第6章 定時器及應用

1、了解定時器了解定時器/計數器的結構與工作原理。計數器的結構與工作原理。掌握定時器掌握定時器/計數器的計數器的四種工作方式四種工作方式的特點的特點及及應用應用。第六章第六章 定時器及應用定時器及應用6.1 6.1 定時器概述定時器概述一、一、 89C5189C51定時器結構定時器結構二、二、 89C5189C51定時器功能定時器功能一、一、 89C5189C51定時器結構定時器結構l 89C5189C51定時器的結構如定時器的結構如 圖圖6-1 6-1 所示。所示。l 有兩個有兩個1616位的定時器位的定時器/ /計數器，即定時器計數器，即定時器0 0（T0T0）和）和定時器定時器1 1（T1T

2、1）。它們實際上都是）。它們實際上都是1616位加位加1 1計數器。計數器。l T0T0由兩個由兩個8 8位特殊功能寄存器位特殊功能寄存器TH0TH0和和TL0TL0構成；構成；T1T1由由TH1TH1和和TL1TL1構成。構成。圖圖6-1 89C51定定時時器器結結構構二、二、 80518051定時器功能定時器功能l 每個定時器都可由軟件設置為每個定時器都可由軟件設置為 定時工作方式定時工作方式或或 計數工作方式計數工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能由特殊功能寄存器這些功能由特殊功能寄存器TMODTMOD和和TCONTCON所控制。所控制。定時工作方

3、式定時工作方式定時器計數定時器計數89C5189C51片內振蕩器輸出經片內振蕩器輸出經1212分分頻后的脈沖，即每個機器周期使定時器（頻后的脈沖，即每個機器周期使定時器（T0T0或或T1T1）的數值加）的數值加1 1直至計滿溢出。直至計滿溢出。當當89C51采用采用12MHz晶振時，一個機器晶振時，一個機器周期為周期為1s，計數頻率為，計數頻率為1MHz。計數工作方式計數工作方式l通過引腳通過引腳T0（P3.4）和）和T1（P3.5）對外部）對外部脈沖信號計數。當輸入脈沖信號產生由脈沖信號計數。當輸入脈沖信號產生由1至至0的下降沿時定時器的值加的下降沿時定時器的值加1。lCPU檢測一個檢測一個

4、1至至0的跳變需要兩個機器周期，的跳變需要兩個機器周期，故最高計數頻率為振蕩頻率的故最高計數頻率為振蕩頻率的1/24。l為了確保某個電平在變化之前被采樣一次，為了確保某個電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時間至少是一個完整的機器周要求電平保持時間至少是一個完整的機器周期。期。二、二、 80518051定時器功能定時器功能l 定時器工作不占用定時器工作不占用CPUCPU時間，除非定時器時間，除非定時器/ /計數計數器溢出，才能中斷器溢出，才能中斷CPUCPU的當前操作。的當前操作。l 每個定時器每個定時器/ /計數器還有四種工作模式。其中模計數器還有四種工作模式。其中模式式0-20-2對對T

5、0T0和和T1T1是一樣的，模式是一樣的，模式3 3對兩者不同。對兩者不同。6.2 6.2 定時器的控制定時器的控制 l 一、一、 工作模式寄存器工作模式寄存器 TMODTMODl 二、二、 控制器寄存器控制器寄存器 TCONTCON一、一、 工作模式寄存器工作模式寄存器 TMODTMODlTMODTMOD用于控制用于控制T0T0和和T1T1的工作模式。的工作模式。lTMODTMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設置定時器的不能位尋址，只能用字節(jié)設置定時器的工作模式，低半字節(jié)設置工作模式，低半字節(jié)設置T0T0，高半字節(jié)設置，高半字節(jié)設置T1T1。GATE C/ T M1 M0 GATEM1C/ TM0

6、定時器定時器T1定時器定時器T0TMOD（89H） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0圖圖6-3 工作模式寄存器工作模式寄存器TMOD的位定義的位定義圖圖6-4 TMOD各位定義及具體的意義各位定義及具體的意義TMOD各位的功能各位的功能 M1M1和和M0M0操作模式控制位。操作模式控制位。 兩位可形成四種編碼，對應于四種模式。兩位可形成四種編碼，對應于四種模式。見見 表表6-16-1。表表6-1 M1，M0控制的四種工作模式控制的四種工作模式M1 M0工工作作模模式式功功能能描描述述0 0模模式式 013 位位計計數數器器0 1模模式式 116 位位計計數數器器1 0模模式式 2

7、自自動動再再裝裝入入 8 位位計計數數器器1 1模模式式 3定定時時器器 0：分分成成二二個個 8 位位計計數數器器 定定時時器器 1：停停止止計計數數 C/T C/T計數器計數器/ /定時器方式選擇位。定時器方式選擇位。 C/T=0C/T=0，設置為，設置為定時方式定時方式。定時器計數。定時器計數80518051片內脈沖，即對機器周期計片內脈沖，即對機器周期計數。數。 C/T=1C/T=1，設置為，設置為計數方式計數方式。計數器的輸入。計數器的輸入來自來自T0T0（P3.4P3.4）或）或T1T1（P3.5P3.5）端）端的外部脈沖的外部脈沖 。 TMOD各位的功能各位的功能 GATE GA

8、TE門控位。門控位。 GATE=0GATE=0，只要用軟件使只要用軟件使TR0TR0（或（或TR1TR1）置）置1 1就可以就可以啟動定時器，而不管啟動定時器，而不管INT0INT0（或（或INT1INT1）的）的電平是高還是低。電平是高還是低。 GATE=1GATE=1，只有只有INT0INT0（或（或INT1INT1）引腳為高電平且由）引腳為高電平且由軟件使軟件使TR0TR0（或（或TR1TR1）置）置1 1時，才能啟動時，才能啟動定時器工作。定時器工作。TMOD各位的功能各位的功能二、二、 控制器寄存器控制器寄存器 TCONl TCONTCON除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址除可字節(jié)尋址外

9、，各位還可位尋址。l 80518051系統(tǒng)復位時，系統(tǒng)復位時，TCONTCON的所有位被清的所有位被清0 0。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1IE0IT1IT0TCON（88H） 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H圖圖6-6 TCON各位定義及具體的意義各位定義及具體的意義TCON各位的功能各位的功能 TF1 TF1（TCON.7) TCON.7) T1T1溢出標志位。溢出標志位。 當當T1T1溢出溢出時，由硬件自動使中斷觸發(fā)器時，由硬件自動使中斷觸發(fā)器TF1TF1置置1 1，并，并CPUCPU申請中斷。申請中斷。 當當CPUCPU響應中斷進入中斷服務程序后

10、響應中斷進入中斷服務程序后，TF1TF1由被硬件由被硬件自動清自動清0 0。TF1TF1也可以用也可以用軟件清軟件清0 0。 TF0 TF0 （TCON.5)TCON.5)T0T0溢出標志位。溢出標志位。 其功能和操作情況同其功能和操作情況同TF1TF1。 TR1(TCON.6) TR1(TCON.6)T1T1運行控制位。運行控制位。 可通過軟件置可通過軟件置1 1（TR1=1TR1=1）或清）或清0 0（TR1=0TR1=0）來）來啟啟動動或或 關閉關閉 T1T1。 在程序中用指令在程序中用指令“SETB TR1SETB TR1”使使TR1TR1位置位置1 1，定時器定時器T1T1便開始計數

11、。便開始計數。 TR0(TCON.4) TR0(TCON.4)T0T0運行控制位。運行控制位。 其功能和操作情況同其功能和操作情況同TR1TR1。TCON各位的功能各位的功能一、一、 模式模式 1 及其應用及其應用6.3 定時器的四種模式及應用定時器的四種模式及應用l 該模式對應的是一個該模式對應的是一個1616位的定時器位的定時器/ /計數器計數器。l 用于定時工作方式時，定時時間為：用于定時工作方式時，定時時間為： t=(2t=(21616T0T0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212l 用于計數工作方式時，計數長度最大為：用于計數工作方式時，計數長度最大為： 2 21616=65536=

12、65536（個外部脈沖）（個外部脈沖）l例例6-16-1：用定時器：用定時器T1T1產生一個產生一個50Hz50Hz的方波，由的方波，由 P1.1P1.1輸出。，使用程輸出。，使用程序查詢方式，序查詢方式，foscfosc=12MHz=12MHz。解：解： 方波周期方波周期T=1/50=0.02s =20msT=1/50=0.02s =20ms 用用T1T1定時定時10ms10ms 計數初值計數初值X X為：為： X=2X=21616121210101000/121000/12 =65536 =6553610000=55536=D8F0H10000=55536=D8F0H MOV TMOD,#

13、10H ; T1模式模式1，定時，定時 SETB TR1 ; 啟動啟動T1LOOP:MOV TH1,#0D8H ; 裝入裝入T1計數初值計數初值 MOV TL1,#0F0H JNB TF1,$ ;T1沒有溢出等待沒有溢出等待 CLR TF1 ; 產生溢出，清標志位產生溢出，清標志位 CPL P1.1 ; p1.1取反輸出取反輸出 SJMP LOOP ;循環(huán)循環(huán) ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH LJMP CTT1 ORG 0030HMain: MOV SP,#4FH MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H MOV TMOD,#10H MOV R0,#1

14、00 SETB EA SETB ET1 SETB TR1 SJMP $CTT1:MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H DJNZ R0,L1 CPL P1.1 MOV R0,#100 L1: RETI END 二、二、 模式模式 2 及其應用及其應用l T0T0在模式在模式 2 2 的邏輯電路結構如的邏輯電路結構如 圖圖6-86-8所示。（所示。（T1T1相同）相同）l TL0TL0計數溢出時，不僅使溢出中斷標志位計數溢出時，不僅使溢出中斷標志位TF0TF0置置1 1，而且還自，而且還自動把動把TH0TH0中的內容重新裝載到中的內容重新裝載到TL0TL0中。中。l TL0TL0

15、用作用作8 8位計數器，位計數器，TH0TH0用以保存初值。用以保存初值。圖圖6-8 T0（或（或T1）模式）模式2結構結構8位計數器位計數器l 該模式把該模式把TL0(TL1)TL0(TL1)配置成一個可以自動重裝載的配置成一個可以自動重裝載的8 8位定時器位定時器/ /計數器。計數器。l 在程序初始化時，在程序初始化時，TL0TL0和和TH0TH0由軟件賦予相同的初值。由軟件賦予相同的初值。l 用于定時工作方式時，定時時間為：用于定時工作方式時，定時時間為：t=(2t=(28 8TH0TH0初值初值) )振蕩周期振蕩周期1212l 用于計數工作方式時，計數長度最大為：用于計數工作方式時，計

16、數長度最大為：2 28 8=256=256（個外部脈沖）（個外部脈沖）l 該模式可省去軟件中重裝常數的語句，并可產生相該模式可省去軟件中重裝常數的語句，并可產生相當精確的定時時間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。當精確的定時時間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。l例例6-36-3：利用定時器：利用定時器T1T1的模式的模式2 2對外對外部信號計數。要求設計滿部信號計數。要求設計滿100100次，次，將將 P1.0P1.0端取反。端取反。解：解：（1）選擇模式）選擇模式 外部信號由外部信號由T1（P3.5）引腳輸入，每發(fā)生一次負）引腳輸入，每發(fā)生一次負跳變計數器加跳變計數器加1，每輸入，每輸入100個脈

17、沖，計數器發(fā)生個脈沖，計數器發(fā)生溢出中斷，中斷服務程序將溢出中斷，中斷服務程序將P1.0取反一次。取反一次。l T1計數工作方式模式計數工作方式模式2的模式字為的模式字為（TMOD）=60H。 T0不用時，不用時，TMOD的低的低4位可任取，但不能進入模位可任取，但不能進入模式式3，一般取，一般取0。（2）計算）計算T1的計數初值的計數初值 X= 2X= 28 8 100=156=9CH100=156=9CH 因此因此:TL1:TL1的初值為的初值為9CH9CH， 重裝初值寄存器重裝初值寄存器TH1=9CHTH1=9CH。（3）程序清單）程序清單 MAIN： MOV TMOD,#60H ；設置

18、；設置T1為模式為模式2,外部計數方式外部計數方式 MOV TL1,#9CH ；T1計數器初值計數器初值 MOV TH1,#9CH MOV IE，#88H ; 定時器開中斷定時器開中斷 SETB TR1 ；啟動；啟動T1計數計數 HERE：SJMP HERE ；等待中斷；等待中斷 ORG 001BH ；中斷服務程序入口；中斷服務程序入口 CPL P1.0 RETI 三、模式三、模式 3 及應用及應用l 工作模式工作模式3 3對對T0T0和和T1T1大不相同。大不相同。圖圖6-10 T0模式模式3結構結構1、T0模式3的邏輯電路結構l T0T0模式模式3 3的邏輯電路結構如的邏輯電路結構如 圖圖

19、6-106-10所示。所示。l T0T0設置為模式設置為模式3 3，TL0TL0和和TH0TH0被分成兩個相互獨立的被分成兩個相互獨立的8 8位計數器。位計數器。l TL0TL0用原用原T0T0的各控制位、引腳和中斷源，即的各控制位、引腳和中斷源，即C/TC/T，GATEGATE，TR0TR0，TF0TF0，T0T0（P3.4P3.4）引腳，）引腳，INT0INT0（P3.2P3.2）引腳。引腳。l TL0TL0可工作在定時器方式和計數器方式。其功能和可工作在定時器方式和計數器方式。其功能和操作與模式操作與模式0 0、模式、模式1 1相同（只是相同（只是8 8位）。位）。1、T0模式3的邏輯電

20、路結構l 它占用了定時器它占用了定時器T1T1的控制位的控制位TR1TR1和和T1T1的中斷標志的中斷標志TF1TF1，其啟動和關閉僅受其啟動和關閉僅受TR1TR1的控制。的控制。l TH0TH0只可用作簡單的內部定時功能。只可用作簡單的內部定時功能。2、T0模式3下T1的邏輯電路結構l 定時器定時器T1T1無工作模式無工作模式3 3狀態(tài)。在狀態(tài)。在T0T0用作模式用作模式3 3時，時，T1T1仍可設仍可設置為模式置為模式0 02 2。l T0T0模式模式3 3下下T1T1的邏輯電路結構的邏輯電路結構如如 圖圖6-12 6-12 所示。所示。圖圖6-11 T0模式模式3時時T1結構結構l一般作波特率發(fā)生器一般作波特率發(fā)生器四、四、 綜合應用舉例綜合應用舉例（例（例6-56-5）l例例6-56-5：設時鐘頻率為：設時鐘頻率為6MHz6MHz。編寫。編寫利用利用T0T0產