第六章：计数器
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第6章AT89C51定时器计数器
用12MHz频率的晶体 ，则可输入500KHz的外部脉冲。 输入信号的高 、低电平至少要保持一个机器周期 。如图6- 12
所示 ， 图中Tcy为机器周期。
图6- 12
6.4 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 ， 由于方式0是为兼容
MCS-48而设 ，初值计算复杂 ，在实际应用中 ，一般不用方式 0 ，而采用方式1。 6.4. 1 方式1应用 例6- 1 假设系统时钟频率采用6MHz ，要在P1.0上输出一个周期 为2ms 的方波 ，如图6- 13所示。
M1 、M0=01 ， 16位的计数器。
图6-5 6.2.3 方式2 计数满后自动装入计数初值。
M1 、M0= 10 ，等效框图如下：
图6-6
TLX作为常数缓冲器 ， 当TLX计数溢出时 ，在置“ 1 ”溢出标志 TFX的同时 ，还自动的将THX中的初值送至TLX ，使TLX从初 值开始重新计数。
定时器/计数器的方式2工作过程如图6-7 (X=0, 1) 。
图6-7 省去用户软件中重装初值的程序 ，来精确定时。
6.2.4 方式3 增加一个附加的8位定时器/计数器 ， 从而具有3个定时器/计数
器。
只适用于定时器/计数器T0 。T1不能工作在方式3 。 T1方式3时相当于TR1=0 ，停止计数（此时T1可用来作串行口
图6-8（ a）
图6-8（b）
2． T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时 ， T0才工作在方式3 。 T0为方式3时 ， T1可定为方式0 、方式1和方式2 ，用来作为串
行口的波特率发生器 ， 或不需要中断的场合。 （ 1）T1工作在方式0
图6-9
（2） T1工作在方式1
所示 ， 图中Tcy为机器周期。
图6- 12
6.4 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 ， 由于方式0是为兼容
MCS-48而设 ，初值计算复杂 ，在实际应用中 ，一般不用方式 0 ，而采用方式1。 6.4. 1 方式1应用 例6- 1 假设系统时钟频率采用6MHz ，要在P1.0上输出一个周期 为2ms 的方波 ，如图6- 13所示。
M1 、M0=01 ， 16位的计数器。
图6-5 6.2.3 方式2 计数满后自动装入计数初值。
M1 、M0= 10 ，等效框图如下：
图6-6
TLX作为常数缓冲器 ， 当TLX计数溢出时 ，在置“ 1 ”溢出标志 TFX的同时 ，还自动的将THX中的初值送至TLX ，使TLX从初 值开始重新计数。
定时器/计数器的方式2工作过程如图6-7 (X=0, 1) 。
图6-7 省去用户软件中重装初值的程序 ，来精确定时。
6.2.4 方式3 增加一个附加的8位定时器/计数器 ， 从而具有3个定时器/计数
器。
只适用于定时器/计数器T0 。T1不能工作在方式3 。 T1方式3时相当于TR1=0 ，停止计数（此时T1可用来作串行口
图6-8（ a）
图6-8（b）
2． T0工作在方式3下T1的各种工作方式 当T1用作串行口的波特率发生器时 ， T0才工作在方式3 。 T0为方式3时 ， T1可定为方式0 、方式1和方式2 ，用来作为串
行口的波特率发生器 ， 或不需要中断的场合。 （ 1）T1工作在方式0
图6-9
（2） T1工作在方式1
第六章单片微机的定时器计数器原理及应用
中断矢量001BH
⑴T0方式3下的T0
在方式3情况下,T0被拆成二个独立的8位计数器TH0、TL0。 ▲ TL0：8位定时/计数器，使用T0原有的控制寄存器资 源:TF0,TR0,GATE,C/T,INT0，中断矢量等； ▲ TH0：8位定时器，占用T1的中断溢出标志TF1,运行控 制开关TR1,中断矢量001BH，只能对片内机器周期脉冲计数
复位后，两个寄存器全部清零。
6.3.2 定时器／计数器T2的工作方式
T2的工作方式用控制位CP／RL2（T2CON．0）和RCLK ＋TCLK来选择。T2有3种工作方式，如表6－2所示：捕获方式、 自动重装载方式和波特率发生器方式。
⒈ 捕获方式
在一定条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读入捕获寄存器 RCAP2H和RCAP2L，亦即TH2和TL2内容的捕获是通过捕获寄 存器RCAP2H和RCAP2L来实现的。其工作原理可参见图6－7。
当CP／RL2＝0时，选择自动重装载方式。 若T2的中断是被允许的，则无论发生TF2＝1还是EXF2 ＝1，CPU都会响应中断，此中断向量的地址为002BH。响应 中断后，应用软件撤除中断申请。TF2 和EXF2都是直接可寻 址位，可采用CLR TF2和CLR EXF2指令实现撤除中断申请的 功能。
触发 方式
89H IE0
中断 标志
88H IT0
触发 方式
⒊ T0、T1 的数据寄存器——TH1、TL1，TH0、TL0 ⒋ 定时器/计数器中断
⑴ 中断允许寄存器IE
⑵ 中断矢量 ⑶ 中断优先级寄存器IP
6.2.2 定时器／计数器T0、T1 的工作方式
T0：有4种工作方式可选（方式0,1,2,3）
当CP／RL2＝l时，选择捕获方式。
单片机原理及其接口技术--第6章 MCS-51单片机定时器计数器
单片机原理及其接口技术
T/C方式2的逻辑结构图
1
TH1/TH0
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1
寄存器 计数器
束
TL1/TL0
T8
T7
T6
T5
T4
T3
T2
T1
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结
单片机原理及其接口技术
4、方式3 M1M0=11 T0和T1有不同的工作方式
C/T0：
TH0和TL0被拆成2个独立的8位计数器。
28)，向CPU申请中断，标志位TF1自动置位，若中
断是开放的，则CPU响应定时器中断。当CPU响应
中断转向中断服务程序时，由硬件自动将该位清0。
&
加1计数器 & 1
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结
束
EA
ET1
单片机原理及其接口技术
2个模拟的位开关，前者决定了T/C的工作状态：当1单片机有2个特殊功能寄存器TCON和TMOD: TCON：用于控制定时器的启动与停止，中断标志。 TMOD：用于设置T/C的工作方式。
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结
束
单片机原理及其接口技术
1.定时器控制寄存器TCON
88H TCON
位地址
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88
过实时计算求得对应的转速。
主目录 上一页 下一页 结 束
单片机原理及其接口技术 对于定时/计数器来说，不管是独立的定时器芯片还是单
单片机原理及应用教程(C语言版)-第6章 MCS-51单片机的定时器计数器
6.1.1 单片机定时器/计数器的结构
MCS-51单片机定时器/计数器的原理结构图
T0(P3.4) 定时器0 定时器1 T1(P3.5) 定时器2 T2EX(P1.1)
T2(P1.0)
TH0
溢 出 控 制
TL0
模 式 溢 出
TH1
控 制
TL1
模 式 溢 出
TH2
TL2
重装 捕获
RCAP 2H
RCAP 2L
6.2.2 T0、T1的工作模式
信号源 C/T设为1，为计数器，用P3.4引脚脉冲 C/T设为0，为定时器，用内部脉冲 运行控制 GATE=1，由外部信号控制运行 此时应该设置TR0=1 P3.2引脚为高电平，T0运行 GATE=0， 由内部控制运行 TR0设置为1，T0运行
6.2.2 T0、T1的工作模式
6.2.3 T0、T1的使用方法
例6-1 对89C52单片机编程，使用定时器/计 数器T0以模式1定时，以中断方式实现从P1.0引 脚产生周期为1000µ s的方波。设单片机的振荡频 率为12MHz。 分析与计算 （1）方波产生原理 将T0设为定时器，计算出合适的初值，定 时到了之后对P1.0引脚取反即可。 （2）选择工作模式 计算计数值N
6.2.1 T0、T1的特殊功能寄存器
TR1、TR0：T1、T0启停控制位。 置1，启动定时器； 清0，关闭定时器。
注意： GATE=1 ，TRx与P3.2（P3.3）的配合控制。
IE1、IE0：外部中断1、0请求标志位 IT1、IT0：外部中断1、0触发方式选择位
6.2.2 T0、T1的工作模式
6.2.1 T0、T1的特殊功能寄存器
GATE＝0，禁止外部信号控制定时器/计数器。 C/T——定时或计数方式选择位 C/T＝0，为定时器；C/T＝1，为计数器 计数采样：CPU在每机器周期的S5P2期间，对 计数脉冲输入引脚进行采样。
数字电路与逻辑设计 第6章计数器11
74190: 4位十进制同步加/减计数器。 74191: 4位二进制同步加/减计数器。
1.
Q0 QA IJA &
集成同步计数器74161
Q1 Q2 Q3 CO QB R IKA & ≥1 IJB & ≥1 & & & & R IKB & QC IJC & ≥1 & & R IKC & QD IJD & ≥1 & R IKD & &
∧
CR LD D3 D2 D1 D 0 1
CR LD D3 D2 D1 D 0 1
∧
CTT CTP CP
1 计数脉冲
由前面例题分析中可以发现，用反馈置零法设计 计数器存在一个普遍规律：
例3：用74161计数器实现模12计数。 Q3Q 2 CR
1 CP
CTP D3D2D1D0 CO CTT
1 CP
例2:分析图示电路的功能
1
CTP CTT D3 D2 D1 D0 CO
74161
Q3 Q2 Q1 Q0
LD
CP
CR
&
2、采用清零法设计任意模值计数器设计步骤
☆
确定有效状态
☆ 找出反馈清零状态 产生反馈清零信号 ☆ 画出计数器的逻辑电路
反馈清0法的基本思想是： 计数器从全0状态S0开始计数，计满 M个状态产生清0信号，使计数器恢复 到初态S0,然后再重复前面过程。
&
&
&
&
1
1
1
&
LD
D0
CR
D1
CP
D2
第六章 定时器 计数器
………
INSE1： MOV TL0，#0CH ： ， MOV TH0，#0F0H ， CPL P1.0 RETI
（2）查询方式 ）
ORG 1000H MOV TMOD，#00H ， MOV TL0，#0CH ， MOV TH0，#0F0H ， SETB TR0 LOOP：JBC TF0，NEXT ： ， SJMP LOOP NEXT： MOV TL0，#0CH ： ， MOV TH0，#0F0H ， CPL P1.0 SJMP LOOP
下降沿
跳变时，进行“+1”计数 跳变时，进行“+1”计数
外部输入脉冲宽度应大于2 外部输入脉冲宽度应大于2个机器周期 >T CY >T CY
高电平 低电平
T CY:为机器周期
§6.2
定时器的控制
定时器共有两个控制字，由软件写入 定时器共有两个控制字，由软件写入TMOD 两个8位寄存器 和TCON两个 位寄存器，用来设置 或T1的操 两个 位寄存器，用来设置T0或 的操 作模式和控制功能。 系统复位时， 作模式和控制功能。当89C51系统复位时，两个 系统复位时 寄存器所有位都被清0。 寄存器所有位都被清 。
控制寄存器TCON 二、控制寄存器TCON
MSB TCON 88H） （88H） TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 LSB IT1 IE0 IT0
与外部中断INT1、INT0有关 已在中断系统介绍
“1” 启动 工作 T1、T0 启/停控制位 “0” 停止 “1” 有溢 T1、T0 溢出标志位 出 “0” 无溢 亦可由指令清“0” 亦可由指令清“ 出
解（1）模式选择 ） 首先选T0为模式 为模式2，外部事件计数方式。 首先选 为模式 ，外部事件计数方式。当P3.4引脚上的电平 引脚上的电平 发生负跳变时， 计数器加 计数器加1，溢出标志TF0置1；然后改变 发生负跳变时，T0计数器加 ，溢出标志 置 ；然后改变T0 定时工作方式， 输出由1变为 为500 µs定时工作方式，并使 定时工作方式 并使P1.0输出由 变为 。T0定时到产 输出由 变为0。 定时到产 生溢出， 引脚恢复输出高电平， 又恢复外部事件计数 生溢出，使P1.0引脚恢复输出高电平，T0又恢复外部事件计数 引脚恢复输出高电平 方式。如下图： 方式。如下图：
第6章 定时器计数器习题
20
IT0P：
CLR
TR0
；T0中断服务程序，停止T0计数
；把T0引脚接收过负脉冲标志F0置1， ；即接收过负跳变
SETB F0
RETI IT1P： CPL RETI P1.0 ；T1中断服务程序，P1.0位取反
程序说明：当单片机复位时，从0000H跳向主程序 MAIN处执行程序。其中调用了对T0，T1初始化子程序 PT0M2。子程序返回后执行标号LOOP处指令，循环等待 T0引脚上负脉冲的到来。由于负脉冲到来的标志位F0的
；装初值的高8位
；允许T0中断 ；总中断允许 ；启动T0 ；中断子程序，T0重装初值 ；P1.0的状态取反
程序说明：当单片机复位时，从程序入口0000H跳向主 程序MAIN处执行。其中调用了T0初始化子程序PT0M0。
6
子程序返回后，程序执行“AJMP HERE”指令，则
循环等待。 当响应T0定时中断时，则跳向T0中断入口，再从T0中 断入口跳向IT0P标号处执行T0中断服务子程序。 当执行完中断返回的指令“RETI”后，又返回断点处 继续执行循环指令“AJMP HERE”。在实际的程序中， “AJMP HERE” 实际上是一段主程序。当下一次定时 器T0的1ms定时中断发生时，再跳向T0中断入口，从而重
基本思想：设为方式2（自动装入常数方式）计数模式，
TH0、TL0初值均为0FFH。当T0脚发生负跳变时，T0计 数溢出，TF0置“1”，单片机发出中断请求。
13
初始化程序：
ORG 0000H ；跳到初始化程序 ；跳到外中断处理程序 AJMP IINI
ORG
IINI： MOV
000BH
TMOD，#06H ；设置T0为方式2
复执行上述过程。
第6章 计数器和定时
+1计数器
溢出
中断
控制 开关
计数原理——定时器 单片机内部脉冲每输入一个脉冲，计数器加1，当 加到计数器各位都为1时，再输入一个脉冲，计数 器各位全变为0，溢出，中断标志置1（SFR中 TCON的TF0、TF1），从而向CPU申请中断。 由预置计数值就可以算出从加1计数器启动到计满 溢出所需的时间，即定时时间。 8位28 = 256；13位213 = 8192；16位 216 = 65536
可编程定时/计数器。
6.1 定时/计数技术概述
在单片微机应用系统中，常常会需要定时或计数，通常采用以 下三种方法来实现： 1．硬件法 硬件定时功能完全由硬件电路完成，不占用 CPU 时间。但 当要求改变定时时间时，只能通过改变电路中的元件参数来实 现，很不灵活。 2．软件法 软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时，优点是无 额外的硬件开销，时间比较精确。但牺牲了CPU的时间,所以软 件延时时间不宜长，而在实时控制等对响应时间敏感的场合也 不能使用。
8E
TF0
8D
TR0
8C
IE1
8B
IT1
8A
IE0
89
IT0
88
• 8位寄存器，可位寻址 • 低4位用于外部中断INT0、INT1控制 • 高4位用于T0、T1控制
3、定时/计数器控制寄存器TCON
TCON
位地址
TF1
8F
TR1
8E
TF0
8D
TR0
8C
IE1
8BIT18A NhomakorabeaIE0
89
IT0
88
• TR0(TCON.4)：T0的运行控制位 当GATE=0时，TR0=0则T0停止运行；TR0=1时 T0允许运行 • TF0(TCON.5)：T0溢出兼中断申请标志
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第六章：计数器
一、单选题
1．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是。
A.工作速度高
B.触发器利用率高
C.电路简单
D.不受时钟C P控制2．把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到进制计数器。
A.4
B.5
C.9
D.20
3.N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为的计数器。
A.N
B.2N
C.N2
D.2N 4．五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为。
A.5
B.10
C.25
D.32
5．一位8421B C D码计数器至少需要个触发器。
A.3
B.4
C.5
D.10
6.欲设计0，1，2，3，4，5，6，7这几个数的计数器，如果设计合理采用同步二进制计数器，最少应使用级触发器。
A.2
B.3
C.4
D.8
二、判断题（正确打√，错误的打×）
1．环形计数器在每个时钟脉冲CP作用时，仅有一位触发器发生状态更新。
（）2．2．计数器的模是指对输入的计数脉冲的个数。
（）
3．计数器的模是指构成计数器的触发器的个数。
（）
4．环形计数器如果不作自启动修改，则总有孤立状态存在。
（）
5．把一个5进制计数器与一个10进制计数器串联可得到15进制计数器。
（）
6．同步二进制计数器的电路比异步二进制计数器复杂，所以实际应用中较少使用同步二进制计数器。
（）
7．利用反馈归零法获得N进制计数器时，若为异步置零方式，则状态S N只是短暂的过渡状态，不能稳定而是立刻变为0状态。
（）8．一个4位的扭环形计数器有4个状态。
（）
9．一个模为24的计数器，能够记录到的最大计数值是23。
（）
10．利用反馈归零法和反馈置数法可以改变集成计数器的计数长度。
（）
三、填空题
1：利用（）可以把集成计数器设计成初态不为零的计数器。
2：一个4位的扭环形计数器有（）个状态。
3：集成计数器的级联方式有（）和（）两种方式。
4：利用（）和（）可以改变集成计数器的计数长度。
5：一个模为24的计数器，能够记录到的最大计数值是（）。
6：计数器的模表示计数器的（）计数长度。
三、计算分析题
1：分析如图7307电路，说明功能。
图7307
2：用图7301所示74LS161集成计数器，采用反馈置数法设计一个12进制计数器。
3：用74LS160设计同步31进制计数器。
4：分析图7303所示电路，说明其功能。
图7303
5：分析如图7304电路，说明功能。
图7304
6：分析如图7306电路，说明功能。
图7306
7：用同步置数法设计基于74LS161的11进制计数器。
8：基于74LS161，用异步清零法法设计一个10进制计数器。