6+定时器计数器结构及工作方式

用来设置定 时器的工作 方式。 用来控制定时器的启 图6-1 MCS-51定时器/计数器逻辑结构图 动、停止及中断。
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2、定时器/计数器功能
定时器
是通过内部计数器的计数来实现的，计数脉冲来 自单片机的内部，其频率是振荡（晶体）频率的 1/12，即每个机器周期产生一个计数脉冲，计数 器加1，直至计满溢出。
0000H MAIN 000BH DS0 0100H SP, #30H TL0, #0CH TH0, #0F0H TMOD, #00H ET0 EA TR0 $ TL0, #0CH TH0, #0F0H P1.0
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练习题：设单片机晶振频率fosc=6MHz，使用T1以方 式2产生周期为1ms的方波，并由P1.0输出。以中断方 式完成。
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二、简答题 1、单片机系统中的定时和计数功能有何区别？分 别适用于什么场合？简述其工作原理。 2、MCS-51单片机中设有几个定时器/计数器？它 们分别有几种工作方式？这些工作方式各有哪些特 点？ 3、MCS-51单片机晶振频率为6MHz时，分别写出 T1处于不同工作方式时，最大定时时间是多少？
D7 TMOD D6 C/T T1 方式控制 D5 M1 D4 M0 D3 GATE D2 C/T D1 M1 D0 M0
GATE
T0 方式控制
图 6-2 TMOD 寄存器各位定义
•GATE：门控位，用来控制定时器 /计数器的启动是 否受外部中断请求信号的影响。

GATE=0，不受影响，仅由控制位TRx控制；
0 1 TMOD M0 M1 C/T GATE 振荡器 ÷12 C/T=0 TL0 （8位） T0 C/T=1 控 制 INT 0 重新装入 TH0 （8位） TCON TF0 TR0 中 断
TL0作为8位加法计数器， TH0作为初值寄存器 用。TL0加法计数器溢出时置TF0=1，而且发出 重装载信号，使三态门打开，将TH0中的初值自 动送入TL0。
③工作方式2：
x= 28 – t/Tcy=28 –500us/2us=256 – 250=6=6H 则TL0=06H TH0=06H（重装初值寄存器，其值不变）
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§6.2 定时器应用举例
学习内容
1
2
应用步骤
应用举例
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一、定时器应用步骤
1、T0、T1的选择使用；
2、合理选择工作方式——TMOD；
回答：
晶振频率为12MHz时，定时 器和计数器的最高计数频率 各为1MHz、500KHz .
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二、定时器/计数器寄存器
分三类：

定时器/计数器方式寄存器：TMOD 定时器/计数器控制寄存器：TCON 定时器初值寄存器： TH0 TL0 TH1 TL1
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1、定时器/计数器方式寄存器TMOD（89H）
TMOD
振荡器 1 M0 ÷12 C/ T =0 TCON TL 0 TH 0 TF 0 中 TR 0 断
0
M1
C/ T GATE T0(P3.4) C/ T =1
（8位）（8位）
控
制 INT0(P3.2)
图6-5 方式1（16位计数器）
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C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入 的外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器加 1，计数值公式为： N=216 – x=65536 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=65535(FFFFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=65536; 则N的范围：1～65536。
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二、定时器编程举例
[例6-3]:设单片机晶振频率fosc=12MHz，使用T0以方 式0产生周期为1ms的方波，并由P1.0输出。以中断方 式完成编程。 解：
1、TMOD配置
T1不用，有关位设置为0；
T0的GATE=0，C/T=0，M1M0＝00（方式0）。
则TMOD初始化设置为00000000B，即00H。
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三、工作方式
MCS-51的定时器/计数器共有四种工作方式， 其中：
T0有方式0、1、2、3四种；
T1有方式0、1、2三种。
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1、工作方式0（以T0为例）—13位定时器/计数器
TMOD 振荡器 ÷ 12 C /T = 0
0
0
M0
S2
TL0的高3位 没有用。
TCON TL 0 TH 0 TF 0 中 TR 0 断
3、计算初值;
x=2n –t/Tcy
其中，n与工作方式有关， 方式0，n=13； 方式1，n=16；

方式2、3时，n=8。
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一、定时器应用步骤
4、编制应用程序：
① 定时器/计数器的初始化：
写TMOD；
写入定时初值； 设置中断系统的IP、IE； 启动定时器运行（TRx）。 ② 正确编制定时器/计数器中断服务程序。
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C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期 脉冲Tcy计数。 求定时时间由下式确定：
t=N· Tcy=(213 – x)Tcy= (8192 – x)Tcy
其中： t为定时时间。 求计数初值计算公式： x=213 – t/Tcy=8192 – t/Tcy
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2、工作方式1（以T0为例）—16位定时器/计数器

TRx=0，关闭定时器/计数器
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3、定时器初值寄存器 TH0 TL0 TH1 TL1 用于存放计数初值，具有自动加 1功能，加满后溢 出，它们的字节地址是: TH1(8位) 8DH TL1(8位) 8BH TH0(8位) 8CH TL0(8位) 8AH
根据定时器 / 计数器工作方式，计数长度可分别选 择:8位，13位，16位。
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三、计算题 1、MCS-51单片机的时钟晶振频率为6MHz，若要 求定时为0.2ms和20ms，定时器0工作方式为0， 方式1和方式2，其定时器初值各为多少？ 2、单片机的晶振为6MHz，设计一个100ms的延时 程序，已知用定时器T0并工作方式1，使用中断 和查询两种方式。
3、设MCS-51单片机的晶振频率为6MHz，若由P1.1 引脚输出1000Hz方波，试编写其应用程序，使用 中断方式。
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C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期 脉冲Tcy计数。 求定时时间由下式确定：
t=N· Tcy=(216 – x)Tcy= (65536 – x)Tcy
其中： t为定时时间。 求计数初值计算公式： x=216 – t/Tcy=65536 – t/Tcy
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3、工作方式2（以T0为例）—8位定时器/计数器
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答案
一、填空题 1、MCS-51单片机的51子系列含有 2 个 16 位的 加 法定 时器。 2、定时器T0有 4 种工作模式；定时器T1有 3 种工作模式。 3、欲对300个外部事件计数，可以选用定时/计数器T1的模 式 0 或模式 1 。 4、当定时器T0工作在方式 3 时，要占定时器T1的TR1和 TF1两个控制位。 5、若系统晶振频率为12MHz，则T0工作于定时和计数方式 时最高（计数）信号频率分别为 1000 kHz和 500 kHz。 6、TMOD中的GATE=1时，表示由 2 个信号控制定时器的 启停。
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图6-6 方式2（初始常数自动装入）
C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入的 外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器加1， 计数值公式为： N=28 – x=256 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=255(FFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=256; 则N的范围：1～256。
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计数器
是对外来脉冲进行计数。计数器对来自输入引脚 P3.4和P3.5的外部信号计数，外部脉冲的负跳变 （下降沿）触发计数。 检测一个由1到0的负跳变需要两个机器周期。所 以最高计数频率为晶体频率的1/24。
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问题的提出
晶振频率为12MHz时，定 时器和计数器的最高计数 频率各是多少？
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M1
C/ T GATE T0(P3.4)
S1
（低5位） （高8位）
C/ T =1 控 制
INT0(P3.2)
图 6- 4 方式 0 （ 13 位计数器 ） 15
C/T=1，S1接下面，T0作计数器，对P3.4引脚输入 的外部脉冲计数，当脉冲发生负跳变时，计数器 加1，计数值公式为： N=213 – x=8192 – x 其中：N为计数值，x是THx、TLx的初值。 x=8191(1FFFH)时，N最小值=1; x=0时，N最大值=8192。 则N的范围：1～8192。
第六章 MCS-51定时器/计数器
1
6.1 定时器/计数器结构及工作方式 6.2 定时器应用举例
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§6.1 定时器/计数器结构及工作方式 学习内容
1
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3
结构
寄存器
工作方式
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一、定时器/计数器结构
T1：是 16位加法计数器， T0：是16位加法计数器， 1、MCS-51 单片机内有两个可编程的定时器 /计数 分别由两个八位专用寄存器 分别由两个八位专用寄存器 器T0、 T1，其逻辑结构如下图所示 : TH1和TL1组成。 TH0和TL0组成。
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2、计算初值
产生1ms的方波，只需在P1.0端以0.5ms为周期交 替输出高低电平即可，因此定时时间为0.5ms 。
Tcy=12/fosc=12/12MHz=1us x=213–t/Tcy=8192-500us/1us=8192-500=7692 =1E0CH=1 1110 0000 1100B，

GATE=1，受TRx和外部中断请求信号共同控制。
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•C/T：定时或计数功能选择位。
C/T=1，为计数器方式；
C/T=0，为定时器方式。 •M1M0: 定时器四种工作方式选择: 00: 方式0：13位定时器/计数器 01: 方式1：16位定时器/计数器 10: 方式2：自动重装初值的8位定时器/计数器 11: 方式3：T0分成两个8位定时器/计数器
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习题课
一、填空题 1、MCS-51单片机的51子系列含有 个 位的 法定时 器。 2、定时器T0有 种工作模式；定时器T1有 种工作模式。 3、欲对300个外部事件计数，可以选用定时/计数器T1的模 式 或模式 。 4、当定时器T0工作在方式 时，要占定时器T1的TR1和 TF1两个控制位。 5、若系统晶振频率为12MHz，则T0工作于定时和计数方式 时最高（计数）信号频率分别为 kHz和 kHz。 6、TMOD中的GATE=1时，表示由 个信号控制定时器的 启停。
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C/T=0时， S1接上面，T0作定时器，对机器周期 脉冲Tcy计数。 求定时时间由下式确定：
t=N· Tcy=(28 – x)Tcy= (256 – x)Tcy
其中： t为定时时间。 求计数初值计算公式： x=28 – t/Tcy=256– t/Tcy
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[例6-2]: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时的定时初值。 解：机器周期Tcy=12/fosc=12/6MHz=2us; 定时t=0.5ms=500us. ①工作方式0： x= 213 – t/Tcy=213 –500us/2us
TH0=11110000B=0F0H；TL0=00001100B=0CH
3、启动和中断 定时器T0的启动由TR0控制，即TR0=1启动。 定时器T0的中断允许由ET0和EA控制， 即ET0=1、EA=1。
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4、程序设计 ORG LJMP ORG LJMP ORG MAIN: MOV MOV MOV MOV SETB SETB SETB SJMP DS0: MOV MOV CPL RETI
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2、定时器/计数器控制寄存器TCON(88H，可位寻址)
D7 TCON TF1 D6 TR1 D5 TF0 D4 TR0 D3 IE1 D2 IT1 D1 IE0 D0 IT0
x=0、1
用于外部中断 图6-3 TCON寄存器各位定义
•TRx: Tx的运行控制位。

TRx=1，启动定时器/计数器
=8192 – 250=7942=1F06H
=1111100000110B 则TL0=00000110B=06H， TH0=11111000B=0F8H
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②工作方式1：
x= 216 – t/Tcy=216 –500us/2us
=65536 – 250=65286=FF06H
则TL0=06H，TH0=0FFH
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[例6-1]: 某一系统使T1作为定时器，采用方式2，使T0 作为计数器采用方式1，T0、T1的门控位均为0，请设 置TMOD的值。
D7 TMOD GATE D6 C/T T1 方式控制 D5 M1 D4 D3 GATE D2 C/T D1 M1 D0
M0
M0
T0 方式控制
0
0
1
0
0
1
0 1
即：TMOD=25H.