。這里在使用中就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：

一是要產(chǎn)生比定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間還要短的時(shí)間和比計(jì)數(shù)器最多的計(jì)數(shù)次數(shù)還要少的計(jì)數(shù)次數(shù)；

二是要產(chǎn)生比定時(shí)器最長(zhǎng)的定時(shí)時(shí)間還要長(zhǎng)的時(shí)間和比計(jì)數(shù)器最多的計(jì)數(shù)次數(shù)還要多的計(jì)數(shù)次數(shù)。第20頁(yè)，共42頁(yè)。

如果計(jì)數(shù)初值設(shè)定為C，則計(jì)數(shù)器從初值C開始作加1計(jì)數(shù)到計(jì)滿為全1所需要的計(jì)數(shù)值設(shè)定為D，由此便可得到如下的計(jì)算通式：C=?M?-D①式中，M為計(jì)數(shù)器量程，該值和計(jì)數(shù)器工作模式有關(guān)。在模式0時(shí)，M為213；在模式1時(shí)，M為216；在模式2和模式3時(shí)，M為28。第21頁(yè)，共42頁(yè)。3．定時(shí)器初值的計(jì)算在定時(shí)器方式下，計(jì)數(shù)器由單片機(jī)脈沖經(jīng)12分頻后計(jì)數(shù)。因此，定時(shí)器定時(shí)時(shí)間T的計(jì)算公式為式中，Tc為定時(shí)器的初始常數(shù)值；T為計(jì)數(shù)器從初值Tc開始作加1計(jì)數(shù)到計(jì)滿為全1所需要的時(shí)間；M為計(jì)數(shù)器量程，和定時(shí)器的工作模式有關(guān)；fosc是單片機(jī)晶體振蕩器的頻率。第22頁(yè)，共42頁(yè)。在上式中，若設(shè)Tc?=?0，則定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為最大(初值為0，計(jì)數(shù)從全0到全1，溢出后又為全0)。由于M的值和定時(shí)器工作模式有關(guān)，因此不同工作模式下定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間也不一樣。例如，若設(shè)單片機(jī)主脈沖晶體振蕩器頻率fosc為12?MHz，則最大定時(shí)時(shí)間為模式0時(shí)：Tmax?=?213?×?1μs?=?8.192?ms模式1時(shí)：Tmax?=?216×?1μs?=?65.536?ms模式2和3時(shí)：Tmax?=?28×?1μs?=?0.256?ms第23頁(yè)，共42頁(yè)。例6-5.用定時(shí)器1，方式2實(shí)現(xiàn)1s的延時(shí)。第24頁(yè)，共42頁(yè)。第25頁(yè)，共42頁(yè)。

根據(jù)13位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器特性，先把低5位0CH送TL0，TL0的高三位置零，高8位F0H送至TH0?？捎孟铝兄噶顚?shí)現(xiàn)定時(shí)器T0初始化。

MOVTMOD，#00H；T0工作于模式0，定時(shí)方式

MOVTL0，#0CH；低5位送TL0寄存器

MOVTH0，#0F0H；高8位送TH0寄存器第26頁(yè)，共42頁(yè)。第27頁(yè)，共42頁(yè)。第28頁(yè)，共42頁(yè)。第29頁(yè)，共42頁(yè)。初始化程序：MOVTMOD，#16H；T1定時(shí)模式1，T0計(jì)數(shù)模式2MOVTL0，#0FFH ；T0時(shí)間常數(shù)送TL0MOVTH0，#0FFH ；T0時(shí)間常數(shù)送TH0MOVTL1，#78H；T1時(shí)間常數(shù)(低8位)送TL1MOVTH1，#0ECH；T1時(shí)間常數(shù)(高8位)送TH1SETBTR0；置TR0為1，允許T0啟動(dòng)計(jì)數(shù)SETBTR1；置TR1為1，允許T1啟動(dòng)計(jì)第30頁(yè)，共42頁(yè)。第31頁(yè)，共42頁(yè)。第32頁(yè)，共42頁(yè)。例6-5.用定時(shí)器1，方式2實(shí)現(xiàn)1s的延時(shí)（12MHZ）。解：因方式2是8位計(jì)數(shù)器，其最大定時(shí)時(shí)間為：256*1μs=256μs，為實(shí)現(xiàn)1s的延時(shí)，可選擇定時(shí)時(shí)間為250μs，再循環(huán)4000次。定時(shí)時(shí)間選定后，可確定計(jì)數(shù)值為250，則定時(shí)器1的初值為：X=M-計(jì)數(shù)值=256-250=6=6H。采用定時(shí)器1，方式2工作，因此，TMOD=20H。第33頁(yè)，共42頁(yè)。DELAY：MOVR7，#40 ;置25ms計(jì)數(shù)循環(huán)初值MOVR6，#100 ;置250μs計(jì)數(shù)循環(huán)初值MOVTMOD，#20H ;設(shè)定時(shí)器1為方式2MOVTH1，#06H ;置定時(shí)器初值MOVTL1，#06HSETBTR1 ;啟動(dòng)T1LP1：JBCTF1，LP2 ;查詢計(jì)數(shù)溢出SJMPLP1 ;無(wú)溢出則繼續(xù)計(jì)數(shù)LP2： DJNZR6，LP1 ;未到25ms繼續(xù)循環(huán)MOVR6，#100DJNZR7，LP1 ;未到1s繼續(xù)循環(huán)RET ;返回主程序

第34頁(yè)，共42頁(yè)。6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是單片機(jī)的重要組成部分，其工作方式靈活，功能強(qiáng)大，配合中斷使用可減輕CPU的負(fù)擔(dān)，減少外圍電路。本節(jié)通過(guò)實(shí)例說(shuō)明定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用方法?！纠?-6】試通過(guò)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)方波輸出。