第七章 计数器
单片机原理及接口技术(C51编程)第7章 定时器计数器
图7-14 由外部计数输入信号控制LED的闪烁
（3）设置IE寄存器 本例由于采用T1中断，因此需将IE寄存器的EA、ET1位置1。
（4）启动和停止定时器T1 将寄存器TCON中TR1=1，则启动T1计数；TR1=0，则停止T1计数。
参考程序如下：
#include <reg51.h> void Delay(unsigned int i)
7.4 定时器/计数器的编程和应用 4种工作方式中，方式0与方式1基本相同，只是计数位数不同。方
式0为13位，方式1为16位。由于方式0是为兼容MCS-48而设，计数初 值计算复杂，所以在实际应用中，一般不用方式0，常采用方式1。
7.4.1 P1口控制8只LED每0.5s闪亮一次 【例7-1】在AT89S51的P1口上接有8只LED，原理电路见图7-
当TMOD的低2位为11时，T0被选为方式3，各引脚与T0的逻辑关系 见图7-8。
T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0，TL0使用T0的状态控制位 C/T* 、GATE、TR0 ，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作为外部 计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1，同时占用定时器T1的 中断请求源TF1。
13。采用T0方式1的定时中断方式，使P1口外接的8只LED每0.5s闪亮 一次。
23
图7-13 方式1定时中断控制LED闪亮
24
（1）设置TMOD寄存器 T0工作在方式1，应使TMOD寄存器的M1、M0=01；应设置C/T*=0，为定
时器模式；对T0的运行控制仅由TR0来控制，应使相应的GATE位为0。定时 器T1不使用，各相关位均设为0。所以，TMOD寄存器应初始化为0x01。 （2）计算定时器T0的计数初值
计数器工作原理
计数器工作原理
计数器是一种电子器件，用于计算和记录一个事件或过程发生的次数。
它由触发器、逻辑门和计数输入信号组成。
触发器是计数器的核心部件，它能够存储一个比特的二进制数值。
触发器可以通过输入信号的变化来改变其状态，从而实现计数功能。
常见的触发器有D触发器和T触发器。
逻辑门用于控制触发器的状态变化。
计数器通常采用多级计数的方式来实现高位数的计数。
每个触发器的输出会经过逻辑门处理，然后作为下一个触发器的输入。
逻辑门的选择需要根据计数器的具体要求来确定。
计数输入信号是用来触发计数器计数的外部信号。
当计数器接收到一个计数输入信号时，它会根据触发器和逻辑门的组合逻辑进行计数操作。
计数器可以实现不同的计数模式，例如正向计数、逆向计数、二进制计数、BCD码计数等。
计数器还可以实现复位操作，
即将计数值清零。
总之，计数器通过触发器、逻辑门和计数输入信号的组合实现计数功能。
不同的计数器可以实现不同的计数模式和计数位数，广泛应用于数字电路、计算机、通信等领域。
计数器计算原理
计数器计算原理
计数器是一种用于计算和存储输入脉冲信号数量的电子器件。
它通常由触发器和逻辑电路组成，以便能够进行二进制计数。
计数器的原理基于触发器的工作原理。
触发器是一种时序电路，可以存储和传递数据。
常见的触发器有D触发器、JK触发器
和T触发器。
触发器的输出可以反馈到输入，形成闭环，实
现存储和传递数据的功能。
计数器的工作过程如下：当输入脉冲信号到达计数器时，触发器的状态会按照逻辑电路的设计进行改变。
每当触发器状态发生改变时，计数器的值就会增加或减少一个单位。
例如，一个
4位二进制计数器可以计数从0到15的十进制数字。
计数器可以通过逻辑电路的设计实现不同的计数模式。
常见的计数模式有正向计数、逆向计数、同步计数和异步计数等。
在正向计数模式下，计数器的值按照递增顺序依次增加；在逆向计数模式下，计数器的值按照递减顺序依次减少。
同步计数指的是计数器在接收到外部触发信号时才进行计数，而异步计数则是指计数器可以随时接收到触发信号进行计数。
总之，计数器通过触发器和逻辑电路的协同工作，能够实现对输入脉冲信号数量的计数和存储。
它在数字电路和计算机系统中有着广泛的应用。
计数器的基本功能
计数器的基本功能一、计数器的定义与作用计数器是一种常见的工具，用于记录和统计数量。
它可以在各种场景中使用，例如计算器、电子表、时钟等。
计数器的基本功能是进行计数操作，可以实时更新并显示当前的计数值。
计数器在生活中有着广泛的应用，从日常生活到科学研究，都离不开计数器的帮助。
二、计数器的类型计数器可以分为多种类型，常见的有以下几种：1. 机械计数器机械计数器是最早出现的计数器类型之一，它通过机械结构实现计数功能。
机械计数器通常使用齿轮和数字滚轮等装置来记录和显示计数值。
机械计数器的特点是结构简单、可靠性高，但计数范围有限。
2. 电子计数器电子计数器是使用电子元件实现计数功能的计数器类型。
它通常采用数字显示屏或LED灯来显示计数值。
电子计数器具有计数范围广、精度高、功能强大等特点。
电子计数器可以通过电路设计实现各种计数功能，如加减计数、定时计数等。
3. 软件计数器软件计数器是在计算机系统中通过软件实现的计数器。
它可以利用计算机的处理能力进行复杂的计数操作，具有灵活性和可扩展性。
软件计数器常用于编程和数据处理领域，可以实现各种复杂的计数功能。
三、计数器的基本功能计数器作为一种记录和统计数量的工具，具有以下基本功能：1. 计数功能计数器的最基本功能是进行计数操作。
它可以根据设定的规则，对事件、物体或其他需要计数的对象进行累加或累减操作。
计数器可以实时更新计数值，并将结果显示出来。
2. 显示功能计数器通常具有显示功能，可以将计数结果以数字形式显示出来。
显示方式可以是数字显示屏、LED灯、液晶屏等。
计数器的显示功能可以直观地反映计数结果，方便用户进行观察和判断。
3. 记忆功能一些高级的计数器具有记忆功能，可以记录和保存计数结果。
这样可以在断电或重启后保留之前的计数值，避免数据丢失。
记忆功能可以在需要长时间记录计数结果的场景中发挥作用。
4. 重置功能计数器通常具有重置功能，可以将计数值归零。
通过重置功能，可以清空之前的计数结果，重新开始计数。
《电工电子技术》课件——计数器
&
Q3 Q2 Q1 Q0
RD
74LS161 CP
LD EP ET
1
Q3 Q2 Q1 Q0 0000
1010 1001
0001
0010
0011 0100
1000 0111
0110 0101
（二）集成计数器 74LS192
D C BO CO LD D D
74LS192
D
74LS192 是一个同步十进制可逆计数器。
计算并列状 态转换表。
功能描述。 作状态转移图。
写各触发器的 激励方程— —驱动方程。
写状态方程。
（一）同步时序电路分析方法
例：图所示电路，由两个JK触发器、一个异或门和一个与门组成， 是同步时序逻辑电路。对其分析如下：
（1）写出时钟方程、驱动方程：
时钟方程：CP0 = CP1 = CP↓
驱动方程：J0 = K0 = 1 J1 = K1 = X⊕Q0n
同步计数器
异步计数器
所有触发器的时 钟控制端相同
所有触发器同步 触发动作
触发器的时钟控制 端输入不同
所有触发器不是同 步触发动作
概述
相同时钟控制端的同步触发
不同时钟控制端的异步触发
概述
2. 计数器按计数器增减趋势，分为：
加法计数器
减法计数器
可逆计数器
在 CP 脉冲下 累加计数
在 CP 脉冲下 累减计数
当 X = 0 时，J1 = K1 = Q0n
当 X = 1 时，J1 = K1 = Q0n
Q
Q
Q
Q
（一）同步时序电路分析方法
例：图所示电路，由两个JK触发器、一个异或门和一个与门组成， 是同步时序逻辑电路。对其分析如下：
计数器原理
计数器原理
计数器是一种电子设备或电路，用于记录发生的事件次数。
它根据特定的输入脉冲计数器，每次接收到一个脉冲时，
计数器的值就会增加。
计数器可以用于各种应用，如频率计，计时器和位置计数器等。
计数器的原理基于二进制数制和触发器技术。
一般情况下，计数器由多个触发器组成，每个触发器可以存储一个二进
制位。
计数器的输出由多个触发器的状态组成，每个触发
器的状态取决于上一个触发器的状态和输入脉冲的边沿。
在一个简单的二进制计数器中，每个触发器的输出连接到
下一个触发器的输入。
当输入脉冲触发计数器时，每个触
发器的状态将按照二进制规律（从0到1，从1到0）进行变化。
例如，一个4位计数器可以表示0-15之间的数字。
当计数器的值达到最大值（二进制1111）时，它将归零并
重新开始计数。
根据需要，计数器可以是同步的或异步的。
同步计数器的
所有触发器在一个时钟脉冲到达时都会同时更新。
异步计
数器的每个触发器则根据上一个触发器的状态独立地进行
更新。
计数器还可以通过其他逻辑电路来实现特定的功能。
例如，一个预定的计数器可以在计数值达到某个特定值时触发外
部事件，或者在特定条件下停止计数。
总之，计数器通过接收输入脉冲来记录事件次数，并以二进制形式显示计数值。
它是电子领域中常见的基础组件，广泛应用于各种计数和测量应用中。
计数器的基本功能
计数器的基本功能计数器是一种常用的数字电路，它能够对输入的脉冲信号进行计数，并将计数结果输出。
在数字电路中，计数器是非常重要的组成部分，它可以应用于各种场合，如频率测量、定时、编码、解码等。
一、计数器的基本概念计数器是一种数字电路，它可以对输入的脉冲信号进行计数，并将计数结果输出。
在数字电路中，计数器通常由触发器、门电路和逻辑运算电路等组成。
二、计数器的工作原理1.触发器触发器是计数器中最基本的元件之一。
它能够存储一个二进制位的值，并且可以根据时钟信号进行状态转换。
在计数器中，通常使用D触发器或JK触发器。
2.门电路门电路是指与门、或门、非门等逻辑门组成的电路。
在计数器中，门电路主要用于控制输入脉冲信号和时钟信号。
3.逻辑运算电路逻辑运算电路主要用于实现复杂的逻辑运算功能。
在计数器中，常见的逻辑运算包括加法和减法运算。
三、计数器类型1.同步计数器同步计数器是指所有触发器在同一时钟信号的作用下进行状态转换。
这种计数器具有较高的稳定性和精度，但需要使用更多的触发器。
2.异步计数器异步计数器是指不同触发器在不同时钟信号的作用下进行状态转换。
这种计数器具有较低的稳定性和精度，但可以使用较少的触发器。
3.可逆计数器可逆计数器是指可以实现正向和反向计数的计数器。
这种计数器通常采用JK触发器实现。
四、计数器应用1.频率测量在电子工程中，频率是一个非常重要的参数。
通过使用计数器，可以测量输入信号的频率，并将其转化为数字形式输出。
2.定时在数字系统中，定时是非常重要的功能之一。
通过使用计数器，可以实现各种复杂的定时功能。
3.编码和解码在数字系统中，编码和解码是非常重要的功能之一。
通过使用计数器，可以实现各种复杂的编码和解码功能。
五、总结综上所述，计数器是数字电路中非常重要且广泛应用的组成部分。
它能够对输入脉冲信号进行计数，并将计数结果输出。
在数字系统中，计数器具有非常重要的作用，如频率测量、定时、编码和解码等。
因此，学习和掌握计数器的基本原理和应用是非常有必要的。
微机原理与接口技术_第7章8253
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号
然后，开始递减计数。即每输入一个时钟脉冲，计数
器的值减1，当计数器的值减为0时，便从OUT引脚输出 一个信号。输出信号的波形主要由工作方式决定，同 时还受到从外部加到GATE引脚上的门控信号控制，它 决定是否允许计数。 当用8253作外部事件计数器时，在CLK脚上所加的计 数脉冲是由外部事件产生的，这些脉冲的间隔可以是 不相等的。 如果要用它作定时器，则CLK引脚上应输入精确的时 钟脉冲。这时，8253所能实现的定时时间，决定于计 数脉冲的频率和计数器的初值，即 定时时间＝时钟脉冲周期tc×预臵的计数初值n
16
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号 ③引脚 8253的3个计数器都各有3个引脚，它们是：
CLK0~CLK2：计数器0~2的输入时钟脉冲从这里输
入。频率不能大于2MHz。
OUT0~OUT2：计数器0~2的输出端。
GATE0~GATE2：计数器0~2的门控脉冲输入端。
4
第七章 可编程计数器/定时器8253及其应用 ——概述 2. 不可编程的硬件定时 555芯片是一种常用的不可编程器件，加上外接电阻和电 容就能构成定时电路。这种定时电路结构简单，价格 便宜，通过改变电阻或电容值，可以在一定的定时范 围内改变定时时间。但这种电路在硬件已连接好的情 况下，定时时间和范围就不能由程序来控制和改变， 而且定时精度也不高。 3. 可编程的硬件定时 ①可编程定时器/计数器电路利用硬件电路和中断 方法控制定时，定时时间和范围完全由软件来确 定和改变，并由微处理器的时钟信号提供时间基 准，这种时钟信号由晶体振荡器产生，故计时精
12
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号 8253输入信号组合的功能表
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微机系统原理与接口技术
与方式2类似，但其输出方波或准方波 计数值完成一半时，使OUT变低，直到计数任务全部完成 为止，OUT恢复为高 初值为偶数时，每次减1，直至n/2时OUT输出变为低电平， 然后又从初值开始，每次减 1，直至n/2时OUT输出变为高 电平 初值为奇数时，每次减1，减(n+1)/2次时， OUT输出变为 低电平，然后从(N-1)/2开始，每次减一，直至为0，所以有 (N+1)/2个脉宽的高电平,(N-1)/2个脉宽的低电平。 GATE由低变高时，重新开始计数
加载计数值 7 1 方式 1 CLK GATE OUT 用计数值 5 触发 方式 2 1 CLK OUT 加载计数值 5 方式 3 CLK OUT 加载计数值 6 1 方式 4 CLK OUT 用计数值 8 触发 1 CLK GATE OUT 用计数值 5 触发 *对于方式 2、3、4, GATE＝0 时停止计数 。 2 3 4 5 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 3 4 5
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3
工作方式与功能
方式0：计数结束产生中断输出（软件控制） 方式1：重复触发的单稳输出（硬件控制） 方式2：分频器（软件控制） 方式3：方波发生器（软件控制） 方式4：选通信号发生器（软件触发） 方式5：选通信号发生器（硬件触发）
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OUT
AL，4
0E0H，AL
；初值
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方式4—软触发的选通发生器
计数减到0时输出一个脉宽的低电平 GATE 由低到高时，计数器恢复工作， 而不重置初值 计数过程中，新初值立即起作用
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方式4特点：
（1）如果设置计数初值为N，则输出信号OUT 会在N+1个CLK脉冲后输出一个负脉冲。 （2）改变计数值为立即有效
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第七章 计数器和定时电路
1 8253的控制字 2 可编程定时/计数器的工作方式
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1 可编程计数/定时器8253/8254
定时/计数器的作用
生产线上统计产品的数目----计数器
系统的动态存储器刷新----定时器 系统时钟计时----定时器
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计数取值范围在二进制计数时是0001H～ 10000H，其中10000H代表65536，在计数 初值寄存器中的值是0000H。 可以从8253中读出当前计数值，但其读出 过程是：先将当前计数初值写入到输出锁 存器，然后再从输出锁存器中读出，在这 同时，8253还在不停地进行减计数，虽然 输出锁存器中的值不变，但减计数单元却 在不断地减计数，因此，从输出锁存器中 读出的值并不一定是真正的当前计数值。
如方式1，方式5也是硬件触发 计数器到0，输出一个脉宽的负脉冲
允许当前计数未完时的多次重触发
GATE触发，按新初值计数
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6、方式5
CW=1A WR LSB=3
CLK
GATE
OUT
3 2 1 0 FF 3
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方式5特点：
（1）若设置计数值为N，则经过N+1个CLK脉 冲后OUT引脚输出一个负脉冲 （2）GATE信号重新触发，可以令计数器重新 计数
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方式2特点： （1）不用重新设置计数值，通道可以连续工作 （2）以GATE信号停止计数。在GATE变成高电平后的 下一个CLK脉冲，计数器恢复原来的初值，重新 计数 （3）改变计数值不是立即有效，只有当计数值减至 0时，下一轮计数过程按新初值进行。
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方式2初始化
控制字寄存器
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内部的各计数器的结构
锁存后读 出当前值 CLK GATE LSB
MSB 16位当前计数值锁存器
&
16位减一计数器
16位计数初值寄存器 LSB MSB
OUT （减1 至0时）
装入初值
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9.2
8253的控制字
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例
将计数器2初始化为工作方式3，计数初值为533H， 为二进制计数方式，设寄存器地址为40H ~ 43H 1 0 1 1 0 1 1 0
MOV OUT AL，63H ；设控制字 0E3H，AL
MOV
OUT
AL，40H ；设初值40H（高8位）
0E1H，AL
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方式2—分频器
计数器减到1时，OUT仅输出一个CLK 脉宽的低电平，然后自动装入重新计 数 GATE由低变高会重新装入初值
新初值在下次计数才起作用
方式1特点：
（1）计数到0后，如果有外部触发，就可以按原来的计数初 值工作
（2）计数过程中GATE信号可以用作重新触发，计数器重新 计数
（3）改变计数初值并不是立即有效，只有等到下一个GATE 上升沿，才将新初值装入计数单元并按新初值启动计数。
CLK
CW n=4 n=5 4 3 2 1 0
WR
OUT GATE
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方式0初始化
设计数器 0 工作于方式 0 ， 8 位二进制计数， 初值为9。端口地址为0E0H～0E3H
初始化程序
MOV OUT MOV OUT AL，10H；设计数器0，工作方式0 0E3H，AL；写入控制寄存器 AL，9 ；设计数初值 0E0H，AL；写初值入计数器0的CR
图 7 21
.
方式 5
82 53 的 6 种 工 作 方 式 时 序 图
18
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方式0—计数结束产生中断
预置初值之后，OUT仍保持低电平。只有当计数器中计数 值减为0时，OUT才会输出高电平并维持 计数初值寄存器CR在延迟一个CLK脉冲后传到CE中，因 此N＋1个CLK脉冲后计数值才变为0 GATE=0，计数停止；1，继续计数 计数过程中可重写或改变计数值
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因8253是减计数器，故计数初值越大，则计数减 至0所用时间（即定时时间）就越长，但由于 8253是先减1，再判是否到0，故最长的定时时间 是设置计数初值为0，代表65536。 十进制计数时范围是0001～10000，其中当计数 初值寄存器为0000H代表十进制数10000。
B6H
控制字
MOV OUT MOV OUT MOV OUT
AL，0B6H 43H，AL AX，533H 42H，AL AL，AH 42H，AL
；计数器2，先低后高字节 ；写命令字 ；计数初值 ；写计数值低位
；写计数值高位
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例
8253工作为计数器 1，方式 3，初值为4020D 0 1 1 1 0 1 1 1
OUT 70H，AL
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例3.计数器1，工作在模式1，CR和OL使用16位， 初值为1234，先写入低8位，再写高8位，计数值 为BCD。
MOV AL，01110011B ；控制字 BCD 1234
OUT 73H，AL
MOV AX，1234H OUT 71H，AL MOV AL，AH OUT 71H，AL ；计数初值高8位 ；计数初值低8位
计数器 0
数据线
计数器 1
控制线
计数器 2
电源线
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8253引脚
8253与CPU的接口
8 位数据线：D0 ~ D7
寻址控制线：A0、A0、/CS
读写控制线：/RD、/WR
8253与外设的接口
注: 三个独立的计数器/定时器 时钟输入：CLK 输入门控：GATE
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方式1初始化
设计数器 1 工作于方式 1 ， BCD 码计数，计数值为 十进制4000。设端口地址为0E0H～0E3H
16 位计数初值，但由于计数值低 8 位为 0 ，所以可 以设定读/写操作控制段只写高8位，CR低8位自动 清0。控制字为01100011B，初始值40H
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方式4初始化
设计数器 1 工作于方式 4 ，二进制计数， 计 数 初 值 为 3 。 端 口 地 址 为 0E0H ～ 0E3H
MOV OUT MOV OUT AL，58H ；控制字 0E3H，AL AL，3 0E1H，AL ；初值
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方式5—硬触发的选通发生器
设计数器工作于方式2，二进制计数， 计 数 初 值 0304H 。 端 口 地 址 0E0H ～ 0E3H
MOV OUT MOV OUT MOV OUT AL，0B4H ；控制字 0E3H，AL AL，04H ；计数器低字节 0E2H，AL AL，03H ；计数器高字节 0E2H，AL
方式3—方波发生器
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方式3特点：
（1）GATE信号由低变高可以使计数过程重新 开始
（2）改变计数初值并不影响现行的计数过程
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方式3初始化
计数器 0 工作于方式 3 ，二进制计数， 初值为4。端口地址为0E0H～0E3H
MOV
OUT
AL，16H ；控制字
0E3H，AL
MOV
8253各工作方式的共同点
控制字写入计数器时，所有控制逻辑 立即复位，输出端OUT进入初始态 写入初值后，要经过一个时钟周期后 计数执行部件CE才开始工作 时 钟 脉 冲 CLK 的 上 升 沿 ， 门 控 信 号 GATE被采样