项目单元8

表8-1
TMOD 位定义 D7 GATE D6 D5 M1 D4 M0
TMOD的位定义
D3 GATE D2 D1 M1 D0 M0
C /T
C /T
GATE：门控位。GATE＝0时，只要用软件使 ：门控位。 中的TR0或TR1为1，就可以 ＝ 时 只要用软件使TCON中的 中的 或 为 ， 启动定时/计数器工作 计数器工作； 启动定时 计数器工作；GATA＝1时，要用软件使 ＝ 时 要用软件使TR0或TR1为1，同时外部中断引脚 或 为 ， 也为高电平时，才能启动定时/计数器工作 即此时定时器的启动条件， 计数器工作。 INT 0 或 INT1 也为高电平时，才能启动定时 计数器工作。即此时定时器的启动条件， 引脚为高电平这一条件。 加上了 INT 0或 INT1 引脚为高电平这一条件。 定时/计数模式选择位 C 为定时模式； 为计数模式。 定时 计数模式选择位。 为定时模式 C 为计数模式 C / T :定时 计数模式选择位。 / T＝0为定时模式； / T =1为计数模式。 M1M0：工作方式设置位。定时 计数器有四种工作方式，由M1M0进行设置。如 计数器有四种工作方式， 进行设置。 ：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式 进行设置 所示。 表8-2所示。 所示
TF1—中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置 中断请求标志位。 计数溢出时由硬件自动置 计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后 响应中断后TF1 中断请求标志位 为 。 响应中断后 由硬件自动清0。 工作时 工作时， 可随时查询TF1的状态。所以，TF1可用作查询测试 的状态。 由硬件自动清 。T1工作时，CPU可随时查询 可随时查询 的状态 所以， 可用作查询测试 的标志。 也可以用软件置1或清 或清0的效果一样 的标志。TF1也可以用软件置 或清 ，同硬件置 或清 的效果一样。 也可以用软件置 或清0，同硬件置1或清 的效果一样。 TR1—T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。TR1由 运行控制位。 开始工作； 停止工作。 运行控制位 置 时 开始工作 置 时 停止工作 由 软件置1或清 或清0。所以，用软件可控制定时/计数器的启动与停止 计数器的启动与停止。 软件置 或清 。所以，用软件可控制定时 计数器的启动与停止。 TF0—T0溢出中断请求标志位，其功能与 溢出中断请求标志位， 类同。 溢出中断请求标志位 其功能与TF1类同。 类同 TR0—T0运行控制位，其功能与 运行控制位， 类同。 运行控制位 其功能与TR1类同。 类同 3. 定时 计数器的工作方式 定时/计数器的工作方式 （1）方式 ）方式0 的组合为00时 定时/计数器工作于方式 计数器工作于方式0，如图8-2所示 所示。 当M1M0的组合为 时，定时 计数器工作于方式 ，如图 所示。 的组合为 方式0为 位计数 位计数， 的低5位 位未用） 位组成。 的低5位溢 方式 为13位计数，由TL0的低 位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低 位溢 的低 位未用 的 位组成 的低 出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的 出时向 进位， 溢出时，置位 中的TF0标志，向CPU发出中断请求。 标志， 发出中断请求。 进位 溢出时 中的 标志 发出中断请求 时为定时器模式， 时为定时器模式 且有:N＝ C / T =0时为定时器模式，且有 ＝t/ Tcy 式中t为定时时间 为定时时间， 为计数个数 为计数个数， 为机器周期。 式中 为定时时间，N为计数个数，Tcy为机器周期。 为机器周期 通常，在定时/计数器的应用中要根据计数个数求出 通常，在定时 计数器的应用中要根据计数个数求出 TH1、TL1和TH0、TL0中的计 、 和 、 中的计 数初值。计数初值计算的公式为： 数初值。计数初值计算的公式为：
T1引脚 机器周 T0引脚 TL0 期脉冲
பைடு நூலகம்TH1
TL1
TH0
内部总线 GATE GATE TF1 TR1 TF0 TR0 C/T M1 C/T M1 M0 TCON M0 TMOD
外部中断相关位
T1方式
T0方式
图8-1
定时/计数器的结构框图
定时/计数器的实质是加 计数器 由高8位和低 位两个寄存器组成。 定时 计数器的实质是加1计数器（16位），由高 位和低 位两个寄存器组成。TMOD是 计数器的实质是加 计数器（ 位），由高 位和低8位两个寄存器组成 是 定时/计数器的工作方式寄存器 确定工作方式和功能； 计数器的工作方式寄存器， 是控制寄存器， 定时 计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制 、T1 是控制寄存器 控制T0、 的启动和停止及设置溢出标志。 的启动和停止及设置溢出标志。
X = 213 − N
TCON 申请 中断 TF1 TR1 TF0 TR0 D7 溢出 TH0 8位 TL0 5位
& ≥1 1 1
TMOD T0引脚 1 0 机器周期 0 M0 0 M1 C/T D0
D0
INT0引脚
GATE M0 M1 C/T GATE D7
图8-2
T0方式0的逻辑结构
式中X为计数初值，计数个数为 时 初值为8191，计数个数为 式中 为计数初值，计数个数为1时，初值为 为计数初值 ，计数个数为8192时，初值 为0。 时 初值X为 。 即初值在8191～0范围内，计数范围为 ～8192。另外，定时器的初值还可以采用计 范围内， 即初值在 ～ 范围内 计数范围为1～ 。另外， 数个数直接取补法获得。 数个数直接取补法获得。 C / T =1时为计数模式，计数脉冲是 时为计数模式， 引脚上的外部脉冲。 时为计数模式 计数脉冲是T0引脚上的外部脉冲。 引脚上的外部脉冲 门控位GATE具有特殊的作用 具有特殊的作用。 GATE=0时 经反相后使或门输出为1， 门控位GATE具有特殊的作用。当GATE=0时，经反相后使或门输出为1，此时仅 控制与门的开启， 由TR0控制与门的开启，与门输出 时，控制开关接通，计数开始；当GATE=1时，由 控制与门的开启 与门输出1时 控制开关接通，计数开始； 时 外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同 外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和 共同 控制。 控制。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的 时 外中断引脚信号引脚的高电平启动计数， 低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。 低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。 (2)方式 方式1 方式 的组合为01时 定时/计数器工作于方式 其电路结构和操作方法与方式0 计数器工作于方式1,其电路结构和操作方法与方式 当M1M0的组合为 时，定时 计数器工作于方式 其电路结构和操作方法与方式 的组合为 基本相同。它们的差别仅在于计数的位数不同。如图8-3所示 所示。 基本相同。它们的差别仅在于计数的位数不同。如图 所示。 方式1的计数位数是 的计数位数是16位 作为低8位 作为高8位 组成了16位加 位加1计数 方式 的计数位数是 位，由TL0作为低 位、TH0作为高 位，组成了 位加 计数 作为低 作为高 器 。计数个数与计数初值的关系为
(2) 控制寄存器TCON TCON的低4位用于控制外部中断,已在前面介绍。TCON的高4位用于控制定时/计 数器的启动和中断申请。其格式如表8-3所示。
表8-3
TCON 位地址 位定义 D7 8FH TF1 D6 8EH TR1
TCON的位地址和位定义
D5 8DH TF0 D4 8CH TR0 D3 8BH IE1 D2 8AH IT1 D1 89H IE0 D0 88H IT0
表8-2 定时/计数器工作方式设置表
M1M0 00 01 10 11 工作方式 方式0 方式0 方式1 方式1 方式2 方式2 方式3 方式3 13位定时/ 13位定时/计数器 位定时 16位定时/ 16位定时/计数器 位定时 8位自动重装的定时/计数器 位自动重装的定时/ T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1此方式停止计数 T0分成两个独立的8位定时/计数器；T1此方式停止计数 分成两个独立的 说明
项目单元8 项目单元
定时/计数器实训 定时 计数器实训
8.1训练要求 训练要求 用单片机系统产生1首乐曲 首乐曲。 用单片机系统产生 首乐曲。 8.2训练目的 训练目的 学会定时/计数器中断的使用 掌握用单片机产生乐曲的方法。 计数器中断的使用， 学会定时 计数器中断的使用，掌握用单片机产生乐曲的方法。 8.3相关知识 相关知识 项目学习情境1 定时/计数器相关知识 项目学习情境 定时 计数器相关知识 1. 定时 计数器的结构和工作原理 定时/计数器的结构和工作原理 （1）定时 计数器的结构 ）定时/计数器的结构 图8-1是定时计数器的结构框图。 是定时计数器的结构框图。 是定时计数器的结构框图
（2）定时 计数器的工作原理 ）定时/计数器的工作原理 作为定时/计数器的加 计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振 计数器的加1计数器输入的计数脉冲有两个来源 作为定时 计数器的加 计数器输入的计数脉冲有两个来源 一个是由系统的时钟振 荡器输出脉冲经12分频后送来 一个是T0或 引脚输入的外部脉冲源 分频后送来； 引脚输入的外部脉冲源。 荡器输出脉冲经 分频后送来；一个是 或T1引脚输入的外部脉冲源。每来一个脉冲 计数器加1，当加到计数器为全1时 再输入一个脉冲就使计数器回零， 计数器加 ，当加到计数器为全 时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢 出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求（定时 计数器中断允许时）。如果 发出中断请求（ 计数器中断允许时）。 出使 中 或 置 ， 发出中断请求 定时/计数器中断允许时）。如果 定时/计数器工作于定时模式 则表示定时时间已到；如果工作于计数模式， 计数器工作于定时模式， 定时 计数器工作于定时模式，则表示定时时间已到；如果工作于计数模式，则表示计 数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值 计数器的计数值。 数值已满。可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加 计数器的计数值。 设置为定时器模式时， 计数器是对内部机器周期计数（ 个机器周期等于 个机器周期等于12个 设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于 个 计数器是对内部机器周期计数 振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值 乘以机器周期 ）。计数值 乘以机器周期Tcy就是定时时间 振荡周期，即计数频率为晶振频率的 ）。计数值N乘以机器周期 就是定时时间 t。 设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或 引脚输入到计数器 引脚输入到计数器。 设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由 或T1引脚输入到计数器。在每个机器 周期的S5P2期间采样 、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期 期间采样T0、 引脚电平 当某周期采样到一高电平输入， 引脚电平。 周期的 期间采样 又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装 又采样到一低电平时，则计数器加 ，更新的计数值在下一个机器周期的 期间装 入计数器。 入计数器。 由于检测一个从1到 的下降沿需要 个机器周期， 的下降沿需要2个机器周期 由于检测一个从 到0的下降沿需要 个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维 持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过 持一个机器周期。当晶振频率为 时 最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉 ， 冲的周期要大于2 微秒。 冲的周期要大于 微秒。 2.定时 计数器的控制 定时/计数器的控制 定时 80C51单片机定时 计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工 单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制 单片机定时 计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。 用于设置其工 作方式； 用于控制其启动和中断申请。 作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。 用于控制其启动和中断申请 (1) 工作方式寄存器 工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TMOD用于设置定时 计数器的工作方式，低四位用于 ，高四位 用于设置定时/计数器的工作方式 工作方式寄存器 用于设置定时 计数器的工作方式，低四位用于T0， 用于T1。其格式如表8-1所示 所示。 用于 。其格式如表 所示。