第6章at89c52單片機的定時器計數(shù)器

主講教師趙曉安第6章AT89C52單片機的定時器/計數(shù)器在單片機實時應用系統(tǒng)中，往往需要實時時鐘或對外部事件計數(shù)的功能。一般常用軟件、專門的硬件電路或可編程定時器/計數(shù)器實現(xiàn)。

采用軟件只能定時，且占用CPU的時間，降低了CPU的使用效率；

采用專門的硬件電路，參數(shù)調節(jié)不便；

采用可編程的定時器/計數(shù)器是最好的方法。

可以方便靈活地修改定時或計數(shù)的參數(shù)或方式

與CPU并行工作，大大提高了CPU的工作效率6.1定時器/計數(shù)器的結構6.2定時器/計數(shù)器T0和T1的控制6.3定時器/計數(shù)器的工作方式及應用6.4定時器/計數(shù)器T2第6章AT89C52單片機的定時器/計數(shù)器6.1定時器/計數(shù)器的結構T0(P3.4)T1(P3.5)TCONT0T2(P1.0)89C52CPUTH0TL0T1TH1TL1T2TH2TL2TMODT2CONT2MOD共同點：都是通過計數(shù)器計脈沖的個數(shù)來實現(xiàn)的定時方式與計數(shù)方式1、定時方式

T/C計數(shù)8051內部機器周期的個數(shù)，由計數(shù)個數(shù)可以計算出定時時間。每個機器周期使T/C的計數(shù)器增加1，直至計滿回零后自動產(chǎn)生溢出中斷請求，表示定時時間到。

fosc=12MHz時，Tcy=1us2、計數(shù)方式

T/C計數(shù)來自引腳T0（P3.4）和T1(P3.5)的外部脈沖信號的個數(shù)。輸入脈沖由1變0的下降沿時，計數(shù)器的值增加1直到回零產(chǎn)生溢出中斷,表示計數(shù)已達預期個數(shù)。

最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。即計數(shù)周期=2機器周期。不同點：6.2定時器/計數(shù)器的控制定時器/計數(shù)器的工作由TCON和TMOD控制。由軟件把控制字寫入TCON和TMOD，用來設置T/C0和T/C1的工作方式和控制功能。當8051系統(tǒng)復位時，TCON和TMOD所有位都被清0。一、工作模式寄存器TMOD（89H）TMOD用于控制T/C0和T/C1的工作模式，其各位的定義格式如下：1．M1和M0工作方式選擇位這兩位可形成四種編碼，對應四種工作方式：

M1M0方式功能描述000為13位定時器/計數(shù)器,TL存放低5位,TH存高8位011為16位定時器/計數(shù)器102常數(shù)自動裝入8位定時器/計數(shù)器113僅適于T/C0,兩個8位定時器/計數(shù)器2．C/T計數(shù)/定時選擇位

C/T＝0,設為定時方式，對機器周期計數(shù)；

C/T＝1，設為計數(shù)方式，對來自T0或T1引腳的外來脈沖計數(shù)。

3．GATE門控位（控制啟動方式）

GATE＝0時，T/C的啟動只要用軟件使TR0（或TR1）置1即可，而不管/INT0（或/INT1）的電平是高還是低。

GATE＝1時，只有/INT0(或/INT1）引腳為高電平且由軟件使TR0（或TR1）置1時，才啟動T/C工作。也就是T/C的啟動受雙重控制。注意：TMOD不能位尋址，只能由字節(jié)設置T/C的工作方式，低半字節(jié)設定T/C0，高半字節(jié)設定T/C1。二、

控制寄存器TCON（88H）控制寄存器TCON除可字節(jié)尋址外，各位還可位尋址。各位定義及格式如下：1）TF1（TCON.7）T/C1的溢出標志位。當T/C1被允許計數(shù)后，T/C1從初值開始加1計數(shù)，回零時由高位產(chǎn)生溢出，由硬件自動置TF1為“1”，并向CPU請求中斷，當CPU響應并進入中斷服務程序后，TF1又被硬件自動清0。TF1也可以由程序查詢和清0。2）TF0（TCON.5）T/C0溢出標志位。其功能同TF1。3）TR1（TCON.6）T/C1運行控制位。由軟件置位或復位。當GATE（TMOD.7）為0時,

TR1為1時，啟動T/C1計數(shù)；

TR1為0時，停止T/C1計數(shù)。4）TR0（TCON.4）T/C0運行控制位。其功能同TR1，只是GATE為TMOD.3。

5）IE1、IT1、IE0、IT0（TCON.3～TCON.0）

外部中斷INT1、INT0的中斷標志位和申請信號的觸發(fā)方式控制位。

6.2.3定時器的四種工作方式TMOD中控制位C/T設置定時或計數(shù)功能;

M1M0位的設置選擇四種工作方式，即方式0、方式1、方式2和方式3方式0、1和2時，T/C0和T/C1的工作相同

方式3時，T/C0和T/C1的工作不同方式0方式1方式2方式3TH0TL0T/C1TH1TL1T/C0方式0

高8位和低5位的一個13位計數(shù)器的運行方式當TL1的低5位溢出時，向TH1進位，而TH1溢出(回零)時向TF1標志進位（硬件置位TF1），并申請中斷。還可以通過查詢TF1是否置位來判斷TH1是否回零溢出。圖6-6T/C1（或T/C0）方式0結構啟動控制

B＝TR1A＝TR1(/INT1+/GATE)利用這一特性可以測量在/INT1端出現(xiàn)的正脈沖的寬度

GATETR1INT1

啟動情況00X停止01X啟動10X停止11啟動11停止

其中：1表示高電平，0表示低電平，X表示任意狀態(tài)

方式1

方式1是一個16位定時器/計數(shù)器，見圖6-7。方式1的結構幾乎與方式0完全一樣，唯一的差別是：方式1中的TH1(TH0)和TL1（TL0）均是8位的，構成16位計數(shù)器。圖6-7T/C1（或T/C0）方式1結構

方式2

在方式2時，T/C被拆成一個8位的寄存器TH1（TH0）和一個8位計數(shù)器TL1（TL0），兩者構成可以自動重裝載的8位T/C，如圖6-8所示。圖6-8T/C1（或T/C0）方式2結構每當它計滿回零時

一方面向CPU發(fā)出溢出中斷請求，另一方面從TH1（或TH0）中重新獲得初值并啟動計數(shù);也就是CPU自動將TH1（或TH0）中存放的初值重新裝回到TL1（或TL0），并在此初值的基礎上對TL1（或TL0）開始新一輪計數(shù)，周而復始，直到寫入停止計數(shù)或更改工作方式命令為止。方式3

方式3下T/C0和T/C1功能就不同了。此時，TH0和TL0按兩個獨立的8位計數(shù)器工作(如圖6-9所示)。T/C1只能按不中斷的方式工作，常常利用它的定時功能作串行口波特率發(fā)生器(如圖6-10所示)。T/C0方式3時,TL0占用了T/C0的C/T、GATE、TR0、TF0、T0（P3.4）和/INT0控制引腳，可設置為定時或計數(shù)方式。

TH0只有簡單的內部定時功能，它占用了T/C1的TR1控制位和TF1中斷標志位，其啟動/關閉僅受TR1控制。

圖6-9T/C0方式3結構在T/C0工作在方式3時，T/C1仍可設置為方式0～2。由于TR1和TF1已被T/C0（TH0）占用，計數(shù)開關已被接通，此時僅用T/C1的C/T來切換其定時或計數(shù)工作方式就可使T/C1工作。計數(shù)器（8位、13位或16位）回零溢出時，只能將輸出送入串行口或用于不需要中斷的場合。一般情況下，當T/C1用作串行口波特率發(fā)生器時，T/C0才設置為工作方式3。此時，常把T/C1設置為方式2用作波特率發(fā)生器。圖6-10T/C1在T/C0方式3時的工作方式

1.初始化的步驟

AT89C52內部的T/C是可編程的,其工作方式和模式通過程序進行設定和控制,稱為對T/C的初始化。初始化的步驟是：確定工作方式，即根據(jù)要求先給TMOD送一個方式控制字；計算計數(shù)初值/定時初值，并寫入TH0、TL0或TH1、TL1中；根據(jù)需要，置位EA使CPU開放中斷，同時置位ETx允許T/C中斷。IP設定中斷優(yōu)先級；給TCON送命令控制字，即置位TRx啟動T/C計數(shù)。

T/C的初始化2．計數(shù)器初值的計算

T/C在計數(shù)模式下，計數(shù)之前必須給它的計數(shù)器TH0、TL0或TH1、TL1選送計數(shù)初值。T/C的計數(shù)器是在計數(shù)初值的基礎上加1計數(shù)的，當計數(shù)器回“0”時自動產(chǎn)生溢出，置位TFx中斷標志，向CPU提出中斷請求。設需要計數(shù)器計數(shù)的個數(shù)為X，計數(shù)初值為C，由此可得出如下計算計數(shù)初值的通式：計數(shù)初值:C＝M-X（6-1）式中M為計數(shù)器的模值，該值和計數(shù)器的工作方式有關。213方式0

M＝216

方式1（6-2）28方式2、33．定時器初值計算

在定時模式下，計數(shù)器對單片機振蕩頻率fosc經(jīng)12分頻后的機器周期進行加1計數(shù)，用X表示計數(shù)個數(shù)，M表示模，C表示定時初值，Tcy表示機器周期，則1Tcy＝12/fosc，因此，定時時間T的計算公式為：

T＝X·Tcy＝（M-C）Tcy

定時初值公式C＝M-T/Tcy

定時器的溢出率＝1/T＝fosc/（12·X）＝fosc/（12·（M-C））解：（1）確定T/C0的工作方式要在P1.0輸出周期為2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可。

（2）送T/C0的方式控制字（TMOD）＝00H，即T/C0定時，方式0，只由TR0啟動，因為T/C1不用，高4位取0。即：00000000M0M1C/TGATEM0M1C/TGATET/C1不用,高4位取0只由TR0啟動定時方式０[例1]利用T/C0方式0產(chǎn)生1ms的定時,在P1.0引腳上輸出周期為2ms的方波。設單片機晶振頻率fosc＝12MHz。應用舉例（3）計算定時初值

Tcy＝12/fosc＝12/（12×106）S＝1us

計數(shù)個數(shù):X＝1ms/1us＝1000

定時初值:C＝(213－X）＝8192－1000＝7192D＝1C18H＝1110000011000B

高8位0E0H低5位18HTH0初值為0E0H，TL0初值為18H。若采用方式1，16位，則定時初值：C＝65536-1000＝64536＝FC18HTH0初值為0FCH，TL0初值為18H

(4)

編程可以采用中斷或查詢兩種方式編寫程序。

1)中斷方式當T/C0定時溢出時，TF0被置1，申請中斷。編程使CPU以響應中斷方式輸出方波，效率比較高。

ORG0000HAJMPMAIN;轉到主程序MAIN ORG000BHAJMPTC0S;轉到T/C0的中斷服務程序TC0S主程序：

ORG1000HMAIN：MOVSP，#6FHMOVTMOD，#00H;置T/C0為方式0，定時

MOVTH0，#0E0H;送計數(shù)初值

MOVTL0，#18HSETBET0;T/C0允許中斷

SETBEA;CPU開中斷

SETBTR0;啟動T/C0定時

HERE：SJMPHERE;等待中斷中斷服務程序：

ORG1200HTC0S：MOVTH0，#0E0H;重新裝入計數(shù)初值

MOVTL0，#18HCPLP1.0;輸出方波

RETI;中斷返回

END

ORG0000HMOVTMOD,#00H MOVTH0,#0E0HMOVTL0,#18HSETBTR0LOOP:JBCTF0，DO1SJMPLOOPDO1：MOVTH0,#0E0HMOVTL0,#18HCPLP1.0SJMPLOOPEND

2)

查詢方式還可以采用查詢TF0的方式處理T/C0定時溢出，編程簡單，但效率較低。程序中查詢采用JBCTF0，DO1指令，目的是當判到TF0＝1后，必須用軟件復位TF0，為下次計數(shù)器回零溢出做好準備，這條指令具有判TF0為1后清零的雙重功能。方式最小定時最大定時01×1/fosc×128192×1/fosc×1211×1/fosc×1265536×1/fosc×122、31×1/fosc×12256×1/fosc×12最大計數(shù)值擴大計數(shù)個數(shù)和定時時間

[例]利用MCS-51單片機的T/C，產(chǎn)生電子時鐘的1s基時，并且由P1.7輸出2s的方波。(fosc＝12MHz)焦點：16位計數(shù)器最大定時65.536ms。要產(chǎn)生比這個時間長的定時，怎么辦？1.兩個定時器級聯(lián)－一個T/C定時，回0溢出時，使P1.0輸出一個負脈沖送到另一個T/C的外部脈沖輸入端用以計數(shù)。2.硬件定時加軟件計數(shù)相結合

首先選T0為模式2，外部事件計數(shù)方式。當P3.4引腳上的電平發(fā)生負跳變時，T0計數(shù)器加1，溢出標志TF0置1；然后改變T0為500us定時工作方式，并使P1.0輸出由1變?yōu)?。T0定時到產(chǎn)生溢出，使P1.0引腳恢復輸出高電平，T0又恢復外部事件方式。[例2]

當T0(P3.4)引腳上的電平發(fā)生負跳變時，從P1.0輸出一個500us的同步脈沖。請編程實現(xiàn)該功能。

⑴模式選擇T0工作在外部事件計數(shù)方式，當計數(shù)到28時，再加1計數(shù)器就會溢出。設計數(shù)初值為X，當再出現(xiàn)一次外部事件時，計數(shù)器溢出。則

X+1=28

X=28－1=11111111B=0FFH

T0工作在定時方式時，設晶振頻率為6MHz，機器周期為2us。因此，初值X為(28－X)=500us/2usX=28－250=6=06H

⑵計數(shù)初值

START:MOVTMOD,#06H;設置T0為方式2，外部計數(shù)

MOVTH0,#0FFH;計1個數(shù)

MOVTL0,#0FFHSETBTR0;啟動計數(shù)

LOOP1:JBCTF0,PTFO1;查詢溢出標志，TF0=1時轉移同時清除標志

SJMPLOOP1PTFO1:CLRTR0;停止計數(shù)

MOVTMOD,#02H;設置T0為方式2，定時方式

MOVTH0,#06H;定時500us

MOVTL0,#06H

CLRP1.0;P1.0清0

SETBTR0;啟動定時LOOP2:JBCTF0,PTFO2;查詢溢出標志,TF0=1時轉移同時清除標志

SJMPLOOP2PTFO2:SETBP1.0;P1.0置1(到了第一個500us)

CLRTR0;停止計數(shù)

SJMPSTART⑶程序清單

(1）送方式控制字（TMOD）＝10010000B＝90H；T/C1定時，方式1，GATE＝1。(2）計算初值由于被測正脈沖寬度未知，假設寬度＜=65.536ms，fosc＝12MHz，則計數(shù)個數(shù)：X＝65536（最大）定時初值：C＝65536-X＝65536-65536＝0（TH1）＝00H（TL1）＝00H

[例3]利用GATE門控位測量從INT1引腳輸入的正脈沖寬度。置1TR1 TH1TL1從0開始計數(shù)清0TR1,停止T/C1計數(shù)被測脈寬P3.3INT1圖6-12脈沖測試原理

ORG0000HMAIN：MOVSP,#6FMOVTMOD,#90HMOVTL1,#00HMOVTH1,#00HLOOP：JBP3.3,LOOPSETBTR1;由1變0時啟動TR1LOOP1:JNBP3.3,LOOP1;等待正脈沖到來并開始計數(shù)LOOP2:JBP3.3,LOOP2CLRTR1;由1變0時停止計數(shù)MOV30H,TL1MOV31H,TH1......ACALLCalc；計算子程序略

ACALLDIR；顯示子程序略

SJMP$END

程序清單：本例涉及到了定時器與中斷的聯(lián)合應用。時鐘就是以秒、分、時為單位進行計時。

（1）實現(xiàn)時鐘計時的基本方法①計算計數(shù)初值。時鐘計時的最小單位是秒，但使用單片機定時器/計數(shù)器進行定時，即使按方式1工作，其最大定時時間也只能達131ms.

鑒于此，可把定時器的定時時間定為100ms，這樣，計數(shù)溢出10次即得到時鐘計時的最小單位-----秒；而10次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。假定使用定時器T1，以工作模式1進行100ms的定時。如單片機晶振頻率為6MHZ，為得到100ms定時，設計數(shù)初值為X，則補充：設計定時時鐘程序②采用中斷方式進行溢出次數(shù)的累計，記滿10次即得到秒計時。③從秒到分和從分到時的計時是通過累加和數(shù)值比較實現(xiàn)的。④時鐘顯示及顯示緩存區(qū)部分留給讀者自己設計。

（2）程序流程及程序清單①主程序（MAIN）的主要功能是進行定時器T1的初始化編程并啟動T1，然后通過反復調用顯示子程序，等待100ms定時中斷的到來。其流程圖如圖6-13所示。②中斷服務程序（PITO）的主要功能是進行計時操作。程序開始先判斷計數(shù)溢出是否滿了10次，不滿10次表明還沒達到最小計時單位-----秒，中斷返回；滿10次表示已達到最小計時單位----秒，程序繼續(xù)往下運行，進行計時操作。要求滿1秒則“秒位”32H單元內容加1，滿60s則“分位”31H單元內容加1，滿60min則“時位”30H單元內容加1，滿24h則將30H，31H，32H的內容全部清0。

設T1為模式1設中斷次數(shù)為10清計時單元

調用顯示子程序啟動T1開中斷圖時鐘主程序流程源程序如下：

ORG0000HAJMPMAIN；上電，轉向主程序

ORG001BH；T1的中斷入口地址

AJMPSERVE；轉向中段服務程序MAIN：MOVTMOD，#10H；設T1工作于模式1

MOV20H，#0AH；裝入中斷次數(shù)

CLRAMOV30H，A；時單元清0

MOV31H，A；分單元清0

MOV32H，A；秒單元清0

SETBET1；允許T1中斷

SETBEA；允許CPU中斷

MOVTH1，#3CHMOVTL1，#0B0H；賦計數(shù)初值

SETBTR1；啟動定時器T1

SJMP$；等待中斷（可反復調用顯示子程序）SERVE：PUSHPSWPUSHACC；保護現(xiàn)場

MOVTH1，#3CHMOV