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第六章定时器/计数器第一节概述8051内部提供两个十六位的定时器/计数器T0和T1，它们既可以用作硬件定时，也可以对外部脉冲计数。
1．计数功能：所谓计数功能是指对外部脉冲进行计数。
外部事件的发生以输入脉冲下降沿有效，从单片机芯片T0(P3.4)和T1(P3.5)两个引脚输入，最高计数脉冲频率为晶振频率的1/24。
2．定时功能：以定时方式工作时，每个机器周期使计数器加1，由于一个机器周期等于12个振荡脉冲周期，因此如单片机采用12MHz晶振，则计数频率为12MHz/12=1MHz。
即每微秒计数器加1。
这样就可以根据计数器中设置的初值计算出定时时间。
第二节定时器/计数器的基本结构、工作方式及应用一、定时器/计数器基本结构定时器/计数器的基本结构如图6－1。
T0由TH0和TL0两个八位二进制加法计数器组成十六位二进制加法计数器；T1由TH1和TL1两个八位二进制加法计数器组成十六位二进制加法计数器。
图6－1 定时器／计数器基本组成110二、定时器/计数器控制寄存器1．定时器方式控制寄存器TMOD定时器方式控制寄存器地址89H，不可位寻址。
TMOD寄存器中高4位定义T1，低4位定义T0。
其中M1，M0用来确定所选工作方式如表6—1：定时／计数器T1 定时／计数器T0111定时器控制寄存器TCON地址88H，可以位寻址，TCON主要用于控制定时器的操作及中断控制。
有关中断内容在第四章已说明。
此处只对定时控制功能加以介绍。
表6—2给出了TCON有关控制位功能：系统复位时，TMOD和TCON寄存器的每一位都清零。
112113三、工作方式及应用用户可通过编程对专用寄存器TMOD 中的M1，M0位的设置，选择四种操作方式。
（一）方式0（以T0为例）在此方式中，定时寄存器由TH0的8位和TL0的5位（其余位不用）组成一个13位计数器。
当GATE=0时，只要TCON 中的TR0为1，13位计数器就开始计；当GATE=1以及TR0=1时，13位计数器是否计数取决于INT0引脚信号，当INT0由0变1时开始计数，当INT0由1变为0时停止计数。
第6章单片机的定时器/计数器习题1．MCS-51系列的8051单片机内有几个定时/计数器？每个定时/计数器有几种工作方式？如何选择？答：MCS-51系列的8051单片机内有2个定时/计数器，即T0和T1，每个都可以编程为定时器或计数器，T0有四种工作方式(方式0—13位、方式1—16位、方式2-可自动装入初值的8位、方式3-两个8位)，T1有三种工作方式(与T0相同的前三种)，通过对TMOD的设置选择，其高四位选择T1，低四位选择T0。
2．如果采用的晶振频率为3MHz，定时/计数器TO分别工作在方式0、1和2下，其最大的定时时间各为多少？答：如果采用的晶振频率为3MHz，机器周期为12×1/(3*106)=4us，由于定时/计数器TO工作在方式0、1和2时，其最大的计数次数为8192、65536和256所以，其最大定时时间分别是：方式0为8192×4us＝32.768ms、方式1为65536×4us＝262.144ms、方式2为256×4us＝1024us。
3．定时/计数器TO作为计数器使用时，其计数频率不能超过晶振频率的多少？答：由于定时/计数器TO作为计数器使用时，是对外部引脚输入的脉冲进行计数，CPU在每个机器周期采样一次引脚，当前一次采样为高电平，后一次采样为低电平，则为一次有效计数脉冲，所以如果晶振频率为fosc，则其采样频率fosc/12，两次采样才能决定一次计数有效，所以计数频率不能超过fosc/24。
4．简单说明定时/计数器在不同工作模式下的特点。
答：方式0为13位的定时/计数器，由THx的8位和TLx的低5位构成、方式1为16位的定时/计数器,由THx的8位和TLx的8位构成，方式2为8位的定时/计数器，TLx为加1计数器，THx为计数初值寄存器。
方式3只能用于T0，是将T0的低8位用作一个独立的定时/计数器，而高8位的TH0用作一个独立的定时器，并借用T1的TR1和TF1作为高8位定时器的启停控制位和溢出标志位。
教案范例(计数器)：第一章：认识计数器一、教学目标：1. 让学生了解计数器的构造和功能。
2. 学会使用计数器进行基本的加减乘除运算。
3. 培养学生的计算能力和逻辑思维能力。
二、教学内容：1. 计数器的构造：数字键、运算键、显示屏等。
2. 计数器的基本功能：加、减、乘、除等运算。
三、教学步骤：1. 引入计数器，让学生观察计数器的构造和功能。
2. 讲解计数器的使用方法，演示基本的加减乘除运算。
3. 让学生动手操作计数器，进行练习。
四、课后作业：1. 复习计数器的构造和功能。
2. 完成课后练习，包括基本的加减乘除运算。
第二章：计数器的高级应用一、教学目标：1. 让学生掌握计数器的高级应用，如科学计算、单位换算等。
2. 培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 计数器的高级功能：科学计算、单位换算等。
2. 如何在实际问题中应用计数器。
三、教学步骤：1. 讲解计数器的高级功能，如科学计算、单位换算等。
2. 举例说明如何在实际问题中应用计数器。
3. 让学生动手操作计数器，解决实际问题。
四、课后作业：1. 复习计数器的高级功能。
2. 完成课后练习，运用计数器解决实际问题。
第三章：计数器与数学知识的结合一、教学目标：1. 让学生了解计数器在数学知识中的应用，如解方程、求平方根等。
2. 培养学生的数学思维能力和解决问题的能力。
二、教学内容：1. 计数器在数学知识中的应用：解方程、求平方根等。
2. 如何在数学问题中运用计数器。
三、教学步骤：1. 讲解计数器在数学知识中的应用，如解方程、求平方根等。
2. 举例说明如何在数学问题中运用计数器。
3. 让学生动手操作计数器，解决数学问题。
四、课后作业：1. 复习计数器在数学知识中的应用。
2. 完成课后练习，运用计数器解决数学问题。
第四章：计数器与科学探究一、教学目标：1. 让学生了解计数器在科学探究中的应用，如数据收集、分析等。
2. 培养学生的科学探究能力和实验操作能力。
第六章计数器：任意进制计数器的构成引言在计算机系统中，计数器是一种常见且重要的电子组件。
计数器的作用是用于记录和控制某种事件的次数。
我们通常所说的计数器是指二进制计数器，也就是使用二进制进行计数的设备。
不过，在实际应用中，有时候需要使用其他进制进行计数，例如十进制、八进制、十六进制等。
因此，在本章中，我们将探讨任意进制计数器的构成方法。
1. 二进制计数器二进制计数器是最常见的计数器类型，它由一组触发器（Flip-flop）组成，并采用二进制位表示法。
每个触发器代表一个二进制位，其输出可以是0或1。
当触发器从0到1的状态变化时，表示计数器的值加1。
二进制计数器的位数决定了其能够表示的最大值。
2. 任意进制计数器的构成原理任意进制计数器的构成相较于二进制计数器稍微复杂一些，但原理是相似的。
其主要构成部分包括触发器数组、加法器、编码器和显示器。
2.1 触发器数组触发器数组是任意进制计数器的核心部分。
和二进制计数器类似，触发器数组代表了计数器能够表示的位数，并负责记录每个位的值。
每个触发器表示一个进制位，其状态的变化将导致对应位的值加1。
2.2 加法器加法器用于将触发器的输出进行加法运算。
在任意进制计数器中，加法器的输入不仅仅是相邻两位的值，还需要考虑进位的影响。
因此，加法器的设计相对复杂一些。
它将多个进制位的值相加，并将结果输出给编码器。
2.3 编码器编码器将加法器的输出转换为可显示的格式。
它将数值表示转换为对应的进制字符，例如十进制计数器将数值转换为0-9的数字字符。
编码器还负责控制数值位数的循环，即当计数器的值达到最大值时重新从最小值开始计数。
2.4 显示器显示器用于将编码器输出的结果显示给用户。
它可以是数码管、液晶屏或其他合适的显示设备。
显示器将编码器输出的进制字符转换成相应的显示，并实时更新显示的数值。
3. 任意进制计数器的应用举例任意进制计数器的应用非常广泛，下面我们将以十进制计数器和八进制计数器为例，介绍其在实际应用中的用途。
第六章：计数器
一、单选题
1．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是。
A.工作速度高
B.触发器利用率高
C.电路简单
D.不受时钟C P控制2．把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到进制计数器。
A.4
B.5
C.9
D.20
3.N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为的计数器。
A.N
B.2N
C.N2
D.2N 4．五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为。
A.5
B.10
C.25
D.32
5．一位8421B C D码计数器至少需要个触发器。
A.3
B.4
C.5
D.10
6.欲设计0，1，2，3，4，5，6，7这几个数的计数器，如果设计合理采用同步二进制计数器，最少应使用级触发器。
A.2
B.3
C.4
D.8
二、判断题（正确打√，错误的打×）
1．环形计数器在每个时钟脉冲CP作用时，仅有一位触发器发生状态更新。
（）2．2．计数器的模是指对输入的计数脉冲的个数。
（）
3．计数器的模是指构成计数器的触发器的个数。
（）
4．环形计数器如果不作自启动修改，则总有孤立状态存在。
（）
5．把一个5进制计数器与一个10进制计数器串联可得到15进制计数器。
（）
6．同步二进制计数器的电路比异步二进制计数器复杂，所以实际应用中较少使用同步二进制计数器。
（）
7．利用反馈归零法获得N进制计数器时，若为异步置零方式，则状态S N只是短暂的过渡状态，不能稳定而是立刻变为0状态。
（）8．一个4位的扭环形计数器有4个状态。
（）
9．一个模为24的计数器，能够记录到的最大计数值是23。
（）
10．利用反馈归零法和反馈置数法可以改变集成计数器的计数长度。
（）
三、填空题
1：利用（）可以把集成计数器设计成初态不为零的计数器。
2：一个4位的扭环形计数器有（）个状态。
3：集成计数器的级联方式有（）和（）两种方式。
4：利用（）和（）可以改变集成计数器的计数长度。
5：一个模为24的计数器，能够记录到的最大计数值是（）。
6：计数器的模表示计数器的（）计数长度。
三、计算分析题
1：分析如图7307电路，说明功能。
图7307
2：用图7301所示74LS161集成计数器，采用反馈置数法设计一个12进制计数器。
3：用74LS160设计同步31进制计数器。
4：分析图7303所示电路，说明其功能。
图7303
5：分析如图7304电路，说明功能。
图7304
6：分析如图7306电路，说明功能。
图7306
7：用同步置数法设计基于74LS161的11进制计数器。
8：基于74LS161，用异步清零法法设计一个10进制计数器。
