定時器計數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作方式解析課件

1、第六章 MCS-51定時器/計數(shù)器6.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作方式16.2 定時器應用舉例21第六章 MCS-51定時器/計數(shù)器6.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)6.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作方式3學習內(nèi)容1結(jié)構(gòu)工作方式2寄存器26.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)及工作方式3學習內(nèi)容1結(jié)構(gòu)工作方1、MCS-51單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器/計數(shù)器T0、T1，其邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示:圖6-1 MCS-51定時器/計數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖一、定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu)T0：是16位加法計數(shù)器，分別由兩個八位專用寄存器TH0和TL0組成。T1：是16位加法計數(shù)器，分別由兩個八位專用寄存器TH1和TL1組成。用來設(shè)置定時器的工作

2、方式。用來控制定時器的啟動、停止及中斷。31、MCS-51單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器/計數(shù)器T0、T2、定時器/計數(shù)器功能定時器 是通過內(nèi)部計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的，計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部，其頻率是振蕩（晶體）頻率的1/12，即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器加1，直至計滿溢出。42、定時器/計數(shù)器功能4計數(shù)器 是對外來脈沖進行計數(shù)。計數(shù)器對來自輸入引腳P3.4和P3.5的外部信號計數(shù)，外部脈沖的負跳變（下降沿）觸發(fā)計數(shù)。檢測一個由1到0的負跳變需要兩個機器周期。所以最高計數(shù)頻率為晶體頻率的1/24。5計數(shù)器5問題的提出 晶振頻率為12MHz時，定時器和計數(shù)器的最高計數(shù)頻率各是多少？6問題

3、的提出 晶振頻率為12MHz時，定時器和計數(shù)器的最高計 回答：晶振頻率為12MHz時，定時器和計數(shù)器的最高計數(shù)頻率各為1MHz、500KHz .7 回答：晶振頻率為12MHz時，定時器和計數(shù)器的最高計數(shù)頻分三類：定時器/計數(shù)器方式寄存器：TMOD定時器/計數(shù)器控制寄存器：TCON定時器初值寄存器： TH0 TL0 TH1 TL1二、定時器/計數(shù)器寄存器8分三類：二、定時器/計數(shù)器寄存器81、定時器/計數(shù)器方式寄存器TMOD（89H）TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM0M1D7D6D5D4D3D1D2D0T1方式控制T0方式控制圖6-2 TMOD 寄存器各位定義GATE：門控位，用來

4、控制定時器/計數(shù)器的啟動是否受外部中斷請求信號的影響。GATE=0，不受影響，僅由控制位TRx控制；GATE=1，受TRx和外部中斷請求信號共同控制。91、定時器/計數(shù)器方式寄存器TMOD（89H）TMODGATC/T：定時或計數(shù)功能選擇位。C/T=1，為計數(shù)器方式；C/T=0，為定時器方式。M1M0: 定時器四種工作方式選擇:00: 方式0：13位定時器/計數(shù)器01: 方式1：16位定時器/計數(shù)器10: 方式2：自動重裝初值的8位定時器/計數(shù)器11: 方式3：T0分成兩個8位定時器/計數(shù)器10C/T：定時或計數(shù)功能選擇位。10例6-1: 某一系統(tǒng)使T1作為定時器，采用方式2，使T0作為計數(shù)器

5、采用方式1，T0、T1的門控位均為0，請設(shè)置TMOD的值。 0 0 1 0 0 1 0 1 即：TMOD=25H. TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM0M1D7D6D5D4D3D1D2D0T1方式控制T0方式控制 11例6-1: 某一系統(tǒng)使T1作為定時器，采用方式2，使T02、定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON(88H，可位尋址)TRx: Tx的運行控制位。 TRx=1，啟動定時器/計數(shù)器TRx=0，關(guān)閉定時器/計數(shù)器 x=0、1122、定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON(88H，可位尋址)TR3、定時器初值寄存器 TH0 TL0 TH1 TL1用于存放計數(shù)初值，具有自動加1功能，加滿

6、后溢出，它們的字節(jié)地址是: TH1(8位) TL1(8位) TH0(8位) TL0(8位) 8DH 8BH 8CH 8AH根據(jù)定時器/計數(shù)器工作方式，計數(shù)長度可分別選擇:8位，13位，16位。133、定時器初值寄存器 TH0 TL0 TH1 TL1MCS-51的定時器/計數(shù)器共有四種工作方式，其中：T0有方式0、1、2、3四種；T1有方式0、1、2三種。三、工作方式14MCS-51的定時器/計數(shù)器共有四種工作方式，其中：三、工作1、工作方式0（以T0為例）13位定時器/計數(shù)器TMOD00M0M1C/TGATEINT0(P3.2)T0(P3.4)C/T=1C/T=0振蕩器12控制TL0（低5位）

7、TH0TCONTF0TR0中斷圖6-4 方式0（13位計數(shù)器）（高8位）S1S2TL0的高3位沒有用。151、工作方式0（以T0為例）13位定時器/計數(shù)器TMOD0C/T=1，S1接下面，T0作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外部脈沖計數(shù)，當脈沖發(fā)生負跳變時，計數(shù)器加1，計數(shù)值公式為： N=213 x=8192 x 其中：N為計數(shù)值，x是THx、TLx的初值。 x=8191(1FFFH)時，N最小值=1; x=0時，N最大值=8192。 則N的范圍：18192。16C/T=1，S1接下面，T0作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外C/T=0時， S1接上面，T0作定時器，對機器周期脈沖Tcy計數(shù)。 求定

8、時時間由下式確定： t=NTcy=(213 x)Tcy= (8192 x)Tcy 其中： t為定時時間。 求計數(shù)初值計算公式： x=213 t/Tcy=8192 t/Tcy 17C/T=0時， S1接上面，T0作定時器，對機器周期脈沖Tc2、工作方式1（以T0為例）16位定時器/計數(shù)器TMOD10M0M1C/TGATEINT0(P3.2)T0(P3.4)C/T=1C/T=0振蕩器12控制TL0（8位）TH0（8位）TCONTF0TR0中斷圖6-5 方式1（16位計數(shù)器）182、工作方式1（以T0為例）16位定時器/計數(shù)器TMOD1C/T=1，S1接下面，T0作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外部脈

9、沖計數(shù)，當脈沖發(fā)生負跳變時，計數(shù)器加1，計數(shù)值公式為： N=216 x=65536 x 其中：N為計數(shù)值，x是THx、TLx的初值。 x=65535(FFFFH)時，N最小值=1; x=0時，N最大值=65536; 則N的范圍：165536。19C/T=1，S1接下面，T0作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外C/T=0時， S1接上面，T0作定時器，對機器周期脈沖Tcy計數(shù)。 求定時時間由下式確定： t=NTcy=(216 x)Tcy= (65536 x)Tcy 其中： t為定時時間。 求計數(shù)初值計算公式： x=216 t/Tcy=65536 t/Tcy 20C/T=0時， S1接上面，T0作定時

10、器，對機器周期脈沖Tc3、工作方式2（以T0為例）8位定時器/計數(shù)器TL0作為8位加法計數(shù)器， TH0作為初值寄存器用。TL0加法計數(shù)器溢出時置TF0=1，而且發(fā)出重裝載信號，使三態(tài)門打開，將TH0中的初值自動送入TL0。213、工作方式2（以T0為例）8位定時器/計數(shù)器TL0作為8C/T=1，S1接下面，T0作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外部脈沖計數(shù)，當脈沖發(fā)生負跳變時，計數(shù)器加1，計數(shù)值公式為： N=28 x=256 x 其中：N為計數(shù)值，x是THx、TLx的初值。 x=255(FFH)時，N最小值=1; x=0時，N最大值=256; 則N的范圍：1256。22C/T=1，S1接下面，T0

11、作計數(shù)器，對P3.4引腳輸入的外C/T=0時， S1接上面，T0作定時器，對機器周期脈沖Tcy計數(shù)。 求定時時間由下式確定： t=NTcy=(28 x)Tcy= (256 x)Tcy 其中： t為定時時間。 求計數(shù)初值計算公式： x=28 t/Tcy=256 t/Tcy 23C/T=0時， S1接上面，T0作定時器，對機器周期脈沖Tc工作方式0： x= 213 t/Tcy=213 500us/2us =8192 250=7942=1F06H =1111100000110B 則TL0=00000110B=06H， TH0=11111000B=0F8H例6-2:已知晶振6MHz，要求定時0.5ms

12、，試分別求出T0工作于方式0、方式1、方式2時的定時初值。解：機器周期Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us; 定時t=0.5ms=500us.24工作方式0：例6-2:已知晶振6MHz，要求定時0.5工作方式1： x= 216 t/Tcy=216 500us/2us =65536 250=65286=FF06H 則TL0=06H，TH0=0FFH工作方式2： x= 28 t/Tcy=28 500us/2us=256 250=6=6H 則TL0=06H TH0=06H（重裝初值寄存器，其值不變）25工作方式1：256.2 定時器應用舉例學習內(nèi)容1應用步驟2應用舉例266.2 定時器應用

13、舉例學習內(nèi)容1應用步驟2應用舉例261、T0、T1的選擇使用；2、合理選擇工作方式TMOD；3、計算初值; x=2n t/Tcy 其中，n與工作方式有關(guān)， 方式0，n=13； 方式1，n=16； 方式2、3時，n=8。一、定時器應用步驟271、T0、T1的選擇使用；一、定時器應用步驟274、編制應用程序：定時器/計數(shù)器的初始化： 寫TMOD； 寫入定時初值； 設(shè)置中斷系統(tǒng)的IP、IE； 啟動定時器運行（TRx）。正確編制定時器/計數(shù)器中斷服務程序。 一、定時器應用步驟284、編制應用程序：一、定時器應用步驟28例6-3:設(shè)單片機晶振頻率fosc=12MHz，使用T0以方式0產(chǎn)生周期為1ms的方

14、波，并由P1.0輸出。以中斷方式完成編程。解：1、TMOD配置 T1不用，有關(guān)位設(shè)置為0； T0的GATE=0，C/T=0，M1M000（方式0）。 則TMOD初始化設(shè)置為00000000B，即00H。二、定時器編程舉例29例6-3:設(shè)單片機晶振頻率fosc=12MHz，使用T02、計算初值 產(chǎn)生1ms的方波，只需在P1.0端以0.5ms為周期交替輸出高低電平即可，因此定時時間為0.5ms 。 Tcy=12/fosc=12/12MHz=1us x=213t/Tcy=8192-500us/1us=8192-500=7692 =1E0CH=1 1110 0000 1100B， TH0=111100

15、00B=0F0H；TL0=00001100B=0CH3、啟動和中斷 定時器T0的啟動由TR0控制，即TR0=1啟動。 定時器T0的中斷允許由ET0和EA控制， 即ET0=1、EA=1。302、計算初值304、程序設(shè)計 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP DS0 ORG 0100HMAIN: MOV SP, #30H MOV TL0, #0CH MOV TH0, #0F0H MOV TMOD, #00H SETB ET0 SETB EA SETB TR0 SJMP $DS0: MOV TL0, #0CH MOV TH0, #0F0H CPL P1.0 RETI3

16、14、程序設(shè)計31練習題：設(shè)單片機晶振頻率fosc=6MHz，使用T1以方式2產(chǎn)生周期為1ms的方波，并由P1.0輸出。以中斷方式完成。32練習題：設(shè)單片機晶振頻率fosc=6MHz，使用T1以方式2一、填空題1、MCS-51單片機的51子系列含有 個 位的 法定時器。2、定時器T0有 種工作模式；定時器T1有 種工作模式。3、欲對300個外部事件計數(shù)，可以選用定時/計數(shù)器T1的模式 或模式 。4、當定時器T0工作在方式 時，要占定時器T1的TR1和TF1兩個控制位。 5、若系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，則T0工作于定時和計數(shù)方式時最高（計數(shù)）信號頻率分別為 kHz和 kHz。6、TMOD中的GA

17、TE=1時，表示由 個信號控制定時器的啟停。習題課33一、填空題習題課33二、簡答題1、單片機系統(tǒng)中的定時和計數(shù)功能有何區(qū)別？分別適用于什么場合？簡述其工作原理。2、MCS-51單片機中設(shè)有幾個定時器/計數(shù)器？它們分別有幾種工作方式？這些工作方式各有哪些特點？3、MCS-51單片機晶振頻率為6MHz時，分別寫出T1處于不同工作方式時，最大定時時間是多少？34二、簡答題34三、計算題1、MCS-51單片機的時鐘晶振頻率為6MHz，若要求定時為0.2ms和20ms，定時器0工作方式為0，方式1和方式2，其定時器初值各為多少？2、單片機的晶振為6MHz，設(shè)計一個100ms的延時程序，已知用定時器T0

18、并工作方式1，使用中斷和查詢兩種方式。3、設(shè)MCS-51單片機的晶振頻率為6MHz，若由P1.1引腳輸出1000Hz方波，試編寫其應用程序，使用中斷方式。35三、計算題35一、填空題1、MCS-51單片機的51子系列含有2 個16 位的 加法定時器。2、定時器T0有4種工作模式；定時器T1有3種工作模式。3、欲對300個外部事件計數(shù)，可以選用定時/計數(shù)器T1的模式0 或模式1 。4、當定時器T0工作在方式 3 時，要占定時器T1的TR1和TF1兩個控制位。 5、若系統(tǒng)晶振頻率為12MHz，則T0工作于定時和計數(shù)方式時最高（計數(shù)）信號頻率分別為1000 kHz和500 kHz。6、TMOD中的G

19、ATE=1時，表示由2個信號控制定時器的啟停。答 案36一、填空題答 案36二、簡答題1、單片機系統(tǒng)中的定時和計數(shù)功能有何區(qū)別？分別適用于什么場合？簡述其工作原理。 答：定時功能是對片內(nèi)機器周期計數(shù)，從計數(shù)開始到計滿溢出為止，可以由計數(shù)值機器周期值來得到一個準確的時間值；而計數(shù)功能則是對單片機引腳上的外來隨機脈沖進行計數(shù)，一般情況下難以折算為精確時間。 定時功能適用于需要準確計量一段時間的場合；而計數(shù)功能適用于對外部事件的計數(shù)。 在單片機內(nèi)，定時和計數(shù)的實現(xiàn)都是借助一個加1計數(shù)器，工作原理基本一樣，只是定時方式下計數(shù)脈沖為fose/12，計數(shù)方式下的計數(shù)脈沖由單片機外引腳（T0或T1）來輸入。

20、37二、簡答題372、MCS-51單片機中設(shè)有幾個定時器/計數(shù)器？它們分別有幾種工作方式？這些工作方式各有哪些特點？答：MCS-51單片機內(nèi)部中有兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器。定時器/計數(shù)器有四種工作方式：方式0，方式1，方式2，方式3。其中，方式3只適用于T0。以T0為例：方式0，16位寄存器只用了13位，TL0的高三位未用。由TH0的8位和TL0的低5位組成一個13位加法計數(shù)器；方式1，和方式0的工作相同，唯一的差別是TH0和TL0組成一個16位加法計數(shù)器；方式2，把TL0配置成一個可以自動重裝初值的8位計數(shù)器，TL0作為8位加法計數(shù)器，TH0作為初值寄存器。TH0由軟件預置值。當TL

21、0產(chǎn)生溢出時，一方面使溢出標志TF0置1，同時把TH0中的8位數(shù)據(jù)重新裝入TL0中；方式3，將使TL0和TH0成為兩個相互獨立的8位計數(shù)器，TL0利用T0本身的一些控制，它的操作與方式0和方式1類似。而TH0被規(guī)定為只用作定時器功能，對機器周期計數(shù)，并借用了T1的控制位TR1和TF1。在這種情況下TH0控制了T1的中斷。這時T1還可以設(shè)置為方式02，用于任何不需要中斷控制的場合，用作串行口的波特率發(fā)生器。382、MCS-51單片機中設(shè)有幾個定時器/計數(shù)器？它們分別有幾三、計算題1、MCS-51單片機的時鐘晶振頻率為6MHz，若要求定時為0.2ms和20ms，定時器0工作方式為0，方式1和方式2

22、，其定時器初值各為多少？答：已知時鐘晶振頻率為6MHz，Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us3、MCS-51單片機晶振頻率為6MHz時，分別寫出T1處于不同工作方式時，最大定時時間是多少？答：已知時鐘晶振頻率為6MHz，則Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us。 定時時間： t=(2nx)Tcy，（1）方式0時：x=0，tmax =(2130)Tcy=81922us=16.384ms（2）方式1時：x=0，tmax =(2160)Tcy=655362us=131.072ms（3）方式2時：x=0，tmax =(280)Tcy=2562us=512us39三、計算題3、MCS-

23、51單片機晶振頻率為6MHz時，分別寫（1）方式0時：設(shè)時間常數(shù)為x，x=213t/Tcy=8192-t/2us定時為0.2ms，有x=8192-200us/2us=8092=1F9CH =1111110011100B， 則TH0=11111100B=0FCH，TL0=00011100B=1CH；定時為20ms，有x=213t/Tcy=8192-20000us/2us= 1808，無法由定時器直接產(chǎn)生。（2）方式1時： x=216t/Tcy=65536-t/2us定時為0.2ms，有x=65536-200us/2us=65436=0FF9CH 則TH0=0FFH，TL0=9CH；定時為20ms，有x=65536-20000us/2us=55536=0D8F0H ，TH0=0D8H，TL0=0F0H。40（1）方式0時：設(shè)時間常數(shù)為x，x=213t/Tcy=812、單片機的晶振為6MHz，設(shè)計一個100ms的延時程序，已知用定時器T0并工作方式1，使用查詢方式。答： 機器周期Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us。初值 x=216t/Tcy=65536-100000us/2us =15536=3CB0H。故定時器T0的初值為TH0=3CH，TL0=0B0H。（3）方式2時： x=28t/Tcy=