第5章 定时计数器

第5章 定时/计数器
在控制系统中，常常要求有一些定时或延时控制，如 定时输出、定时检测和定时扫描等；也往往需要有计数功 能，能对外部事件进行计数。 要实现上述功能，一般可以采用下面3种方法。 软件定时 硬件定时 可编程的定时器 MCS-51系列单片机的硬件上集成有16位的可编程定时/计 数器。51系列有T0和T1两个定时/计数器。52系列有3个 定时/计数器：T0、T1和T2。
解：外部脉冲由INT0（P3.2）输入，其宽度为TP，
TP INT0 启动T0 T0计时 停止T0计时 读取T0值
图5-8 利用GATE功能来检测脉冲的宽度
编程如下： MOV TMOD，＃09H；设T0为模式1， 定时方式，GATE=1 MOV TL0，＃00H ；设置计数初值为0 MOV TH0，＃00H MOV R0，＃30H ；地址指针送R0 JB P3.2，﹩ ；等待INT0变低
采用查询方式，编程如下：
MOV TMOD，＃01H ；设置定时器0模式1
SETB TR0
LOOP：MOV TH0，＃0D8H MOV TL0，＃0F0H JNB TF0，﹩ CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP
；启动定时器0
；设置计数初值
5.2.3 定时/计数器模式2的应用
【例5-3】利用T1模式2进行计数，每计200次进行 累加器加1操作。 计数初值：X=M-计数值=28-200=56D=38H 采用查询方式，编程如下： MOV TMOD，＃60H ；设置T1模式2计数功能 MOV TH1，＃38H ；保存计数初值 MOV TL1，＃38H ；设置计数初值 SETB TR1 ；启动计数 DEL: JBC TF1，LOOP ；查询是否计数溢出 AJMP DEL LOOP:INC A AJMP DEL
5.2.2 定时/计数器模式1的应用
5.2.3 定时/计数器模式2的应用
5.2.4 定时/计数器门控位GATE的应用 5.2.5 运行中读定时/计数器
5.2.1 定时/计数器模式0的应用
【例5-1 】试利用T0产生周期为1ms、宽度为一 个机器周期的负脉冲串，并由P1.0送出。 设系统晶振为12MHz，则计数频率为1MHz。
编程如下：
（2）置定时/计数器初值，直接将初值写入寄存器的TH0、
TL0或TH1、TL1；
（3）根据需要，对IE置初值，开放定时器中断； （4）对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，启动定时/计数 器，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进 行计数或开始定时。
初值计算：
设计数器的最大值为M，则置入的初值X为： 计数方式：X=M-计数值
Example 2 Electronic camera shutter control
8051
P2.0
1 = Pressed 0 = Normal 1 = Open 0 = Closed
Button
P3.0
Shutter
Possible solution： 1.Determine the working mode--Timer 1, Mode 1,TMOD=10H 2.Calculate the initial values --- 3CB0H 3.Open the interrupts --- Disable, 1 machine cycle = 1 ms polling TF1 50 ms requires 50000 machine cycles 4.Start running --- TR1.
C/T=1
控制 ＆
TL1 TH1 （8位）（8位）
1
≥1
INT1引脚
3、模式2
振荡器
÷12 C/T=0 中断 TF1
T1引脚 TR1 GATE
C/T=1 控制 ＆
TL1 （8位）
·
重装载
1
≥1
TH1 （8位）
INT1引脚
图5-4 定时/计数器1工作模式2（8位自动装载模式）
4、模式3
振荡器
÷12
现的正脉冲的宽度；当GATE=0，则只要TR0和 TR1置1，定时/计数器就被选通。
（2）C/T位：计数/定时功能选择位。C/T=0，
设置位定时器方式，计数器的输入是内部时钟
脉冲，其周期等于机器周期。C/T=1，设置为计
数器方式，计数器输入来自T0（P3.4)或
T1(P3.5)端外部脉冲。
M1、M0位：工作模式选择位。2位形成4种编码，
5.2.2 定时/计数器模式1的应用
【例5-2】利用T0模式1产生一个50Hz的方波，由
P1.0输出。
设系统晶振为12MHZ，则计数频率为1MHZ，计 数器初值为X，由 （M-X）T=定时值 （216-X）×10-6=1/（50×2）
得:X=55536=0D8F0H。
高8位0D8H给TH0，低8位0F0H给TL0。
补充例题： P3.4输入低频负脉冲信号，要求P3.4每次发生 负跳变时，P1.0输出一个200μs 的同步脉冲， 设晶振为6MHz 。（T0模式2）
P3.4 P1.0 （外部计数） 定时方式 （初值FFH） （200μs ）
设计方法：初态P1.0输出高电平，外部事件计 数初值为FFH；P3.4发生负跳变时，T0加1计数 溢出；程序查询到TF0为1时，改变T0为200μs 定时器工作方式，并使P1.0输出0。计数溢出 后，使P1.0恢复高电平，T0恢复为外部事件计 数器。
设计数初值为X，则由（M-X）T=定时值
即（213-X）×00011000B。
高8位给TH0，低5位给TL0，则TH0=0E0H，
TL0=18H。
采用查询方式，编程如下：
MOV TMOD，＃00H ；设置定时器0模式0 MOV TH0，＃0E0H ；设置计数初值 MOV TL0，＃18H SETB TR0 ；启动定时器0 T0INT：JNB TF0，T0INT CLR TF0 CLR P1.0 SETB P1.0 MOV TH0，＃0E0H ；用软件重新装载T0 MOV TL0，＃18H SJMP T0INT
1/12fOSC C/T=0 C/T=1
1/12fOSC TL0 （8位） 控制 ＆ TF0 中断
T0引脚 GATE
1
TR0 ≥1
INT0引脚 1/12fOSC TR1 TH0 （8位） 控制 中断
TF1
图5-5 定时/计数器0工作模式3（2个8位计数器）
5.2 定时/计数器的应用
5.2.1 定时/计数器模式0的应用
5.2.4 定时/计数器门控位GATE的应用
【例5-4】利用T0的门控位GATE，编程实现检测外
部输入脉冲的宽度。 如图5-8。T0工作于定时方式，模式1。
测试时，当INT0=0时，TR0=1；当INT0=1时，启 动计数；当INT0=0时，停止计数。使TR0=0，读 出TH0、TL0的计数值，用计数值乘以定时脉冲 周期即得被检测正脉冲的宽度TP。
SETB TR0 JNB P3.2，﹩ JB P3.2，﹩ CLR MOV INC MOV TR0 ＠R0，TL0 R0 ＠R0，TH0
；准备启动定时器0 ；等待INT0变高 ；变高，启动计数， 并等待INT0再次变低 ；停止计数 ；读取计数值
5.2.5 运行中读定时/计数器
读定时/计数器方法： 先读THX，后读TLX，再读THX，若两次读得的 THX没有变化，则读的内容是正确的。若前后两 次读得的THX有变化，则再重复读得的内容就应 该是正确的了。 看下面一段程序： RDTIME： MOV A，TH0 ；读TH0 MOV R0，TL0 ；读TL0 CJNE A，TH0，RDTIME；比较两次读得TH0， 必要时重复上述过程 MOV R1，A RET
TR1位：定时器1运行控制位。由软件置位或清
零，置位时，定时/计数器接通工作(前提是
GATE=0)；清零时，停止工作。
TF0位：定时器0溢出标志位，同TF1。
TR0位：定时器0运行控制位，同TR1。
字节地址为88H，位地址为88H～8FH。
3、定时/计数器的初始化
（1）对TMOD赋值，以确定定时器的工作模式；
图5-1 定时/计数器的结构
2、T0和T1的功能选择
（1）计数功能:就是对外部事件进行计数。计数 脉冲来自相应的外部输入引脚T0（P3.4)或 T1(P3.5)。当输入信号发生由1至0的负跳变时， 计数器（TH0，TL0或TH1，TL1）的值增1。计数 的最高频率一般为振荡频率的1/24。 （2）定时功能:也是通过计数实现的。计数脉冲 来自内部时钟脉冲，每个机器周期计数值增1， 每个机器周期=12个振荡周期，因此计数频率为 振荡频率的1/12。所以计数值乘以机器周期就 是定时时间。
5.1.3 T0和T1的4种工作模式
1、模式0
振荡器
÷12 C/T=0 TL1 TH1 （5位）（8位） 控制 中断 TF1
T1引脚
C/T=1 TR1
＆
GATE
1
≥1
INT1引脚
图5-3 定时/计数器1工作模式0（13位计数器）
2、模式1
振荡器
÷12 C/T=0 中断 TF1
T1引脚 TR1 GATE
Preload Value = Maximum value +1 - Count
For Count = 50000 Preload value = 65535 + 1 – 50000 = 3CB0h
BUTTON SHUTTER ORG MAIN: SETB MOV CLR REPEAT: MOV MOV JNB SETB SETB JNB CLR CLR JB SJMP
TMOD寄存器的单元地址为89H，不能位寻址。
2、控制寄存器TCON
格式如下：
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0