第6章--STC89C52单片机定时计数器讲解

1在测控系统中，常常需要有实时时钟和计数器，以实现定时控制以及对外界事件进行计数。传统8051系列单片机有二个16位定时/计数器，它们是定时/计数器0、定时/计数器1，STC89C52单片机在此基础上增加一个16位定时/计数器2，它们简称为：T0、T1和T2。2本章主要内容:定时器/计数器的组成与功能，工作模式和工作方式，以及与其相关的4个特殊功能寄存器TMOD、TCON、T2CON、T2MOD各位的定义及其编程，最后介绍定时器/计数器的编程及应用实例。•6.1STC89C52单片机定时器/计数器的组成•6.2定时/计数器0和1•6.3定时/计数器23•STC89C52定时/计数器由T0、T1、T2和看门狗定时器WDT_CONTR组成，T0由特殊功能寄存器TH0、TL0构成，T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成，T2由特殊功能寄存器TH2、TL2和RXAP2H、RCAP2L构成。6.1STC89C52定时器/计数器的组成46.2定时/计数器0和1•STC89C51RC/RD+系列单片机的定时/计数器0和1，与传统8051的定时/计数器完全兼容。当定时器1作波特率发生器时，定时器0可以当两个8位定时器使用。6.2.1定时器/计数器0和1的相关寄存器6.2.2定时/计数器0和1的四种工作方式6.2.3定时/计数器0或1的应用5•STC89C51RC/RD+系列单片机内部设置的两个16位定时器/计数器0和1都具有定时和计数两种工作模式，在特殊功能寄存器TMOD中有一位控制位来选择T0或T1为定时器还是计数器，定时器或计数器的核心部件是一个加法计数器，其本质是对脉冲进行计数。只是计数脉冲来源不同：如果计数脉冲来源于系统时钟，则为定时方式，此时定时/计数器每12个时钟或每6个时钟得到一个计数脉冲，计数值加1；如果计数脉冲来自单片机外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5)，则为计数方式，每来一个计数脉冲加1。TC/6当定时器/计数器工作在定时模式时，可在烧录用户程序时在STC-ISP编程器中设置如图4-12是系统时钟/12还是系统时钟/6后让T0和T1进行计数。当定时/计数器工作在计数模式时，对外部计数脉冲计数不分频。图4-12计数脉冲倍速设置67结论：单片机中的定时器和计数器是一个东西，只不过计数器用来记录外界发生的事情，而定时器则是由单片机提供的一个非常稳定的计数源。8综上所述，我们已知定时器/计数器是一种可编程部件，所以在其开始工作之前，CPU必须将一些命令（控制字）写入定时器/计数器。这个过程称为定时器/计数器的初始化。当CPU用软件给定时器设置了某种工作方式之后，定时器就会按设定的工作方式独立运行，不再占用CPU的操作时间，除非定时器计数溢出，才可能中断CPU当前操作。6.2.1定时器/计数器0和1的相关寄存器•STC89C52单片机与定时/计数器0和1的相关寄存器见表6-2所示.表6-2定时器/计数器的0和1相关寄存器10GATEC/TM10MGATEC/T1M0M控制T1控制T089H和T类同01M0M00011011方式方式013位方式116位方式2自动重装方式3适用T001定时器模式计数器模式01与INT无关00与INT有关1.定时/计数器工作模式寄存器TMOD（89H)M1M0：方式选择位C/T:功能选择位GATE:门控位11GATE=1时，若TR1=1，并且INT1=1,允许T1计数若TR1=0，或INT1=0,都禁止T1计数GATE=0,若TR1=1,允许计数；若TR1=0，禁止计数返回12由于在不同方式下计数器位数不同，因而最大计数值（量程）也不同。方式0：M=213=8192方式1：M=216=65536方式2：M=28=256方式3：T0定时器分成两个8位计数器，两个M均256,T1停止计数。返回13TR1(0):运行控制位2.定时/计数器控制寄存器TCON（88H)TF1(0):溢出标志位14定时器/计数器的初始化初始化的步骤如下：1)确定工作方式----------对TMOD赋值2)置定时或计数的初值---------可直接写入TH0(1),TL0(1)3)根据需要开放定时器/计数器的中断4)启动定时器/计数器。当实现了启动要求之后，定时器就按规定的工作方式和初值开始计数或定时。15因为定时器/计数器是作“加1”计数，并在计满溢出时产生中断，初值X可以这样计算：X=M-计数值(计数次数）例1：在6MHZ主频下，要求产生1ms的定时,计算初值分析：因为定时器每“加1”一次所需的时间为2μs,如果要产生1ms的定时，需加500次，500即为计数值。方式1下工作:初值X=M-计数值=65536-500=FE0CH例2：计100个外部脉冲，产生中断请求，计数初值xx=M-10016若Fosc=12MHz,在P1.0输出周期为400us方波,定时/计数器工作方式2,问计数初值为多少?初始化程序?机器周期=12/Fosc=1us,(256-X)*1us=200usX=56=38HP1.0MOVTMOD,#02HSETBET0SETBEAMOVTL0,#38HMOVTH0,#38HSETBTR0176.2.2定时/计数器0和1的四种工作方式由上节可知，通过对TMOD中的M1M0的设置,可以选择四种工作方式。也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。在模式0、1和2，T0和T1的工作方式相同，在模式3，两个定时器的方式不同。下面以T1为例，分述各种工作方式的特点和用法。1．方式02．方式13．方式2这种工作方式可省去用户软件中重装常数的程序，并可产生相当精度的定时时间。4．方式3该方式只适用于定时器T0，T0被拆成两个独立的8位计数器TH0和TL0。TH0不能作为外部计数模式22T0工作在方式3下T1的各种工作方式•T0工作在方式3时，T1可定为方式0、方式1和方式2,用来作为串行口的波特率发生器,或不需要中断的场合，定时器T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。T1运行的控制条件只有2个,即C/T和M1,M0.236.2.3定时/计数器0或1的应用定时/计数器的应用编程主要需考虑：根据应用要求，通过程序初始化，正确设置控制字，正确计算计数初值，编写中断服务程序，适时设置控制位等。通常情况下，设置顺序大致如下：工作方式控制字（TMOD、T2CON)的设置；计数初值的计算并装入THx、TLx、RCAP2H、RCAP2L；中断允许位ETx、EA的设置，使主机开放中断；启/停位TRx设置；2451系列单片机T0或T1是属于加法计数器，因此就不能直接将实际的计数值作为计数初值送入计数寄存器THx，TLx中，而必须将实际计数值以28、213、216为模求补，以其补码作为计数初值设置THx和TLx。设：实际计数值为X，计数器长度为n（n=8、13、16），则应装入计数器THx和TLx的计数初值为2n-X，式中2n为取模值。例如：工作方式0，以213为模,工作方式1，以216为模等，计数初值:（X）补=2n-X。25定时模式，是对机器周期计数，而机器周期与选定主频密切相关，因此，需要根据应用系统选定的主频来确定机器周期值，现以主频为6MHz为例，则机器周期为：注意：对于传统51系列单片机，式（1）中分子取值为12，而对于STC89C52单片机，式（1）中分子取值是根据计数脉冲倍速设置来定（参见教材图4-12），若单片机选12T，则式（1）分子为12，若选6T，则式（1）分子为6。若没有特别提出，书中STC89C52单片机都选12T模式。)1(s121066126MHz6126或或或一个机器周期ss26实际定时时间Tc=x•Tp式中Tp为机器周期，Tc为所需定时时间，x为所需计数次数，主频和Tc一般是已知值，在求得Tp后就可求得所需计数值x，再求x的补码，即求得定时的计数初值。（x）补=2n-x例如：设定时时间为2ms，机器周期Tp为2μs，可求得定时计数次数为：设选用工作方式1，n=16，则应设置的定时计数初值为：（x)补=2n-x=216-x=65536-1000=64536=FC18H，则将其分解成两个8位十六进制数，低8位18H装入TLx，高8位FCH装入THx中。工作方式0、1、2的最大计数次数分别为8192、65536和256。对外部事件计数模式，只需根据实际计数次数求补后变换成两个16进制码即可。次100022smsx276.2.3定时/计数器0或1的应用1.方式0、1的应用【例6.1】设STC89C52单片机系统时钟频率fCLK为6MHZ，要在P1.0引脚上输出1个周期为2毫秒、占空比为50%的方波信号.P1.01ms1msT=2ms图6-7P1.0引脚输出波形•解:(1)计算初值:单片机工作在12T模式•1机器周期=2μs=2×10-6s,T0工作方式0•定时1ms计数次数为：•选择工作方式0，n=13,•定时计数初值：(x)补=213-500=7692=1E0CH•X=1111000001100B•则TH0=F0H,TL0=0CH次50021smsx29•(2)初始化程序:工作方式控制字（TMOD、T2CON)的设置；TMOD=00H,定时方式0计数初值的计算并装入THx、TLx、RCAP2H、RCAP2L；TH0=F0H,TL0=0CH中断允许位ETx、EA的设置，使主机开放中断；ET0=1,EA=1,启/停位TRx设置；TR0=130方法一、中断方式：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPT0PORG0100HMAIN:MOVSP,#60H;设置堆栈指针MOVTMOD,#00H;T0为定时、方式0、门控GATE0=0MOVTL0,#0CH;装载计数初值MOVTH0,#0F0HSETBTR0;启动定时器0计数SETBET0;允许定时器0中断SETBEA;允许CPU中断HERE:AJMPHERE;踏步等待31/***********中断服务子程序*************/T0P:MOVTL0,#0CH;重装载计数初值MOVTH0,#0FEHCPLP1.0;P1.0输出求反RETIENDKeiluVision432方法二：软件查询解:(1)计算初值:机器周期=2μs=2×10-6s,T0工作方式1计数初值：（x）补=65036=FEOCH则TH0=0FEH,TL0=0CH650365006553621-2)(16smsx补33•ORG0000H•START:MOVSP,#60H;设置堆栈区•MOVTMOD,#01H;T0定时方式1门控GATE0=0•SETBTR0;启动定时器0计数•L1：MOVTH0,#0FEH;装载计数初值•MOVTL0,#0CH•LOOP1:JNBTF0,LOOP1;判计数溢出？没有，踏步等待•CLRTF0;溢出，清溢出标志位•CPLP1.0;P1.0输出求反•SJMPL1•END34中断方式、C51编程•#includereg52.h•sbitP10=P1^0;•voidmain(){•SP=0X60;/*设置堆栈指针*/•TMOD=0x1;/*定时器0：定时、工作方式1、门控GATE0=0*/•TL0=0x0c;/*装载计数初值*/•TH0=0xfe;•TR0=1;/*启动定时器0计数*/•ET0=1;/*允许定时器0中断*/•EA=1;/*允许CPU中断*/•while(1){;•}•}35••voidtimer0int(void)interrupt1{•TL0=0x0c;/*重装载计数初值*/•TH0=0xfe;•P10=!P10;/*P1.0输出求反*/•}36【例6.2】设STC89C52单片机系统时钟频率fCLK为6MHZ，请编出利用定时/计数器T0在P1.1引脚上产生周期为2秒，占空比为50%的方波信号的程序1.主程序任务：(1)设定T0工作方式1,单片机工作在12T模式，则机器周期为2μs，最大定时=216х2μs=131.072ms1s(2)定时常数的设定：TC=2