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第 8 章　单片机的 定时 / 计数器

第 8 章　单片机的 定时 / 计数器. 第二部分　微机原理. 主讲教师：喻红. 主要内容. 概述 8.1 定时 / 计数器的结构和工作原理 8.2 定时 / 计数器的寄存器 8.3 定时 / 计数器的工作方式 8.4 定时 / 计数器的应用程序设计. 计数器. 输入脉冲. 预置数. 概述. 实现定时一般有三种方法： 利用软件实现（延时程序） ; 优点： 简单，控制方便； 缺点： CPU 效率低。 硬件实现，专门设计一个单稳态定时器 优点： CPU 效率高； 缺点： 修改参数麻烦。 利用计数器实现. 1us. 8 位.

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第 8 章　单片机的 定时 / 计数器

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  1. 第8章　单片机的定时/计数器 第二部分　微机原理 主讲教师：喻红

  2. 主要内容 概述 8.1 定时/计数器的结构和工作原理 8.2 定时/计数器的寄存器 8.3 定时/计数器的工作方式 8.4 定时/计数器的应用程序设计

  3. 计数器 输入脉冲 预置数 概述 实现定时一般有三种方法： • 利用软件实现（延时程序）; 优点：简单，控制方便；缺点：CPU效率低。 • 硬件实现，专门设计一个单稳态定时器 优点：CPU效率高；缺点：修改参数麻烦。 • 利用计数器实现 1us 8位 256us 溢出 计算机一般利用第三种方法实现

  4. 机器周期 T0 片内计数器 外来脉冲 单片机 8051内部设有两个16位的定时器/计数器，可用软件控制。 定时器：对机器周期计数，每过一个机器周期，计数器内容加1 ; 计数器：对外来脉冲进行计数，T0、T1引脚上从高电平到低电平跳变时，计数器内容加1。

  5. 8.1　定时/计数器的结构和工作原理 一、定时/计数器的结构

  6. C/T=0 最短的定时周期=12/fosc 二、定时/计数器工作原理 1．定时方式

  7. 2．计数方式 C/T=1 要求：计数频率≤fosc/24，输入脉冲的高电平与低电平的持续时间在一个机器周期以上。

  8. 8.2 定时/计数器的寄存器 GATE M1 M0 GATE C/T* M1 M2 C/T* 7 6 5 4 3 2 1 0 1．定时/计数器方式寄存器TMOD TMOD 89H T1控制 T0控制 • GATE：门控信号。GATE=0，TR0=1时刻启动定时/计数器工作，是自启动方式；GATE=1，TR0=1，/INTO=1时才可启动定时/计数器工作，使外启动方式。 • C/T*：定时、计数选择位。 C/T*=1，计数工作方式； C/T*=0，定时工作方式。

  9. GATE M1 M0 GATE C/T* M1 M2 C/T* 7 6 5 4 3 2 1 0 TMOD 89H T1控制 T0控制 • M1M0：工作方式选择位。定时/计数器的4种工作方式由M1M2设定。 M1M0=00 工作方式0（13位方式） M1M0=01 工作方式1（16位方式） M1M0=10 工作方式2（8位自动装入计数初值方式） M1M0=11 工作方式3（T0为2个8位方式）

  10. TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 7 6 5 4 3 2 1 0 2．定时器控制寄存器TCON T1溢出中断标志 T1起/停控制位 TCON A8H 外部中断INT1触发方式控制位 外部中断INT1中断标志位

  11. 8.3 定时/计数器的工作方式 一、工作方式0 T0和T1工作在13位的定时/计数器方式，由TH的高 8 位和TL的低 5 位组成。

  12. 　　方式0的计数长度：M = 213 　　方式0的初值：13位二进制数（高8位赋值给TH0，低5位前面补足3个0凑成8位赋给TL0）。 　　例如，如要求计数值为1000，则初值为 x＝M－1000＝8192－1000 　　 ＝1C18H＝1 1100 000 1 1000B 　　则赋初值时，TH0＝0E0H，TL0＝18H。

  13. 二、工作方式1 　　方式1和方式0的工作原理基本相同，唯一不同是T0和T1工作在方式1时是16位的计数/定时器。 　　方式1时的计数长度M是2的16次方。16位的初值直接拆成高低字节，分别送入TH和TL即可。

  14. 三、工作方式2 工作方式2具有自动重装载功能，它将16位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器。初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，由预置寄存器TH0以硬件方法自动给计数器TL0重新加载。

  15. 四、工作方式3 　　在工作方式3模式下，定时/计数器0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0。

  16. TL0既可以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时/计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。TL0既可以作计数器使用，也可以作为定时器使用，定时/计数器0的各控制位和引脚信号全归它使用。其功能和操作与方式0或方式1完全相同。 • TH0只能作为简单的定时器使用，借用定时/计数器1的控制位TR1和TF1。 • 　定时/计数器1只能工作在方式0、方式1或方式2下，如果设置T1工作在方式3，则T1停止工作，相当于其他方式时令TR1＝0。 • T0处于方式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。

  17. （1）T1工作在方式0 （2）T1工作在方式1

  18. （3）T1工作在方式2

  19. 8.4 定时/计数器的应用程序设计 一、计算定时/计数初值 计数方式: 定时方式: 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。 机器周期与主振频率有关:机周时间=12/fosc fosc=12MHZ时，1机周=1S； fosc=6MHZ时，1机周=2S。

  20. 【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：（1）工作方式0： 213–500S/2S=8192-250=7942=1F06H 1F06H化成二进制： 1F06H=0001 1111 0000 0110B =000 1111100000110 B 其中：低5位00110前添加3位000送入TL0 TL0=000 00110B=06H； 高8位11111000B送入TH0 TH0=11111000B=F8H。

  21. （2）工作方式1： T0初值=216-500s/2s=65536–250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。 （3）工作方式2： T0初值=28-500s/2s=256-250=6 TH0=06H；TL0=06H。 （4）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。

  22. 二、定时/计数器应用步骤 （1）合理选择定时/计数器工作方式 （2）计算定时/计数器定时初值(按上述公式计算) （3）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。

  23. 　　如图所示，P1中接有八个发光二极管，编程使八个管轮流点亮，每个管亮100ms，设晶振为6MHz。　　如图所示，P1中接有八个发光二极管，编程使八个管轮流点亮，每个管亮100ms，设晶振为6MHz。

  24. 分析 利用T1完成100ms的定时，当P1口线输出“1” 时，发光二极管亮，每隔100ms”1”左移一次，采用定时方式1，先计算计数初值： MC=2μs 100ms/2μs =50000=C350H （C350H）补=10000H-C350H=3CB0H

  25. ①查询方式如下： ORG 0030H MOV A，#01H：置第一个LED亮 NEXT：MOV P1，A MOV TMOD，#10H ；T1工作于定时方式1 MOV TH1，#3CH MOV TL1，#0B0H； 定时100ms SETB TR1 AGAI:JBC TF1,SHI； 100ms到转SHI,并清TF1 SJMP AGAI SHI：RL A SJMP NEXT

  26. ②中断方式 ORG 0000H AJMP MAIN ；单片机复位后从0000H开始执行 ORG 001BH AJMP IV1 ；转移到IV1 ORG 0030H ；主程序 MAIN：MOV A，#01H MOV P1，A ；置第一个LED亮 MOV TMOD，#10H ；T1工作于定时方式1 MOV TH1，#3CH MOV TL1，#0B0H ；定时100ms SETB TR1 ；启动T1工作 SETB ET1 ；允许T1中断 WAIT：SJMP WAIT ；等待中断

  27. IV1：RL A ；中断服务程序，左移一位 MOV P1，A ；下一个发光二极管亮 MOV TH1，#3CH MOV TL1，#0B0H ；重装计数初值 RETI ；中断返回 以上程序进入循环执行,八个LED一直循环轮流点亮。

  28. 本章结束

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