基于C語言的MCS-51單片機教程 課件 2任務(wù)4：定時計數(shù)器的使用

任務(wù)4：定時計數(shù)器的使用軟件延時法：利用指令（延時子程序）運行所消耗的時間實現(xiàn)所需的定時時間。特點：由CPU控制，占用CPU的資源；硬件法：利用一個硬件電路實現(xiàn)所需的時間定時，一旦時間到便產(chǎn)生一個標志信號通知CPU。特點：由CPU控制定時的啟動，但定時過程由專用模塊實現(xiàn)，CPU不參與其過程。所以提高了CPU的工作效率。定時器就是專用于產(chǎn)生延時和計數(shù)的外圍模塊，是單片機內(nèi)部重要的組成部分。一、定時的兩種方式

定時:用于產(chǎn)生一個標準的時間間隔。單片機使用這種方式可以產(chǎn)生一個符合某一要求的脈沖方波(如下圖)。而定時/計數(shù)器是對89C51晶振信號12分頻后的脈沖計數(shù)，即每個機器周期使定時器（T0或T1）的數(shù)值加1直至溢出。當89C51單片機晶振頻率為12MHz時，一個機器周期為1uS，計數(shù)頻率為1MHz，計數(shù)器計數(shù)1次所用時間為1uS，計數(shù)器計數(shù)N個，則所用時間為N*1uS。

20mS40mSMCS-51Px.y

輸出波形

計數(shù)：通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)。當輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至0的下降沿時，定時器加1計數(shù)。

外部脈沖外部設(shè)備說明：不管是定時還是計數(shù)方式，定時/計數(shù)器實質(zhì)都是對脈沖計數(shù)，當對外部信號計數(shù)就是計數(shù)功能，對內(nèi)部晶振信號12分頻計數(shù)就是定時功能。每個定時/計數(shù)器都不占用CPU時間，除非計數(shù)器溢出，才可以中斷CPU當前操作。

二、定時器的相關(guān)寄存器GATE門控位:GATE=0時,只要軟件設(shè)置TR=1,就可以啟動計數(shù)器工作；

GATE=1時,只有外部中斷引腳INT=TR=“1”時,才能啟動計數(shù)器工作C/T計數(shù)/定時方式選擇位:C/T=1時,計數(shù)模式。

C/T=0時:定時模式。M1、M0工作方式設(shè)置位。GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0定時器1定時器01.工作方式寄存器TMOD（SFR的地址:89H）M1M0工作方式說明00013位定時/計數(shù)器01116位定時/計數(shù)器1028位自動重裝定時/計數(shù)器113T0分成兩個獨立的8位定時/計數(shù)器；T1停止計數(shù)注意!不可以位尋址TF0:T0的溢出中斷請求標志:硬件自動置1或清0

計數(shù)器溢出時硬件自動置位，即TF0=1。進入中斷后再由硬件自動清除（TF0=0）；TR0:T0的運行控制位:軟件置1或清0

由軟件設(shè)定:TR0=1

T0開始工作；

TR0=0

T0停止計數(shù)。TF1、TR1同上。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT02、控制寄存器TCON(SFR地址:88H)可以位尋址定時/計數(shù)器相關(guān)位外部中斷相關(guān)位3、初值寄存器TH和TLTH1和TL1：T1的高八位和低八位寄存器。TH0和TL0：T0的高八位和低八位寄存器。在MCS-51單片機內(nèi)部，具有兩個完全相同的定時計數(shù)器T0、T1。它們都具有兩種工作模式：定時和計數(shù)；無論是定時或計數(shù)模式，又都有具備四種工作方式，根據(jù)實際要求達到最佳的工作狀態(tài)。定時計數(shù)器的工作方式、工作模式是由SFR中的TMOD內(nèi)容來決定的。因此對其方式、模式的設(shè)定是靠對TMOD的初始化編程實現(xiàn)的。三、51單片機定時器/計數(shù)器的四種工作方式1,方式0:13位定時器/計數(shù)器THTL震蕩器1/12(8位)(低5位)TF中斷啟動控制T引腳TRGATEINT高三位棄用C/T=0C/T=113位加1計數(shù)器在某一個初值的基礎(chǔ)上加1計數(shù)，當計數(shù)器計滿為全“1”,再來一個計數(shù)脈沖時，就產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”TF=1，向CPU發(fā)出中斷請求。由于低8位計數(shù)器中的高三位沒有參與工作，故填裝初值時應(yīng)“避開”此三位。類同于模式0。由于兩個計數(shù)器為完整的8位，故將計算好的16位初值可直接填裝到TH、TL中。在某一個初值的基礎(chǔ)上加1計數(shù)，當計數(shù)器計滿為全“1”,再來一個計數(shù)脈沖時，就產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”TF=1，向CPU發(fā)出中斷請求。TLTH震蕩器1/12(8位)(8位)TF中斷啟動控制T引腳TRGATEINTC/T=0C/T=12,方式1:16位定時器/計數(shù)器16位加1計數(shù)器方式0、1的特點13位和16位的計數(shù)器方式。啟動后，從某一個初值的基礎(chǔ)上進行“加1”計數(shù)。當計到“全１”時再來一個計數(shù)脈沖，計數(shù)器就會產(chǎn)生一個“溢出中斷信號”即TF=1，此時計數(shù)器本身為“全零”。如果需要重復(fù)性的完成某一值的定時或計數(shù)，需要在每一次計數(shù)前不斷的重新預(yù)裝初值，稱之為“軟件重裝初值”。TL做計數(shù)器，TH做初值寄存器，工作前TL,TH分別預(yù)置相同的初值。TL計數(shù)產(chǎn)生溢出的同時,將TH中的初值自動重裝TL。TL繼續(xù)計數(shù)。TL(8位)TH(8位)震蕩器1/12TF中斷控制T引腳TRGATEINTC/T=1C/T=03,方式2

:8位自動重裝定時器/計數(shù)器8位加1計數(shù)器8位初值寄存器方式2的特點及應(yīng)用8位計數(shù)器的方式，定時或計數(shù)的范圍遠遠小于方式0和方式1；具備初值“硬件自動重裝”功能，非常適合進行重復(fù)性定時的場合，如產(chǎn)生連續(xù)方波信號等。編成中省去了軟件重裝初值的麻煩；在MCS-51單片機中，T1設(shè)定成此模式用于做串行口波特率發(fā)生器。將T0和T1重新進行“拆分、組合”。將T0變?yōu)門H0,TL0組成的兩個獨立的8位定時/計數(shù)器。TH0+TF1+TR1組成8位定時/計數(shù)器；TL0+TF0+TR0組成8位定時/計數(shù)器；TL0震蕩器1/12TF0中斷控制T0引腳TR0GATEINT0C/T=0C/T=1TH0TF1中斷控制TR1Fosc/124,方式3

組合擴展模式（僅適用于T0）在方式3時T0,T1的電路結(jié)構(gòu)圖TL0八位定時/計數(shù)器TH0八位定時器TL1TF0TF1將T0分解為兩個計數(shù)器TL0：8位定時/計數(shù)器；TH0：8位定時器（借用TR1和TF1）T1（模式2）做波特率發(fā)生器。TH1定時/計數(shù)器4種方式比較（計數(shù)最大值）模式計數(shù)模M最大計數(shù)值模式013位Tmax=213=8192模式116位Tmax=216=

65536模式2，38位Tmax=28=256定時/計數(shù)器4種方式比較（定時最大時間）模式計數(shù)模M最大定時時間Tmax（fosc=12M）模式013位Tmax=8192*1μ?

=8.192ms模式116位Tmax=65536*1μ?=65.536ms模式2，38位Tmax=256*1μ?=0.256msM---計數(shù)器的模 模式0：M=213 =8192

模式1：M=216 =65536

模式2、3：M=28=256T=(M-TC)×t

其中,T:定時時間，M:計數(shù)器的模，TC:計數(shù)初值，t:計數(shù)器計數(shù)脈沖的周期（t=12/fosc)。四、51單片機初值的計算TC計算舉例定時方式：要求T0產(chǎn)生50mS的定時?！窘?】選擇模式1。

TC=65536?（50mS*1000）/1μS =65536?50000 =15536=3CB0H【思考題】為什么選擇模式1？【思考題】TC有沒有更簡潔的表示方式？

TH=(65536-50000)/256;TL==(65536-50000)%256;TH=(-50000)/256;TL==(-50000)%256;（1）設(shè)置定時/計數(shù)器的工作方式通過對方式寄存器TMOD的設(shè)置，確定相應(yīng)的定時/計數(shù)器是定時功能還是計數(shù)功能，以及工作方式及啟動方法。（2）設(shè)置定時/計數(shù)器的初始值，即設(shè)置THx和TLx的值。

定時/計數(shù)器允許用戶編程設(shè)定開始計數(shù)的數(shù)值，稱為賦初值。初值不同，則計數(shù)器產(chǎn)生溢出時，計數(shù)個數(shù)也不同。五、定時/計數(shù)器的應(yīng)用步驟（3）啟動定時/計數(shù)器當設(shè)置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就按被設(shè)定的工作方式獨立工作，不再占用CPU的操作時間，只有在計數(shù)器計數(shù)溢出時才能中斷CPU當前的操作。

（4）計數(shù)溢出計數(shù)溢出標志位在控制寄存器TCON中，用于通知用戶定時/計數(shù)器已經(jīng)計滿，用戶可以采用查詢方式或中斷方式進行操作。中斷方式查詢方式定時/計數(shù)器的編程六、51單片機定時器編程與控制（1）中斷方式——編程步驟設(shè)置中斷優(yōu)先級，當中斷只有一個時不用設(shè)置設(shè)置TMOD初始化設(shè)置定時/計數(shù)初值啟動定時/計數(shù)器編寫定時/計數(shù)器中斷的處理服務(wù)程序124563編程步驟開中斷（2）查詢方式——編程步驟設(shè)置TMOD初始化設(shè)置定時/計數(shù)初值啟動定時/計數(shù)器查詢溢出標志位TF0或TF1置位情況及相關(guān)處理1

2

4

5

3

開中斷編程步驟任務(wù)：利用單片機定時/計數(shù)器實現(xiàn)1位簡易秒表的設(shè)計，顯示時間0到9秒。

舉例任務(wù)分析任務(wù)的關(guān)鍵是定時，可以利用單片機內(nèi)部定時/計數(shù)器完成。當單片機晶體振蕩頻率為12MHz，則定時計數(shù)器的定時基準為計數(shù)1次時間為1us，單片機定時計數(shù)器有4種工作模式，可以構(gòu)成8位、13位和16位計數(shù)器；不同位數(shù)的計數(shù)器其最大定時時間不同，可以采用不同的定時方案。1）8位計數(shù)器當構(gòu)成8位計數(shù)器時，其最大計數(shù)值為256，即最大定時時間為256us；可以利用定時計數(shù)器定時0.250ms，循環(huán)定時4000次，實現(xiàn)1S的定時；2）13位計數(shù)器當構(gòu)成13位計數(shù)器時，其最大計數(shù)值為8192，即最大定時時間為8.192ms，可以利用定時計數(shù)器1次定時5ms，循環(huán)定時200次，實現(xiàn)1S的定時；3）16位計數(shù)器當構(gòu)成16位計數(shù)器時，其最大計數(shù)值為65536，即最大定時時間為65.536ms，可以利用定時計數(shù)器1次定時50ms，循環(huán)定時20次，實現(xiàn)1S的定時；設(shè)計方案采用16位計數(shù)器實現(xiàn)定時50ms，循環(huán)反復(fù)20次，達到1S定時。顯示采用1位七段數(shù)碼管。硬件電路仿真圖

軟件程序單片機定時計數(shù)器溢出有中斷和查詢兩種處理方式；查詢方式是CPU啟動定時計數(shù)器工作后，馬上讀取定時計數(shù)器溢出標志位TF0(TF1)，判斷是否為1，為1表示計數(shù)器溢出，1次定時時間到；如果為0，表示定時時間沒到，CPU繼續(xù)讀取并判斷，重復(fù)這個過程。中斷方式是在定時計數(shù)器溢出后，利用定時/計數(shù)器中斷系統(tǒng)向CPU提請中斷請求，CPU轉(zhuǎn)去處理相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，如果定時計數(shù)器沒有溢出，則CPU執(zhí)行主程序。采用查詢方式，定時計數(shù)器在定時計數(shù)時，CPU在查詢中斷溢出標志位，CPU不能處理其他事件，占用了CPU的時間；而中斷方式，定時計數(shù)器在定時計數(shù)時，CPU執(zhí)行主程序，只有計數(shù)溢出后，CPU才停止其他程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去處理定時計數(shù)器溢出中斷服務(wù)程序，不占用CPU資源。1）查詢方式程序設(shè)計參考程序：/*1位秒表，數(shù)碼管顯示，定時溢出采用查詢方式*/#include<reg51.h>voiddelay1s(){unsignedchari;TMOD=0x01;//置T0為模式1，16位計數(shù)器

for(i=0;i<20;i++)//20次循環(huán)定時，每次循環(huán)定時時間為50ms{ TH0=(65536-50000)/256;//定時器50mSTH0的初始值

TL0=(65536-50000)%256;//定時器50mSTL0的初始值

TR0=1; //啟動T0 while(!TF0);//查詢計數(shù)器是否溢出(TF0=1)，即定時50ms時間到

TF0=0; //50ms定時時間到，將定時器溢出標志位TF0清零

}}參考程序：voidmain(){ unsignedcharS；//定義變量S，暫存秒的數(shù)值

TMOD=0X01;//定時器初始化

TH0=(65536-50000)/256;計數(shù)器初始值

TL0=(65536-50000)%256; S=0;//秒數(shù)值初始為0 TR0=1;//啟動計時

while(1) { P0=S;//顯示秒時間

delay1s();//調(diào)用1秒延時函數(shù)

S++;//秒變量加1

if(S==10)S=0;//判斷10S時間是否到，到了秒變量清零。

}}2）中斷方式程序設(shè)計參考程序：/*1位秒表，數(shù)碼