第6章 單片機的定時器計數器

6.1定時/計數器的結構與工作原理6.2定時器/計數器的控制第6章單片機的定時器/計數器6.3定時/計數器的工作方式6.4定時/計數器的編程和應用實現(xiàn)定時一般有三種方法：利用軟件實現(xiàn)（延時程序）;優(yōu)點：簡單，控制方便；缺點：CPU效率低。硬件實現(xiàn)，專門設計一個單穩(wěn)態(tài)定時器：優(yōu)點：CPU效率高；缺點：修改參數麻煩。利用計數器實現(xiàn)計數器溢出預置數輸入脈沖計算機一般利用第三種方法實現(xiàn)1us8位256us單片機軟硬件聯(lián)合定時/計數方法：等待CPU響應系統(tǒng)時鐘脈沖加1計數器溢出標志溢出定時器外來信號脈沖加1計數器溢出標志溢出等待CPU響應計數器外來信號脈沖加1計數器溢出標志溢出等待CPU響應系統(tǒng)時鐘脈沖K定時/計數器定時器本質上是計數器，前者是對時鐘脈沖進行計數，后者則是對外來脈沖進行計數.51系列內部有2個16位的定時/計數器T0、T1功能：定時計數串行口的波特率發(fā)生器定時/計數器的可編程特性：⑴確定其工作方式是定時還是計數⑵預置定時或計數初值⑶當定時時間到或計數終止時，要不要發(fā)中斷請求⑷如何啟動定時或計數器工作可編程可編程的6.1定時/計數器的結構與工作原理一、定時計數器的結構與工作原理1、結構CPUTH1(8位)TL1(8位)T1

T1（P3.5）(8DH)(8BH)7070TH0(8位)TL0(8位)T0

T0（P3.4）(8CH)(8AH)7070TCON(88H)TMOD(89H)啟動啟動溢出溢出工作方式工作方式定時/計數器邏輯結構結構2個16位T/C分別由8位計數器TH0、TL0、

TH1、TL1組成“+1”計數器控制寄存器TCON：控制T/C的啟停、中斷等方式寄存器TMOD：控制T/C的工作方式2、工作原理⑴定時器定時輸入信號：機器內部震蕩信號的1/12分頻即每一個機器周期做一次“+1”運算T0T1∵1個機器周期=12震蕩脈沖∴計數速率為震蕩頻率的1/12分頻若單片機的晶振主頻為12MHz則計數周期為1μs⑵計數器由外部引腳（T0為P3.4，T1為P3.5）輸入計數脈沖外部輸入脈沖寬度應大于2個機器周期>TCY>TCY外部輸入脈沖發(fā)生負跳變時，進行“+1”計數下降沿高電平低電平TCY:為機器周期1、方式寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0LSBMSB（89H）TMOD控制T1控制T0門控位功能選擇位工作方式選擇6.2定時器/計數器的控制GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0INT1INT0引腳輸入電平的控制GATE：門控位。設定T1、T0運行時，是否受GATE=

0不受外部中斷控制C/T=

00方式013位計數器

01方式116位計數器

10方式2可自動重新裝載初值的8位計數器

11方式3T0分為2個8位計數器，T1停止計數M1M0操作方式功能操作方式選擇1受外部中斷控制0為定時功能1為計數功能2、控制寄存器TCONLSBMSB（88H）TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0T1、T0

啟/停控制位T1、T0

溢出標志位與外部中斷INT1、INT0有關“0”停止“1”啟動“1”有溢出“0”無溢出可編程可控制“+1”亦可由指令清“0”工作“1”“0”記錄有無溢出⑴方式0M1M0=0013位的定時計數器，由TH的8位和TL的低5位組成T1（P3.5）GATETR1INT1震蕩器÷12TL15位TH18位TF1中斷KC/T=0C/T=1控制定時/計數器方式0邏輯圖111“+1”中斷TL4～0以T1為例：13位計數器TF1“+1”“+1”6.3定時/計數器的工作方式⑵方式1M1M0=0116位的定時計數器，由TH的8位和TL的8位組成T1（P3.5）GATETR1INT1震蕩器÷12TL18位TH18位TF1中斷KC/T=0C/T=1控制定時/計數器方式1邏輯圖16位計數器“+1”1以T1為例：中斷TF1“+1”“+1”⑶方式2M1M0=10可自動重裝載的8位計數器TH1（TH0）被定義為賦值寄存器TL1（TL0）被定義為計數器定時/計數器方式2邏輯圖

T1（P3.5）

GATETR1INT1震蕩器÷12TL18位TF1中斷KC/T=0C/T=1控制TH18位重裝載重裝載1“+1”以T1為例：中斷TL18位TF1“+1”“+1”⑷方式3M1M0=11T0被分成2個相互獨立的8位計數器TL0、TH0TL0使用自己本身的一些控制位C/T、GATE、TR0TF0、INT0等。TH0只能做定時器，并使用T1的控制位TR1、TF1，同時占用T1的中斷源震蕩器÷121/12f0scTL08位TF0中斷KC/T=0C/T=1控制1/12f0scT0（P3.4）GATETR0INT0KTH08位TF1中斷控制1/12f0scTR1定時/計數器方式3邏輯圖1TH0借用了T1的TR1和TF1,因此控制了T1的中斷此時T1只能用在一些不要中斷的情況下“+1”“+1”1“+1”“+1”TF0TF1

中斷

中斷“+1”定時/計數器的初始化初始化一般有以下幾個步驟：⑴確定工作方式，對方式寄存器TMOD賦值⑵預置定時或計數初值，直接將其寫入T0、T1中⑶根據需要對中斷允許寄存器有關位賦值，以開放或禁止定時/計數器中斷⑷啟動定時/計數器，將TRi

賦值為“1”計數初值的設定：最大計數值M：不同的工作方式M值不同方式0：M=213=8192方式1：M=216=65536方式2、3：M=28=2566.4

定時/計數器的編程和應用計數初值X的計算方法：計數方式：X=M－計數值（X即為計數值的補碼數）定時方式：（M－X）×T=定時值∴X=M－定時值/T其中T為機器周期，時鐘的12分頻，若晶振為6MHz，則T=2μs，若晶振為12MHz，則T=1

s例

若單片機晶振為12MHz，要求產生500

s定時，試計算X的初值。解：由于T=1

s，產生500

s定時，需要“+1”500次，定時器方能產生溢出。采用方式0:(

13位計數器)X=213－（500×10-6/10-6

）

=8192－500采用方式1：(

16位計數器)X=216－（500×10-6/10-6）=65536－500 若單片機晶振為6MHz，要求產生10ms的定時，試計算X的初值，可以采用何種工作方式？練習實例1設單片機的fosc=12MHz，采用T0定時方式1在P1.0腳上輸出周期為2ms的方波?！痉治觥坑肞1.0作方波輸出信號，周期為2ms的方波 即可用每1ms改變一次電平的方法完成， 故定時值可設置為1ms。 可做“+1”運算1000次，使T0工作在方式1， 即16位計數器TH0

=(65536–1000)

/256

=0xfcTL0

=

(65536–1000)

%

256=0x18注意：需要不斷重裝計數初值。定時初值：X=M－計數次數=65536－1000GATEC/TM1M0控制T1控制T00001TMOD方式字01H選擇方式1，16位計數器選擇定時器方式INT0不參與控制#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;voidmain(void){TMOD=0x01; //定時器0方式1TR0=1;

for(;;){

TH0=(65536-1000)/256; //置計數初值

TL0=(65536-1000)%256; while(!TF0); //查詢等待TF0復位

P1_0=!P1_0; //定時時間到P1.0反相

TF0=0; //軟件清TF0}}查詢方式#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;//------------------//定時器0中斷處理程序-----------voidtimer0(void)interrupt1

{P1_0=!P1_0; //P1.0取反

TH0=(65536-1000)/256; //計數初值重裝載

TL0=(65536-1000)%256;}//-------------------主函數-------------------------------------voidmain(void){

TMOD=0x01;P1_0=0;

TH0=(65536-1000)/256; //預置初值

TL0=(65536-1000)%256;

EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1);}中斷方式ETx=1；

//開定時x中斷，x=0或1EA=1；

//開總中斷tx_srv()

interruptn{ //n=1或3……}若是查詢方式——采用條件判斷語句若是中斷方式→中斷初始化設置和中斷服務程序：while(!TFx);

//x=0或1確定采用何種方式處理溢出結果實例2采用T1定時在P1.0口輸出周期為0.5ms的方波?！痉治觥坑肞1.0作方波輸出信號，周期為0.5ms的方波 即可用每0.25ms改變一次電平的方法完成， 故定時值可設置為0.25ms。

可做“+1”運算250次，使T1工作在方式2，即8位計數器定時初值：X=M－計數次數=256－250=6GATEC/TM1M0控制T1控制T00010TMOD方式字20H中斷方式#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;timer1()interrupt3{P1_0=!P1_0; }main(){

TMOD=0x20;

TH1=6; TL1=6;

EA=1; ET1=1;

TR1=1;

while(1);}思考，查詢方式呢？#include<reg51.h>sbitP1_0=P1^0;main(){

TMOD=0x20; TH1=6; TL1=6; TR1=1;

for(;;){

while(!TF1);

P1_0=!P1_0; TF1=0; }}查詢方式實例7采用定時中斷方式，實現(xiàn)下圖流水燈控制功能。要求燈的循環(huán)速率為每秒1次。【分析】利用定時器直接進行1s延時是無法實現(xiàn)的，但可以將定時中斷與軟件計數聯(lián)合起來增加延時長度，即利用定時中斷進行中斷次數統(tǒng)計。1s延時可以視為20次50ms定時中斷的累積延時量。若采用12MHz頻率定時方式1，則計數初值為：定時初值：X=M－定時值/T=216－（50×10-3/10-6）

=65536－50000GATEC/TM1M0控制T1控制T00001TMOD方式字01H#defineucharunsignedchar //定義一下方便后面使用#include<reg51.h> bitldelay=0; //長定時溢出標記uchar

t=0; //定時溢出次數//-------------------定時器0中斷函數---------------------timer0()interrupt1{

t++;

if(t==20){ t=0;

ldelay=1; //每次溢出置一個標記，以便主程序處理

}

TH0=(65536-50000)/256; //重置T0初值0x3cb0

TL0=(65536-50000)%256;}完整程序voidmain(void){ //主程序ucharcodeledp[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//跑馬燈工作狀態(tài)uchar

ledi=0; //用來指示顯示順序

TMOD=0x01; //定義T0方式1 TH0=(65536-50000)/256;

//T0初值

TL0=(65536-50000)%256;

TR0=1; //啟動定時器

ET0=1; //打開定時器0中斷

EA=1; //打開總中斷 while(1){ //主程序循環(huán)

if(ldelay){ //發(fā)現(xiàn)有時間溢出標記，進入處理

ldelay=0; //清除標記 P2=ledp[ledi]; //讀出一個值送到P2口

ledi++; //指向下一個

if(ledi==8)ledi=0;//到了最后一個燈就換到第一個 } }}實例6采用10MHz晶振，在P1.0腳上輸出周期為2.5s，占空比為20%的脈沖信號。2.5s0.5s【分析】10M晶振，方式1最大定時為78.643ms（65536×（12/10）us）；若取10ms產生定時，則2.5s對應于250次溢出；高電平占20%（500ms），則對應于50次溢出。定時初值：X=M－定時值/T=216－10000×10/12 =65536－8333GATEC/TM1M0控制T1控制T00001TMOD方式字01H#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharuchartime;//時間累計

uchar

period=250;uchar

high=50;sbitp10=P1^0;//-----------定時器0中斷處理程序-------------

timer0(void)interrupt1{TH0=(65536-8333)/256;//重載計數初值TL0=(65536-8333)%256;if(

++time==high)p10=0;//高電平時間到變低elseif(time==period)//周期時間到變高{time=0;

p10=1;}}完整程序//-------------------主函數----------------------------------main(){

TMOD=0x01;

//定時器0方式1TH0=(65536-8333)/

256;

//預置計數初值TL0=(65536-8333)%256;

EA=1;ET0=1;

TR0=1;

while(1);}完整程序 編寫程序，要求采用T0，從P1.7輸出周期為400ms，占空比9:1的矩形脈沖信號。課堂測試實例3作計數器用將第4章實例5“計數顯示器”中的查詢法按鍵檢測改用T0中斷方式實現(xiàn)?！痉治觥繉0設置為計數器方式2，設法使其在1個外部脈沖到來時就能溢出（即計數溢出周次為1）產生中斷請求。

T0（P3.4）

GATETR0INT0震蕩器÷12TL08位TF0中斷KC/T=1控制TH08位重裝載重裝載1“+1”中斷TL08位TF0計數初值X=M–計數值

=28–1=255=0xffGATEC/TM1M00110TMOD方式字06H完整程序#include<reg51.H>unsignedcharcode

table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};unsignedcharcount=0;

//計數器賦初值//-------------------中斷服務程序--------------------------int0_srv()interrupt1{ count++;

if(count==100)count=0; P0=table[count/10]; //P0口顯示初值 P2=table[count%10];}//----------------------------主程序------------------------voidmain(void) {

//計數器賦初值P0=table[0];

//P0口顯示初值P2=table[0];

//P2口顯示初值

TMOD=0x06;TH0=TL0=0xff;ET0=1;EA=1;

TR0=1;while(1);}完整程序實例2測量從P3.3（INT1）輸入的正脈沖的寬度,測量結果以BCD碼形式存放在片內RAM40H開始的單元處（設40H地址存放個位,系統(tǒng)時鐘為12MHz，被測脈沖信號周期不超過100ms)。原理分析:GATE=TR1=1時允許INT1的脈沖控制定時器的啟停,即INT1=1可啟動定時器，INT1=0可關閉定時器。若T1為定時器方式（計數初值為0），則根據T1先啟動、再關閉后的計數值可算出被測脈沖寬度。門控位GATE的應用GATEC/TM1M0控制T1控制T0TMOD選方式1選定時器方式INT1為高時，T1開始計數1001T1（P3.5）GATETR1INT1震蕩器÷12TL18位TH18位TF1中斷KC/T=0C/T=1控制16位計數器“+1”1INT1INT1為高時T1開始計數INT1為低時T1停止計數00111寬度≤65ms計數值

即μs數1“+1”“+1”INT1INT1為高時T1開始計數INT1為低時T1停止計數#include<reg51.h>sbitP3_3=P3^3;voidmain(){unsignedchar*P,i;

inta;

P=0x40;//指針指向片內40H單元

TMOD=0x90;//GATE=1，工作方式為計數器T1

TL1=0x00;TH1=0x00;

//