第六章 定时器_计数器
单片机第六章定时器
这种方式下，计数寄存器由13位组成，即THx高八位(作计数器)
和TLx的低5位构成。TLx的高3位未用。
计数时，TLx的低5位溢出后向THx进位，THx溢出后 将TFx置位，并向CPU申请中断。
用软件控制，置 l时，启动 T1；清0时，停止 T1。
TF0（TCON．5）——T0的溢出标志。
TR0（TCON．4）——T0的运行控制位。
用软件控制，置1时，启动T0；清 0时，停止 T0。
• IE1（TCON．3）——外部中断1中断请求标志位。
• IE0（TCON．1）——外部中断0中断请求标志位。
器之外，还可用作串行接口的波特率发生器。
6.2
定时器／计数器T0、T1
T0、T1 的内部结构简图示于图6－1中。从图中 可以看出，T0、T1由以下几部分组成：
• 计数器TH0、TL0和TH1、TL1；
•
•
特殊功能寄存器TMOD、TCON；
时钟分频器；
•
输入引脚T0、T1。
6.2.1 与定时器／计数器T0、T1有关的 特殊功能寄存器
⑵定时器/计数器T1
T0方式3时，T1可以工作在方式0、1、2三种方式 T1的结构如图6–6所示。 由于T0占用了原来T1的启动位TR1和溢出标志TF1， 所以此时T1溢出时不能置位溢出标志，不能申请中断， 其溢出信号送给串行口，此时T1作为波特率发生器。
T1的启停由写入方式字控制，当写入方式0/1/2 时，T1立即启动，写入方式3 时，立即停止工作。
分析：设置T0工作在方式2，计数功能，每记满100个外 部脉冲，从P1.0输出一个低电平脉冲信号（简化的打包 操作）。
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。
第6章MCS-51的定时器
• 28×12×1/12MHz＝28us=256us=0.256ms
工作方式2_补充说明
8位计数器 TL0作计数器，TH0作预置寄存器使用，计数溢出时 ，TH0中的计数初值自动装入TL0，即TL0是一个自动 恢复初值的8位计数器。 在使用时，要把计数初值同时装入TL0和TH0中。 优点是提高定时精度，减少了程序的复杂程度。
工作方式1_应用分析
定时和计数的应用 计数范围：1～216 计数计算公式：计数值＝216－计数初值 机器周期（MC）：=12/Fosc=12/时钟频率 定时范围：1机器周期～216机器周期 定时计算公式：定时时间＝（216－定时初值）×
机器周期 如果晶振频率为6MHz ，则最大定时时间为： 216×12×1/6MHz＝217us=131072us=131.072ms 如果晶振频率为12MHz ，则最大定时时间为： 216×12×1/12MHz＝216us=65536us=65.536ms 工作方式１的定时计数功能切换模式，与工作方式
０完全一样；而启动定时计数器的模式，也与工作方式 ０完全一样。计数量方式１更大，可完全取代方式０。
6.2.3 方式2
方式2为自动重装初值的8位计数方式。
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
溢出8位计数器
1
TF0
TL0
TR0
0 &
TH1重TH装0 单元 ≥1 8位
D0
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD TMOD（工作方式寄存器）：选择定时器/计数器T0、T1的工作 模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址。
8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。 （1）GATE——门控位
51单片机定时器计数器详解
51单⽚机定时器计数器详解第六章定时器/计数器6.1 定时器的结构及⼯作原理6.2 定时器的控制6.3 定时器的⼯作模式及其应⽤第六章定时器/计数器实现定时⼀般有多种⽅法：1. 利⽤软件实现（延时程序）优点：简单，控制⽅便；缺点：CPU效率低。
2. 外部硬件实现：单稳态定时器、计数定时器优点：CPU效率⾼；缺点：修改参数⿇烦。
3. 利⽤计数器实现输⼊脉冲定时器／计数器作⽤主要包括产⽣各种时标间隔、记录外部事件的数量等，是单⽚机中最常⽤、最基本的部件之⼀。
外来脉冲定时计数定时器/计数器功能⽰意图6.1 定时器/计数器的结构及⼯作原理6.1.1 定时器/计数器的基本结构MCS-51单⽚机有⼆个定时器/计数器，每个定时器/计数器由⼏个专⽤寄存器组成。
TMOD(89H ）⾼四位TMOD(89H ）低四位⽅式寄存器TCON(88H)TCON(88H)控制寄存器*8DH 8BH 8CH 8AH TH1 TL1TH0 TL0数据寄存器(16位）定时器T1定时器T0定时器/计数器的结构如下图所⽰。
定时器/计数器的基本结构框图申请P3.5or P3.4or 8DH 8BH8CH 8AH6.1.2 定时器/计数器的⼯作原理定时器/计数器结构原理图INTx P3.YGATE ：门控制位：定时/计数控制位TC/x=0,1Y=2,3Z=4,5⼀. 对外部输⼊信号的计数功能当T0或T1设置为计数⼯作⽅式时，计数器对来⾃输⼊引脚P3.4(T0)和P3.5(T1)的外部信号计数。
若前⼀个机器周期采样值为1，后⼀个机器周期采样值为0，则计数器加1。
所以计数器计数的频率最⾼为fosc 的1/24。
BDEHT H >1个机器周期T L >1个机器周期L⼆. 定时功能：定时器/计数器的定时功能也是通过计数实现的，它的计数脉冲是由单⽚机的⽚内振荡器输出经12分频后产⽣的信号，即为对机器周期计数。
INTx P3.Y例如：晶振频率=12MHz 机器周期=1us ，计数1次=1us ，计数频为=1MHz 。
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。
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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
第六章习题参考答案
第六章 MCS-51的定时/计数器1． 如果采用晶振的频率为3MHz ，定时器/计数器工作方式0、1、2下，其最大的定时时间为多少？ 解答：因为机器周期)(410312126s f T OSC cy μ=⨯==， 所以定时器/计数器工作方式0下，其最大定时时间为)(768.321042261313ms T T C MAX =⨯⨯=⨯=-；同样可以求得方式1下的最大定时时间为262.144ms ；方式2下的最大定时时间为1.024ms 。
2． 定时/计数器用作定时器时，其计数脉冲由谁提供？定时时间与哪些因素有关？答：定时/计数器作定时时，其计数脉冲由系统振荡器产生的内部时钟信号12分频后提供。
定时时间与时钟频率和定时初值有关。
3． 定时/计数器用作定时器时，对外界计数频率有何限制？答：由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。
4．采用定时器/计数器T0对外部脉冲进行计数，每计数100个脉冲后，T0转为定时工作方式。
定时1ms 后，又转为计数方式，如此循环不止。
假定MCS-51单片机的晶体振荡器的频率为6MHz ，请使用方式1实现，要求编写出程序。
解：定时器/计数器T0在计数和定时工作完成后，均采用中断方式工作。
除了第一次计数工作方式设置在主程序完成外，后面的定时或计数工作方式分别在中断程序完成，用一标志位识别下一轮定时器/计数器T0的工作方式。
编写程序如下：ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP IT0PMAIN: M OV TMOD,#06H ；定时器/计数器T0为计数方式2 MOV TL0,#156 ；计数100个脉冲的初值赋值MOV TH0,#156SETB GATE ；打开计数门SETB TR0 ；启动T0，开始计数SETB ET0 ；允许T0中断SETB EA ；CPU开中断CLR F0 ；设置下一轮为定时方式的标志位W AIT: AJMP W AITIT0P: CLR EA ；关中断JB F0,COUNT ；F0=1，转计数方式设置MOV TMOD,#00H ；定时器/计数器T0为定时方式0MOV TH0,#0FEH ；定时1ms初值赋值MOV TL0,#0CHSETB EA RETICOUNT: MOV TMOD,#06HMOV TL0,#156SETB EARETI5. 定时器/计数器的工作方式2有什么特点？适用于哪些应用场合？ 答：定时器/计数器的工作方式2具有自动恢复初值的特点，适用于精确定时，比如波特率的产生。
第6章-MCS-51定时计数器
1．定时/计数器工作方式寄存器TMOD TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，主要用于控制定
时/计数器T0和T1的工作模式和4种工作方式。低4位用于 控制T0，高4位用于控制T1。
门控 位
在单片机应用中，定时和计数的需求比较多，为了使用 方便并增加单片机的功能，就把定时电路集成到芯片中，称 之为定时/计数器。目前，几乎所有的单片机都集成了可编 程定时/计数器，为单片机提供定时和计数功能。
6.1.1 定时/计数器的结构 MCS-51 单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为
定时器0（T0）和定时器1（T1），都具有定时和计数的功能，可 编程选择其作为定时器或作为计数器用。 TMOD：选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。 TCON：控制T0、T1的启动和停止计数，同时包含了T0、T1的状态。
Hale Waihona Puke ⑵ 工作方式1： T0初值 =216-500s/2s=65536–250=65286=FF06H TH0=FFH；TL0=06H。
⑶ 工作方式2： T0初值 =28-500s/2s=256-250=6 TH0=06H；TL0=06H。
⑷ 工作方式3： T0方式3时，被拆成两个8位定时器，定时初值可分别计
定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数 计数器:对Tx引脚输入的负脉冲进行计数
6.1.2 定时/计数器的工作原理
单片机内部有两个定时/计数器T0和T1，其核心是计数器， 基本功能是加1。
对外部事件脉冲（下降沿）计数，是计数器；对片内机周 脉冲计数，是定时器。
计数器由二个8位计数器组成。
第六章定时器及应用
定时时间为： t=计数值×机器周期 =(216－T0初值)×振荡周期×12
（二）模式 1 工作特点
当C/ T =1时，T0对外部输入计数。计数长度为： L=(216－T0初值)（个外部脉冲）
T 1初 值 2 16
T 1初 值 2
16
20ms
t
振 荡 周 期 12
10m s 1 12 6 6 10
T 1初值 60536 EC78H
∴（TH1）=ECH，（TL1）=78H
解：2）确定工作模式寄存器TMOD的值 ∵ 定时器T1工作于模式1的定时器工作方式， ∴ 高四位： GATE=0，C/T=0，M1M0=01 ，低四位：取0。 ∴ （TMOD）=0001 0000 B = 10H
因此：(TL0)=0B0H
(TH0)=3CH
源程序清单（使发光二极管闪烁，每1S闪烁1次） #include<at89x51.h> unsigned char temp=5; main() void timer_0( )interrupt 1 { { TMOD=0x01; TH0=0X3C; TL0=0XB0; TH0=0X3C; temp--; TL0=0XB0; if(temp==0) ET0=1; { EA=1; temp=5; TR0=1; P1_0=~P1_0; P1_0=1; } while(1); } }
3）编程（定时器溢出中断方式） #include <at89x51.h> 思考:设定时器T0用于定 void main() { 时10ms，晶振为6MHz。 TMOD=0x10; 编程实现：P1.0输出周期 TH1=0xec; TL1=0x78; 为40ms,高电平宽为10ms, ET1=1; EA=1; TR1=1; 低电平宽为30ms的矩形波。 P1_1=1; 如何编程? while(1); } void timer_1() interrupt 3 { TH1=0xec; TL1=0x78; P1_1=~P1_1; }
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申请 中断
申请 中断
TCON
TF1 TR1 TF0 TR0
溢出 TH0 8位
溢出 TL0 8位
D0
1 0 &
≥1
机器周期 T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
1 M0 D0 1 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
四、定时器/计数器的编程应用举例
一、 定时器／计数器的初始化
1.初始化的步骤
(1) 确定工作方式、操作模式、启动控制方式——写入TMOD 寄存器。
(2) 设置定时器或计数器的初值——可直接将初值送入TH0、 TL0或TH1、TL1中，16位计数初值必须分两次写入对应的 计数器。
(3) 根据要求是否采用中断方式——直接对IE寄存器赋值。开 放中断时，将对应的中断允许位置1，采用程序查询方式IE 应将对应的中断允许位清0，进行中断屏蔽。
计数值由式 N＝8192－x 计算 (x为初值)
对内部机器周期计数即为定时,定时时间由式
T＝（8192－x）Tcy 计算
2.方式1
16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器
最大计数脉冲个数：1～65536(216)，最长定时时间(晶振
12MHz T=1s)：1s ～ 65536×T= 65.54ms
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
溢出
TF0
TH0 TL0
TR0
8位 5位
D0
1 1
0 &
≥1
T0引脚
机器周期 1
INT0引脚
TMOD
0 M0 D0 0 M1
C/T GATE
M0 M1 C/T GATE D7
可用程序将0－8191（213－1）的某一数送入TH0、TL0 作为初值。TH0、TL0从初值开始加法计数，直至溢出， 所以设置的初值不同，定时时间或计数值也不同。
INTx＝1 计数开始
INTx ＝0 计数停止
3.方式2
用于需要重复定时和计数的场合。 最大计数值：256 (28) 最大定时时间(晶振12MHz时 T=1s)： 256s
自动恢复初值8位定时/计数器。TLx为8位加1计数器，
THx为8位初值暂存器。
TCON
TF1 D7
申请 中断
TR1
TF0
溢出 TL0
T＝（65536－x）Tcy＝（65536－x）×1μs＝10ms 得 x=55536=D8F0 即 TH0＝D8H，TL0＝F0H （2）方式寄存器TMOD的编程
（3）初始化程序 START：MOV TL0，＃0F0H MOV TH0，＃0D8H MOV TMOD，＃01H SETB TR0
=1，计数功能，计数引脚T0(T1)输入的负脉冲。
2）方式选择位M1、M0：
3）门控方式选择位GATE
计数器启动方式的选择
确定定时器工作方式指令：
MOV TMOD，#方式字
例：设T0用方式2非门控定时，T1用方式1门控计数。
MOV TMOD，#0D2H ; 1101 0010 B
二、定时器／计数器控制寄存器TCON
TL1
T0引脚
机器周 期脉冲
TH0
TL0
TCON
TF1 TR1 TF0 TR0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
外部中断相关位
T1方式
图6-1
内部总线 TMOD T0方式
一、 定时器方式控制寄存器TMOD
T1
T0
1）功能选择位C/T：
=0，定时功能，计数内部机器周期脉冲；
在定时器／计数器1工作时，CPU可以随时查询TF1的状态。 （3）定时器／计数器0运行控制位TR0（TCON.4） （4）定时器／计数器0溢出中断标志TF0（TCON.5）
三、工作方式
1.方式0
13位定时/计数器。 THx 8位和TLx低5 位组成13位加1计数器，此种方式与MCS －48系列兼容，如果不是为了兼容的目 的，一般不用方式0.方式0的全部功能， 方式1都可以代替。
第六章 AT89S51单片机定时/计数器
实质是计数器，脉冲每一次下降沿，计数寄存器数值将 加1。 计数的脉冲如果来源于单片机内部的晶振,由于其周期 极为准确，这时称为定时器。计数的脉冲如果来源于单片机 外部的引脚，由于其周期一般不准确，数器 溢出 中断
T1引脚
TH1
TR0
TH0 8位
1 0 &
≥1
T0引脚
机器周期 1
TMOD
0 M0 D0 1 M1
C/T GATE M0 M1 C/T
D0
INT0引脚
GATE D7
4.方式3
T0分成2个8位定时器：TL0定时/计数器和TH0定时器
TL0占用T0控制位：C/T，TR0，GATE；TH0占用T1控制
位：TR1。T1不能使用方式3工作。
（4）启动定时器工作——可使用SETB TR0、SETB TR1和 SETB TR2指令启动。对于T0和T2而言，可根据GATE的
设置有两种启动。
2.计数初值的计算
当计数器使用时，初值X的计算式为： X＝M－计数值
当定时器使用时，初值的计算式为：
X＝M－计数值＝M－T／TCY
式中：TCY －－为机器周期， T －－为要求定时的时间。
M 由工作方式决定 例如：AT89S51的主频为6MHz，要求产生1ms的定时，试计算计
数初值X。若设置定时器工作于操作模式1，定时1ms，则计数 初值X等于：
3. 定时器初始化举例
例610－m1s定已时知，振试编荡写器初振始荡化频程率序fos。c=12MHz，要求定时器／计数器0产生 解：由于定时时间大于8192us，应选用工作方式1。 （1）TH0、TL0初值的计算 由于Tcy＝1μs，故有
（1）定时器／计数器1运行控制位TR1（TCON.6） （2）定时器／计数器溢出中断标志TF1（TCON.7），当定时 器／计数器1溢出时由硬件自动置TF1＝1，在中断允许的条件下， 便 向 CPU 发 出 定 时 器 ／ 计 数 器 1 的 中 断 请 求 信 号 ， CPU 响 应 后 TF1由硬件自动清零。在中断屏蔽条件下，TF1可作查询测试用。
TCON
TMOD
申请 中断
TF1 D7
TR1
溢出
TF0
TH0 TL0
TR0
8位 8位
T0引脚 1 M0 D0
1
0 M1
0
&
机器周期
C/T GATE
M0
≥1
1
M1
C/T
D0
INT0引脚
GATE D7
非门控方式：当GATE＝0,
控制权由 TRx 决定 TRx＝1 计数开始 TRx ＝0 计数停止
7
门控方式：当GATE＝1、TRx＝1 控制权由 INTx 决定