1、第4章 單片機的中端系統及定時器/計數器4.2 定時/計數器微波爐中的定時器微波爐中的定時器2設定加熱一只雞的時間為15分鐘（900s），啟動后微波爐開始倒計時，并在顯示屏上顯示剩余時間。單片機每過1s 更新一次顯示時間，當更新顯示900次后就讓微波爐停止加熱。自行車上的計數器自行車上的計數器3霍爾開關每當車輪轉過一圈時磁鐵接近一次霍爾開關，于是就會輸出一個脈沖。如果把這個脈沖輸入單片機，單片機可以在每次脈沖到來時計一個數，假設60秒內單片機的計數值為n，車輪的半徑為r，于是車輪的周長為C=2r，得自行車的行駛速度為：226060CrrnVTn4計數器的容量計數器的容量 8051單片機內部有兩

2、個計數器，分別稱為T0和T1，這兩個計數器分別由兩個兩個8位位的RAM單元組成，即每個計數器都是16位的計數器，最大的計數量是65536。溢出 來看水滴的例子，當水持續落下，最終有一滴水使得盆中的水滿了。這時如果再有一滴水落下，水會溢出來。單片機計數器的容量是16位，也就是說，最大的計數值為65536，因此計數計到65536時就會產生溢出。一旦產生溢出，單片機內部定時器控制寄存器一旦產生溢出，單片機內部定時器控制寄存器TCON中中的的TF0/TF1變為變為“1”。定時計數器的工作原理定時計數器的工作原理 計數器的最大的計數值為65536，因此計數計到65536就會產生溢出。如果要計數100，就

3、先往計數器中放進65436，再來100個脈沖，就會產生溢出。 定時也是如此，假如每個脈沖是1s，則計滿65536個脈沖需時65.536ms。如果只要定時10ms，10ms為10000s，所以，只要在計數器里面放進55536就可以了。定時器/計數器的方式寄存器TMOD TMOD在特殊功能寄存器中，字節地址為89H定時器/計數器的控制字(1)GATE位：門控位。當GATE=0時，只要TCON中的TR0為1就能使計數器工作。當GATE=1和TR0=1時，是否計數取決于INT0引腳的信號，當INT0由0變為1時，開始計數；當INT0由1變為0時，停止計數。(2)C/T位：計數器模式和定時器模式的選擇位

4、。C/T=0時，為定時器模式。C/T=1時，為計數器模式。 (3)M1M0：4種工作方式的選擇位。通過對M1M0的設置，可使定時器工作于4種工作方式之一，如表6-1所示。TCONTCON寄存器寄存器TF0/TF1（TCON.5/7），定時器溢出標志位），定時器溢出標志位=0=0：定時器未溢出；：定時器未溢出；=1=1：定時器溢出。：定時器溢出。TR0/TR1TR0/TR1：定時器運行啟停控制位：定時器運行啟停控制位： =0=0：定時器停止運行；：定時器停止運行； =1=1：定時器啟動運行。：定時器啟動運行。工作方式工作方式1: 16位定時位定時/計數器計數器在這種方式下，由TH0的8位和TL0

5、的8位組成一個16位計數器。最大計數值為65536。當16位計數器從設定的初值不斷加1直到溢出時，置置TCON的的TF0位為位為1，系統把計數器清，系統把計數器清“0”。工作方式工作方式0: 13位定時位定時/計數器計數器在這種方式下，由TH0的8位和TL0的低5位組成一個13位計數器。最大計數值為8192。當16位計數器從設定的初值不斷加1直到溢出時，置置TCON的的TF0位為位為1，系統把計數器清，系統把計數器清“0”。P122【例例4-9】P2.0接LED，高電平亮，單片機所接晶振12MHz，用定時器的查詢方式實現燈的閃爍。要求亮、暗間隔60ms。 R2220XTAL218XTAL119

6、ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT8

7、9C51C122pFC222pFC310uFX112MR110kD1P122【例例4-9】P2.0接LED，高電平亮，單片機所接晶振12MHz，用定時器的查詢方式實現燈的閃爍。要求亮、暗間隔60ms。 分析：分析：每個機器周期為1s，使用工作方式1，可以定時65.536ms；方式0可以定時8.192ms 假設應用的是定時器1，工作在方式1，利用TMOD設置方法可知TMOD=00010000B。 需要往定時器里放入預置數： 65536-60ms/1s =5536=15A0H. 程序清單如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV P2, #00H ;關所有

8、的燈 MOV TMOD, #00010000B;定時器/計數器1工作于方式1 MOV TH1, #15H MOV TL1, #0A0H;預置數5536 SETB TR1 ;定時器定時器/計數器計數器1開始運行開始運行 LOOP:JBC TF1,NEXT ;若TF1為1清TF1并轉NEXT處 AJMP LOOP ;否則跳轉到LOOP處運行 NEXT:CPL P2.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H ;重置定時器重置定時器/計數器的初值計數器的初值 AJMP LOOP SJMP $ END工作方式工作方式0: 13位定時位定時/計數器計數器在這種方式下，由TH0的8位和TL

9、0的低5位組成一個13位計數器。最大計數值為8192。當16位計數器從設定的初值不斷加1直到溢出時，置置TCON的的TF0位為位為1，系統把計數器清，系統把計數器清“0”。工作方式工作方式2：自動裝載初值的：自動裝載初值的8位定時器位定時器 方式2把TL0配置成一個可以自動恢復初值的8位計數器，TH0作為常數緩沖器，由軟件預置值。 當TL0產生溢出時，一方面使溢出標志TF0置1，同時把TH0中的8位數據重新裝入TL0中。此動作是由硬件自動完成此動作是由硬件自動完成的，不需要軟件，這不同于方式的，不需要軟件，這不同于方式0和方式和方式1。 工作方式3 在這種工作方式下T0被拆成兩個獨立的定時器/

10、計數器來用。 TL0可以構成8位的定時器或計數器的工作方式，并使用T0的控制位、TF0的中斷源。 TH0則只能作為定時器來用，使用則只能作為定時器來用，使用T1中的中的TR1、TF1的中斷的中斷源。源。 工作方式3 需要注意的是，方式3是將T0拆成兩個獨立的8位定時器/計數器來用，而不是T1，如果把T1置于方式3，T1將處于關閉狀態。 一般情況下，T0以工作方式3狀態運行，僅在T1工作于方工作于方式式2而且不要求中斷的前提下而且不要求中斷的前提下才可以使用，此時T1可被用作串行口波特率發生器。 方式方式3特別適合于單片機需要特別適合于單片機需要1個獨立的定時器個獨立的定時器/計數器、計數器、1

11、個定時器及個定時器及1個串行口波特率發生器的情況。個串行口波特率發生器的情況。定時器/計數器的預置數的計算方法 1計數器初值的計算 把計數器從初值開始作加1計數到計滿溢出所需要的計數值設定為C，計數初值設定為D，由此便可得到以下的計算通式：D=M-C (6-1) 式中，M為計數器模值，該值和計數器工作方式有關，在方式0時M為213 ，在方式1時M為216 ，在方式2和方式3時M為2 8 。 2定時器初值的計算 在定時器模式下，定時器定時時間T的計算公式為：T=(TM-TC)12/fOSCs (6-2) 式中，TM為計數器從初值開始作加1計數到計滿溢出所需要的時間，TM為模值，與定時器的工作方式

12、有關；fOSC是單片機晶體振蕩器的頻率；TC為定時器的定時初值。在式(6-2)中，若設TC =0，則定時器定時時間為最大(初值為0，計數從全0到全1，溢出后又為全0)。 【例【例6-1】設T0在方式0下工作，定時時間為1ms，時鐘振蕩頻率為6MHz。計算預置數。 解：將數據代入公式(6-2)得：(213-TC)12/6 s =1ms=1000sTC=213 -500=7692=1E0CH=1111000001100B 因為TL1的高3位沒用，對計算出的TC要進行修正，即在低5位前插入3個0，修正后的定時初值X=1111000000001100B=F00CH。可用下列指令實現。MOV TL0,#

13、0CH;5位送TL0寄存器 MOV TH0,#0F0H ;8位送T0寄存器 13【例例4-6】若單片機時鐘頻率fOSC為12MHz，請計算定時2ms所需的定時器初值。 解：由于定時器工作在方式2和方式3下時的最大定時時間只有0.256ms，要定時2ms，則要用到循環程序，因此用方式0或方式1較方便。 若采用方式0，則根據式(6-2)可得定時器初值為：TC=213 -2ms/1s=6129 利用計算機附件中的計算器可將6129轉換為十六進制數為1830H。注意：這不是定時器工作在方式0時的初值，因定時器工作在方式0時是13位，高字節8位，低字節5位，所以還要進行適當的變換，修正后為C110H。即

14、：TH0應預置C1H，TL0應預置10H(高3位為0)。 若采取方式1，則有： TC=216-2ms/1s=63536=F830H 即：TH0應預置F8H，TL0應預置30H。程序清單如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H MAIN:MOV P2, #00H ;關所有的燈 MOV TMOD, #00010000B;定時器/計數器1工作于方式1 MOV TH1, #15H MOV TL1, #0A0H;預置數5536 SETB TR1 ;定時器定時器/計數器計數器1開始運行開始運行 LOOP:JBC TF1,NEXT ;若TF1為1清TF1并轉NEXT處 AJMP L

15、OOP ;否則跳轉到LOOP處運行 NEXT:CPL P2.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H ;重置定時器重置定時器/計數器的初值計數器的初值 AJMP LOOP SJMP $ ENDlEA：總允許位(一級控制)。EA=0時，禁止一切中斷；EA=1時，中斷開放。lET1、ET0：定時器T1、T0允許位，ET1=1或ET0=1時，允許TF1或TF0引發中斷，否則禁止相應的定時器中斷。定時定時/ /計數中斷計數中斷 -TCON-TCON的定時的定時/ /計數器中斷標志計數器中斷標志TF0/TF1（TCON.5/7），定時器溢出中斷請求位），定時器溢出中斷請求位=0=0：定

16、時器未溢出；：定時器未溢出；=1=1：定時器溢出申請中斷，進中斷后自動清零。：定時器溢出申請中斷，進中斷后自動清零。TR0/TR1TR0/TR1：定時器運行啟停控制位：定時器運行啟停控制位： =0=0：定時器停止運行；：定時器停止運行； =1=1：定時器啟動運行。：定時器啟動運行。(2)用定時器的中斷方式。 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ;定時器1的中斷向量地址 AJMPTIME1 ;跳轉到真正的定時器程序處 ORG 0030H MAIN: MOV P1, #0FFH;關所有的燈 MOV TMOD, #00010000B;定時器/計數器1工作于方式1 MOV TH

17、1, #15H MOV TL1, #0A0H;預置數5536 SETBEA ;開總中斷允許 SETBET1 ;開定時器/計數器1允許 SETBTR1 ;定時器/計數器1開始運行LOOP: AJMP LOOP ; 真正工作時，這里可寫任意程序TIME1: PUSHACC ; 定時器1的中斷處理程序 PUSHPSW ; 將PSW和ACC壓入堆棧保護 CPL P1.0 MOV TH1, #15H MOV TL1,#0A0H; 重置定時常數重置定時常數 POP PSW POP ACC RETI ; 中斷返回 END定時器定時器/計數器的初始化步驟：計數器的初始化步驟： (1)確定工作方式(即對TMOD

18、賦值)。 (2)預置定時或計數的初值(可直接將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1)。 (3)根據需要開放定時器/計數器的中斷(直接對IE位賦值)以及給中斷優先級寄存器IP選送中斷優先級字，以開放相應中斷和設定中斷優先級。 (4)啟動定時器/計數器。若用軟件啟動，則可把TR0或TR1置1；若由外部中斷引腳電平啟動，則需給外部引腳加啟動電平。 【例例4-7】設T1作定時器用，以方式1工作，定時時間為10ms；T0作計數器，以方式2工作，外界發生一次事件即溢出，寫出初始化程序。 解解：T1的時間常數為： (216-TC)2s=10ms TC=EC78H 程序：MOVTMOD,#16H ;T1定時

19、方式1，T0計數方式2，即置TMOD寄存器的內容為00010110B MOVTL0,#0FFH;T0時間常數送TL0 MOVTH0,#0FFH;T0時間常數送TH0 MOVTL1,#78H ;T1時間常數(低8位)送TL1 MOVTH1,#0ECH;T1時間常數(高8位)送TH1 SETBTR0;置TR0為1允許T0啟動計數 SETBTR1;置TR1為1允許T1啟動計數【例例4-8】設定時器T0以方式1工作，編寫一個延時1s的子程序。 解解：若主頻為6MHz，可求得T0的最大定時時間為：TM max=216 2s=131.072ms 用定時器獲得100ms的定時時間再加10次循環得到1s的延時

20、，可算得100ms定時的預置數為： (216-TC)2s=100000s=100ms TC=216-50000=15536 TC=3CB0H程序如下： ORG0200H MOVTMOD,#01H ;T0工作方式1 MOVR7,#10 ;循環次數 TIME: MOVTL0,#0B0H;放預置數 MOVTH0,#3CH SETB TR0 ;啟動定時器0 LOOP1: JBC TF0,LOOP2 ;查詢TF0標志看是否計滿 JMP LOOP1 LOOP2: DJNZ R7,TIME ;進行10個100ms及1s的計時 SJMP $ END【例例4-10】P1.0接LED，低電平亮，單片機所接晶振12

21、MHz，用定時器中斷方式實現燈的閃爍。要求亮、暗間隔1s。解： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ; 定時器1的中斷向量地址 AJMP TIME1 ; 跳轉到真正的定時器程序處 ORG 0030HMAIN: MOV P1,#0FFH ; 關所有燈 MOV 30H,#00H ; 循環次數清循環次數清0 MOV TMOD, #00010000B ; 定時器定時器/計數器計數器1工作于方式工作于方式1 MOV TH1, #3CH MOV TL1,#0B0H; 即數即數15536(一次定時一次定時50ms的初值的初值) SETB EA ; 開總中斷允許開總中斷允許 SETB ET1 ; 開定時