第9讲51单片机定时器计数器系统

1标题：定时/计数器教学目的与要求：1.理解80C51定时/计数器工作原理2.掌握80C51定时/计数器控制寄存器的名称及设置3.掌握定时/计数器工作方式4.掌握根据不同的工作方式设置定时/计数器的方法授课时数：4教学重点：如何根据定时时间设置定时/计数器的初值及TCON，TMOD教学内容及过程：一、80C51定时/计数器定时/计数器是单片机系统一个重要的部件，其工作方式灵活、编程简单、使用方便，可用来实现定时控制、延时、频率测量、脉宽测量、信号发生、信号检测等。此外，定时/计数器还可作为串行通信中波特率发生器。(一).定时/计数器概述80C51单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器，基本功能是加1。对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周脉冲计数，是定时器。计数器由二个8位计数器组成。定时时间和计数值可以编程设定，其方法是在计数器内设置一个初值，然后加1计满后溢出。调整计数器初值，可调整从初值到计满溢出的数值，即调整了定时时间和计数值。定时/计数器作为计数器时，外部事件脉冲必须从规定的引脚输入。且外部脉冲的最高频率不能超过时钟频率的1/24。8051定时器/计数器逻辑结构图(二)定时/计数器的控制寄存器⒈定时/计数器控制寄存器TCONTCONT1中断标志T1运行标志T0中断标志T0运行标志INT1中断标志INT1触发方式INT0中断标志INT0触发方式位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0CPUTCON(88H)TH1TL1TH0TL0INT1(P3.3)INT0(P3.2)中断T1(P3.5)定时器1定时器0溢出启动(8DH)(8BH)(8CH)(8AH)启动内部总线溢出工作方式工作方式70T0(P3.4)70TMOD(89H)70702位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H各位含义如下：(1)TCON.7TF1：定时器1溢出标志位。当定时器1计满数产生溢出时，由硬件自动置TF1=1。在中断允许时，向CPU发出定时器1的中断请求，进入中断服务程序后，由硬件自动清0。在中断屏蔽时，TF1可作查询测试用，此时只能由软件清0。(2)TCON.6TR1：定时器1运行控制位。由软件置1或清0来启动或关闭定时器1。当GATE=1，且为高电平时，TR1置1启动定时器1；当GATE=0时，TR1置1即可启动定时器1。(3)TCON.5TF0：定时器0溢出标志位。其功能及操作情况同TF1。(4)TCON.4TR0：定时器0运行控制位。其功能及操作情况同TR1。⒉定时/计数器工作方式控制寄存器TMODTMOD用于设定定时/计数器的工作方式低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。高4位控制T1低4位控制T0门控位计数/定时方式选择工作方式选择门控位计数/定时方式选择工作方式选择GC/TM1M0GC/TM1M0⑴M1M0——工作方式选择位M1M0工作方式功能00方式013位计数器01方式116位计数器10方式2两个8位计数器，初值自动装入11方式3两个8位计数器，仅适用T0⑵C/T——计数/定时方式选择位C/T=1,计数工作方式,对外部事件脉冲计数,用作计数器。C/T=0,定时工作方式,对片内机周脉冲计数,用作定时器。⑶GATE——门控位GATE=0，运行只受TCON中运行控制位TR0/TR1的控制。GATE=1，运行同时受TR0/TR1和外中断输入信号的双重控制。只有当INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能运行。TMOD字节地址89H,不能位操作,设置TMOD须用字节操作指令。(三).定时/计数器工作方式⒈工作方式013位计数器，由TL0低5位和TH0高8位组成，TL0低5位计数满时不向TL0第6位进位，而是向TH0进位，13位计满溢出，TF0置“1”。最大计数值213=8192。【例1】用定时器1，方式0实现1s的延时。解：因方式0采用13位计数器,其最大定时时间为：8192×1s=8.192ms，因此，可选择定时时间为5ms，再循环200次。定时时间选定后，再确定计数值为5000，则定时器1的初值为X=M计数值=81925000=3192=C78H=0110001111000B因13位计数器中TL1的高3位未用，应填写0，TH1占高8位，所以，X的实际填写值应为3X=0110001100011000B=6318H，即：TH1=63H，TL1=18H，又因采用方式0定时，故TMOD=00H。可编得1s延时子程序如下：DELAY：MOVR3，#200；置5ms计数循环初值MOVTMOD，#00H；设定时器1为方式0MOVTH1，#63H；置定时器初值MOVTL1，#18HSETBTR1；启动T1LP1：JBCTF1，LP2；查询计数溢出SJMPLP1；未到5ms继续计数LP2：MOVTH1，#63H；重新置定时器初值MOVTL1，#18HDJNZR3，LP1；未到1s继续循环RET；返回主程序⒉工作方式116位计数器，最大计数值为216=65536。【例2】(1)要求：信号灯循环显示，时间间隔为1s。(2)方法：用定时器方式1编制1s的延时程序，实现信号灯的控制。系统采用12MHz晶振，采用定时器1，方式1定时50ms，用R3做50ms计数单元，其源程序可设计如下：ORG0000HCONT：MOVR2，#07HMOVA，#0FEHNEXT：MOVP1，AACALLDELAYRLADJNZR2，NEXTMOVR2，#07HNEXT1：MOVP1，ARRAACALLDELAYDJNZR2，NEXT1SJMPCONTDELAY：MOVR3，#14H；置50ms计数循环初值MOVTMOD，#10H；设定时器1为方式1MOVTH1，#3CH；置定时器初值MOVTL1，#0B0HSETBTR1；启动定时器1LP1：JBCTF1，LP2；查询计数溢出SJMPLP1；未到50ms继续计数LP2：MOVTH1，#3CH；重新置定时器初值MOVTL1，#0B0H4DJNZR3，LP1；未到1s继续循环RET；返回主程序END⒊工作方式28位计数器，仅用TL0计数，最大计数值为28=256，计满溢出后，一方面使溢出标志TF0=1；另一方面，使原来装在TH0中的初值装入TL0。优点：定时初值可自动恢复;缺点：计数范围小。适用于需要重复定时，而定时范围不大的应用场合。【例3】试用定时器1，方式2实现例1中1s的延时。解：因方式2是8位计数器，其最大定时时间为：256×1s=256s，为实现1s延时，可选择定时时间为250s，再循环4000次。定时时间选定后，可确定计数值为250，则定时器1的初值为：X=M计数值=256250=6=6H。采用定时器1，方式2工作，因此，TMOD=20H。可编得1s延时子程序如下：DELAY：MOVR5，#28H；置25ms计数循环初值MOVR6，#64H；置250s计数循环初值MOVTMOD，#20H；置定时器1为方式2MOVTH1，#06H；置定时器初值MOVTL1，#06HSETBTR1；启动定时器LP1：JBCTF1，LP2；查询计数溢出SJMPLP1；无溢出则继续计数LP2：DJNZR6，LP1；未到25ms继续循环MOVR6，#64HDJNZR5，LP1；未到1s继续循环RET⒋工作方式3方式3仅适用于T0，T1无方式3。⑴T0方式3在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。①TL0使用T0原有的控制寄存器资源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0,组成一个8位的定时/计数器；②TH0借用T1的中断溢出标志TF1,运行控制开关TR1,只能对片内机周脉冲计数,组成另一个8位定时器(不能用作计数器)。⑵T0方式3情况下的T1T1由于其TF1、TR1被T0的TH0占用，计数器溢出时，只能将输出信号送至串行口，即用作串行口波特率发生器。【例4】用定时器0。方式3实现1s的延时。解：根据题意，定时器0中的TH0只能为定时器，定时时间可设为250s；TL0设置为计数器，计数值可设为200。TH0计满溢出后，用软件复位的方法使T0（P3.4）引脚产生负跳变，TH0每溢出一次，T0引脚便产生一个负跳变，TL0便计数一次。TL0计满溢出时，延时时间应为50ms，循环20次便可得到1s的延时。由上述分析可知，TH0计数初值为5X=（256250）=6=06HTL0计数初值为X=（256200）=56=38HTMOD=00000111B=07H可编得1s延时子程序如下：DELAY：MOVR3，#14H；置100ms计数循环初值MOVTMOD，#07H；置定时器0为方式3计数MOVTH0，#06H；置TH0初值MOVTL0，#38H；置TL0初值SETBTR0；启动TL0SETBTR1；启动TH0LP1：JBCTF1，LP2；查询TH0计数溢出SJMPLP1；未到500s继续计数LP2：MOVTH0，#06H；重置TH0初值CLRP3.4；T0引脚产生负跳变NOP；负跳变持续NOPSETBP3.4；T0引脚恢复高电平JBCTF0，LP3；查询TH0计数溢出SJMPLP1；100ms未到继续计数LP3:MOVTL0,#38H；重置TL0初值DJNZR3，LP1；未到1s继续循环RET(四)、定时/计数器的应用⒈定时器/计数器初始化的主要内容(1)选择工作方式：通过对方式寄存器TMOD进行设置(2)给定时器赋初值(3)根据需要设置中断控制字(4)启动定时器1.定时器/计数器初值设定方法(1)根据定时长短，选择工作方式(2)计算定时/计数初值80C51定时/计数初值计算公式：其中:N与工作方式有关:方式0时,N=13；方式1时,N=16；方式2、3时,N=8。机周时间与主振频率有关:机周时间=12/fosc，fosc=12MHZ时，1机周=1S；fosc=6MHZ时，1机周=2S。【例】已知晶振6MHz，要求定时0.5mS，试分别求出T0工作于方式0、方式1、方式2、方式3时的定时初值。解：⑴工作方式0：213–500S/2S=8192-250=7942=1F06H，1F06H化成二进制：1F06H=0001111100000110B=0001111100000110B6其中：低5位00110前添加3位000送入TL0，TL0=00000110B=06H；高8位11111000B送入TH0TH0=11111000B=F8H。⑵工作方式1：T0初值=216-500s/2s=65536–250=65286=FF06HTH0=FFH；TL0=06H。⑶工作方式2：T0初值=28-500s/2s=256-250=6TH0=06H；TL0=06H。⑷工作方式3：T0方式3时，被拆成两个8位定时器，定时初值可分别计算，计算方法同方式2。两个定时初值一个装入TL0，另一个装入TH0。因此：TH0=06H；TL0=06H从上例中看到，方式0时计算定时初值比较麻烦，根据公式计算出数值后，还要变换一下，容易出错，不如直接用方式1，且方式0计数范围比方式1小，方式0完全可以用方式1代替，方式0与方式1相比，无任何优点。3.定时器/计数器应用步骤⑴合理选择定时器/计数器工作方式⑵计算定时/计数器定时初值(按上述公式计算)⑶编制应用程序①定时/计数器的初始化包括定义TMOD、写入定时初值、设置中断系统、启动定时/计数器运行等。②正确编制定时/计数器中断服务程序注意是否需要重装定时初值，若需要连续反复使用原定时时间，且未工作在方式2，则应在中断服务程序中重装定时初值。【例】试用T1方式2编制程序，在P1.0引脚输出周期为400S的脉冲方波，已知fosc=12MHZ。解：①计算定时初值T1初值=28-200s/1s=256–200=56=38HTH1=38H；TL1=38H②设置TMOD：00100000B=20HT0控制位，与T1无关T1方式2T1定时器T1启动与无关③编制程序如下：ORG0000H;复位地址