单片机原理及应用设计(胡辉主编)

第
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第6
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6章
章章
章
单片机的定时器
单片机的定时器单片机的定时器
单片机的定时器/
//
/计数器
计数器计数器
计数器
习题
习题习题
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。

5．定时器工作在方式2时有何特点？适用于什么应用场合？
答：定时器工作在方式2时是一个可自动装入时间常数初值的8位定时/计数器，TLx为加1计数器，THx为计数初值寄存器。

由于其恢复初值由硬件自动完成，
所以当需要反复计数时，用方式2可以方便地实现精确的定时。

6．一个定时器的定时时间有限，如何采用两个定时器的串行定时来实现较长时
间的定时？
答：一个定时器的定时时间有限，可采用两个定时器的串行定时来实现较长时间
的定时，比如，当fosc＝12MHz时，单个定时/计数器采用方式1的最大定时时
间为65.536ms，此时若用另一个定时/计数器按方式1进行溢出次数计数，在定
时器溢出中断时，给计数器发一个计数脉冲，且两者均为方式一，则两者串行可
达到的定时时间为65536×65.536ms=4294967.296ms。

7．设MCS-51单片机的晶振频率为12MHz，请编程使P1.O端输出频率为20kHz
的方波。

解：fosc = 12MHz，所以机器周期为1us。

20kHz的方波周期为1/(20×1000)=50us，方波即高电平和低电平和时间相等，所以只需设一个定时器定时25us将P1.O
求反一次即可。

由于题目没有规定，所以可以用查询方式，也可以用中断方式进
行编程实现。

方法一：采用查询方式实现
#include<reg51.h> sbit P1_0=P1^0;//定义输出引脚变量
void main(){
P1_0=0; //输出初值为0
TMOD=0x02; //T0方式2定时
TH0=256-25; //计25次，计数初值为模256减25
TL0=TH0;
TR0=1; //启动T0
while(1) //无限循环
if(TF0){ //查询T0溢出标志
TF0=0; //溢出标志复位
P1_0=!P1_0; //输出求反
}
}
方法二：采用中断方式实现
#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0; //定义输出引脚变量
void main(){
P1_0=0; //输出初值为0
TMOD=0x02; //T0方式2定时
TH0=256-25; //计25次，计数初值为模256减25
TL0=TH0;
IE=0x82; //允许CPU响应中断，允许T0发中断请求
TR0=1; //启动T0
for(;;){} //无限循环等待中断
}
timer0()interrupt 1 using 1{
P1_0=!P1_0; //输出求反
}
8．采用定时/计数器TO对外部脉冲进行计数，每计数10O个脉冲，TO切换为定时工作方式。

定时1ms后，又转为计数方式，如此循环不止。

假定MCS-5l单片
机的晶体振荡器的频率为6MHz，要求T0工作在方式1状态，请编写出相应程序。

解：晶体振荡器的频率为6MHz,则机器周期为12×1/(6*106)= 2us, 要定时1ms，需计数次数为1000/2=500次
#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0;
void main(){
while(1){
TMOD=0x05;//T0计数，方式一
TH0=(65536-100)/256;//计数100次
TL0=(65536-100)%256;
TR0=1;
while(!TF0);//等待计数100次的溢出
TF0=0; //溢出标志复位
TMOD=0x01;//T0定时，方式一 TH0=(65536-500)/256;//计数100次
TL0=(65536-500)%256;
TR0=1; //启动T0
while(!TF0); //等待定时时间到1ms的溢出
TF0=0; //溢出标志复位
}
}
9．设单片机的fosc = 12MHz，使P1.O和P1.1分别输出周期为1ms和lOms的
方波，请用定时器TO方式2编程实现。

解：fosc = 12MHz，所以机器周期为1us。

要使P1.0输出周期为1000us的方波，可以通过定时中断方式实现，定时时间为250us，定时计数2次来实现，对P1.0求反即可。

要使P1.1输出周期为10ms的方波，也可以通过定时中断方式实现，定时时间为5ms，当时间到时，对P1.1求反即可。

由于5ms/250us=20，所以也可以通过对250us的定时计数20次来实现。

程序如下：
#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0;//输出周期为400us的方波的引脚
sbit P1_1=P1^1; //输出周期为10ms的方波的引脚
unsigned char num1=0,num2=0;//中断次数计数器，初值为0
void main(){
P1_0=0; //输出初值为0
P1_1=0; //输出初值为0
TMOD=0x02; //T0方式2定时
TH0=256-250;//计200次，计数初值为模256减200
TL0=TH0;
IE=0x82; //允许CPU响应中断，允许T0发中断请求
TR0=1; //启动T0
for(;;){} //无限循环等待中断
}
void timer0()interrupt 1 using 1{
num1++;num2++; //中断次数加1
if(num1==2) // 中断次数达到2次
{ P1_0=!P1_0; //输出P1_0求反
num1=0; //中断次数复位为0
}
if(num2==20){ // 中断次数达到20次
num2=0; //中断次数复位为0
P1_1=!P1_1; //输出P1_1求反
}
}
10．编写程序，要求使用TO，采用方式2定时，在P1.0输出周期为400us占空
比为10:1的矩形脉冲。

解：设fosc = 12MHz，则机器周期为1us。

设P1.0初值为0。

周期为400us，可定义方式2定时，计数初值为256-40，一个周期中断10 次为400us，在中断计数为1和2(或任意两次计数之间)时，对P1.0求反即可。

#include<reg51.h>
sbit P1_0=P1^0; //输出周期引脚
unsigned char cnt=0; //中断次数计数器，初值为0
void main(){
P1_0=0; //输出初值为0
TMOD=0x02; //T0方式2定时
TH0=256-40; //计40次，计数初值为模256减40
TL0=TH0;
IE=0x82; //允许CPU响应中断，允许T0发中断请求
TR0=1; //启动T0
for(;;){} //无限循环等待中断
}
void timer0()interrupt 1 using 1{
cnt++;//中断次数加1
if(cnt==1||cnt==2) P1_0=!P1_0; //中断次数为1或2时对输出引脚求反
if(cnt==10)cnt=0; //中断次数达到10时复位为0
}。