第6章--AT89C51的定时器计数器

第6章AT89C51的定时器/计数器6.1定时器/计数器的结构两个可编程的定时器/计数器T1、T0。结构如图6-1所示2种工作模式：（1）计数器工作模式（2）定时器工作模式4种工作方式(方式0-方式3)。TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。单片机复位时，两个寄存器都清0。6.1.1工作方式控制寄存器TMOD图6-1图6-28位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE——门控位0：仅以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。1：用引脚INT0*(或INT1*)上的高电平和TRX两个条件来控制定时器/计数器的运行。（2）M1、M0——工作方式选择位表6-1M1、M0工作方式选择M1M0工作方式00方式0，13位定时器/计数器。01方式1，16位定时器/计数器。10方式2，8位常数自动重新装载11方式3，仅适用于T0，T0分成两个8位计数器，T1停止计数。(3)C/T*——计数器模式和定时器模式选择位0：定时器模式。1：计数器模式。6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCON字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H～8FH。TCON的格式如图6-3所示。图6-3低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下：(1)TF1、TF0——计数溢出标志位(2)TR1、TR0——计数运行控制位1：启动定时器/计数器工作的必要条件。0：停止定时器/计数器工作6.2定时器/计数器的4种工作方式6.2.1方式0M1、M0为00，定时器/计数器的框图：图6-4为13位的计数器，C/T*位决定工作模式：0：开关打在上面，为定时器工作模式；1：开关打在下面，为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4、P3.5引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。GATE位：决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。（1）0：A点（见图6-2）是否计数,仅取决于TRx的状态。（2）1：B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。6.2.2方式1M1、M0=01，16位的计数器。6.2.3方式2计数满后自动装入计数初值。M1、M0=10，等效框图如下：图6-5TLX作为常数缓冲器，当TLX计数溢出时，在置“1”溢出标志TFX的同时，还自动的将THX中的初值送至TLX，使TLX从初值开始重新计数。定时器/计数器的方式2工作过程如图6-7(X=0,1)。图6-6省去用户软件中重装初值的程序，来精确定时。6.2.4方式3增加一个附加的8位定时器/计数器，从而具有3个定时器/计数器。图6-7只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3。T1方式3时相当于TR1=0，停止计数（此时T1可用来作串行口波特率产生器）。1．工作方式3下的T0T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。各引脚与T0的逻辑关系如图6-8所示：图6-8（a）图6-8（b）2．T0工作在方式3下T1的各种工作方式当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。T0为方式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。（1）T1工作在方式0图6-9（2）T1工作在方式1（3）T1工作在方式2图6-10图6-11（4）T1工作在方式3。T1的控制字中M1、M0=11时，T1停止计数。在T0为方式3时，T1运行的控制条件只有两个，即C/T*和M1、M0。C/T*选择定时器模式或计数器模式，M1、M0选择T1运行的工作方式。6.3计数器模式对输入信号的要求外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用12MHz频率的晶体，则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如图6-12所示，图中Tcy为机器周期。图6-126.4定时器/计数器的编程和应用4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，由于方式0是为兼容MCS-48而设，初值计算复杂，在实际应用中，一般不用方式0，而采用方式1。6.4.1方式1应用例6-1假设系统时钟频率采用6MHz，要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波，如图6-13所示。图6-13方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。(1)计算初值X设初值为X，则有:(216-X)×2×10-6=1×10-3216-X=500X=65036X化为16进制，即X=FE0CH=1111111000001100B。所以，T0的初值为：TH0=0FEHTL0=0CH(2)初始化程序设计对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置，将计数初值送入定时器中。(3)程序设计中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重新装入定时器中，为下一次中断作准备。参考程序：ORG0000HRESET:AJMPMAIN；转主程序ORG000BH；T0的中断入口AJMPIT0P；转T0中断处理程序IT0PORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVTMOD,#01H；设置T0为方式1ACALLPT0M0；调用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE；自身跳转PT0M0:MOVTL0,#0CH；T0中断服务程序，T0重新置初值MOVTH0,#0FEHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开中断RETITOP:MOVTL0,#0CH；T0中断服务子程序，T0置初值MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；P1.0的状态取反RETI查询方式的参考程序:MOVTMOD,#01H；设置T0为方式1SETBTR0；接通T0LOOP:MOVTH0,#0FEH；T0置初值MOVTL0,#0CHLOOP1：JNBTF0,LOOP1；查询TF0标志CLRTR0；T0溢出，关闭T0CPLP1.0；P1.0的状态求反SJMPLOOP例6-2假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定定时时间较长，采用哪一种工作方式？由各种工作方式的特性，可计算出：方式0最长可定时16.384ms;方式1最长可定时131.072ms;方式2最长可定时512s。选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。（2）计算计数初值因为：(216-X)×2×10-6=10-1所以：X=15536=3CB0H因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次计数的实现采用循环程序法。（4）程序设计参考程序:ORG0000HRESET：LJMPMAIN；上电，转主程序入口MAINORG000BH；T0的中断入口LJMPIT0P；转T0中断处理程序IT0PORG1000HMAIN：MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVB,#0AH；设循环次数10次MOVTMOD,#01H；设T0工作在方式1MOVTL0,#0B0H；给T0设初值MOVTH0,#3CHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开放中断HERE：SJMPHERE；等待中断ITOP：MOVTL0,#0B0H；T0中断子程序，重装初值MOVTH0,#3CH；DJNZB，LOOPCLRTR0；1s定时时间到，停止T0工作LOOP：RETI6.4.2方式2的应用省去程序中重装初值的指令，并可产生相当精确的定时时间。例6-3当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图6-13所示。（假设时钟为6MHz）（1）工作方式选择T0为方式1计数，初值0FFFFH，即外部计数输入端T0（P3.4）发生一次负跳变时，T0加1且溢出，溢出标志TF0置“1”，发中断请求。在进入T0中断程序后，把F0标志置“1”，说明T0脚已接收了负跳变信号。图6-14T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500s产生一次中断，在中断服务程序中对P1.0求反，使P1.0产生周期1ms的方波。（2）计算T1初值设T1的初值为X：则(28-X)×2×10-6=5×10-4X=28-250=6=06H（3）程序设计ORG0000HRESET:LJMPMAIN；复位入口转主程序ORG000BHJMPIT0P；转T0中断服务程序ORG001BHLJMPIT1P；转T1中断服务程序ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HACALLPT0M2；调用对T0，T1初始化子程序LOOP:MOVC,F0；T0产生过中断了吗，产生过；中断，则F0=1JNCLOOP；；T0没有产生过中断，则跳到；LOOP，等待T0中断SETBTR1；启动T1SETBET1；允许T1中断HERE:AJMPHEREPT0M2:MOVTMOD,#26H；初始化，T1为方式2定；时，T0为方式1计数MOVTL0,#0FFH；T0置初值MOVTH0,#0FFHSETBTR0；启动T0SETBET0；允许T0中断MOVTL1,#06H；T1置初值MOVTH1,#06HCLRF0；把T0已发生中断标志F0清0SETBEARETIT0P:CLRTR0；T0中断服务程序，停止T0计数SETBF0；建立产生中断标志RETIIT1P:CPLP1.0；T1中断服务，P1.0位取反RETI在T1定时中断服务程序IT1P中，省去了T1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。例6-4利用T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100个数，将P1.0取反。本例是方式2计数模式的应用。（1）选择工作方式外部信号由T1(P3.5)脚输入,每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将P1.0取反一次。T1方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时，TMOD的低4位可任取，但不能使T0进入方式3，这里取全0。（2）计算T1的初值X=28-100=156=9CH因此，TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH（3）程序设计ORG0000HLJMPMAINORG001BH；T1中断服务程序入口CPLP1.0；P1.0位取反RETIORG0100HMAIN:MOVTMOD,#60H；设T1为方式2计数MOVTL0,#9CH；T0置初值MOVTH0,#9CHSETBTR1；启动T1HERE:AJMPHERE6.4.3方式3的应用T0方式3时，TL0和TH0被分成两个独立的8位定时器/计数器。其中，TL0：8位定时器/计数器；TH0：8位定时器。当T1作串行口波特率发生器时，T0才设置为方式3。例6-5假设某89C51应用系统的两个外中断源已被占用，设置T1工作在方式2，作波特率发生器用。现要求增加一个外部中断源，并控制P1.0引脚输出一个5kHz的方波。设系统时钟为6MHz。图6-15（1）选择工作方式TL0为方式3计数，把T0引脚（P3.4）作附加的外中断输入端，TL0初值设为0FFH，当检测到T0引脚电平出现负跳变时，TL0溢出，申请中断，这相当于跳沿触发的外部中断源。TH0为8位方式3定时，控制P1.0输出5kHz的方波信号。如图6-15所示。（2）初值计算TL0的初值设为0FFH。5kHz的方波的周期为200s，TH0的定时时间为100s。TH0初值X计算如下：(28-X)×2×10-6=1×10-4X=28-100=156=9CH（3）程序设计ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中断入口LJMPTL0INT；跳T0(TL0)中断服务程序ORG001BH；在T0方式3时，TH0占用T1的中断LJMPTH0INT；跳TH0中断服务程序ORG0100HMAIN：MO