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4.4 定时/计数器

4.4 定时/计数器. 一、定时/计数器结构及工作原理. 89 C51 片内有两个16位可 编程定时/计数器 T0、T1. 定时： 对片内振荡器的 f0/12（ 机器周期）进行计数。 定时时间=（2 n － 初值）×机器 周期. 计数： 计 T0/T1 端下降沿 。检测一个1至0的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的1/24。同时，高电平至少保持 一个完整的机器周期。. 特点： 定时或计数时，都不占用 CPU 时间。除非定时/计数器溢出，才可能中断 CPU 的当前操作。.

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4.4 定时/计数器

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  1. 4.4 定时/计数器 一、定时/计数器结构及工作原理 89C51片内有两个16位可 编程定时/计数器T0、T1 定时：对片内振荡器的f0/12（机器周期）进行计数。 定时时间=（2n－初值）×机器 周期 计数：计T0/T1端下降沿 。检测一个1至0的跳变需要两个机器周期，故最高计数频率为振荡频率的1/24。同时，高电平至少保持 一个完整的机器周期。 特点：定时或计数时，都不占用CPU时间。除非定时/计数器溢出，才可能中断CPU的当前操作。

  2. 注：GATE决定对定时器的启动控制 1－外部INT选通 0－内选通 INT0、INT1引脚“1”且TR0、TR1置1，则启动定时器。 只需TR0、TR1置1就启动定时器。 二、控制字和工作方式 定时/计数器工作方式由控制字TMOD、TCON来决定 1. TMOD(89H)——工作方式寄存器 （注意：TMOD不能以位寻址）

  3. TCON（88H） TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 2. TCON（88H）——控制和标志寄存器 （注意：除了可字节寻址外，还可位寻址） SETB TR0 SETB TR1

  4. 图6-7 ① 按13位加法计数器工作 8 5 TF0 TH0 TL0 当加至TH0溢出，则TF0置位，并申请中断。 TL0高3位未用 三、工作方式 定时/计数器0 可以工作在模式 0～3 定时/计数器1 可以工作在模式 0～2 1. 模式0 M1 M0 0 0

  5. ② C/ T C/T=0，T0对机器周期计数，定时工作。定时时间： t ＝（213－T0初值）×振荡周期×12 C/T=1，T0对外部事件(P3.4)计数，下降沿到来则计数器加1。 T1对外部事件(P3.5)计数，下降沿到来则计数器加1。 ③ GATE 一般不用，但是当GATE＝0时，禁止INTi。 2. 模式1：16位 ， 其他同方式0 。 （初值=216－t / 机器周期） 3. 模式2：8位 ，时间常数可以自动装载 ， 其余同方式0。 初始化时，TH0TL0，具有相同的初值。 t = (28－TH0初值）×机器周期 P136，例6-2，模式2的应用。

  6. P136， 例6-2 P3.4 P1.0 500us 500us 外部计数方式 定时方式 外部计数方式 定时方式 START：MOV TMOD,#06H ；设置T0为模式2，外部计数方式 MOV TH0,#0FFH ；T0计数器初值255 MOV TL0,#0FFH SETB TR0 ；启动T0计数 LOOP1：JBC TF0,PTF01 ；查询T0溢出标志,TF0＝1转移,且TF0=0. SJMP LOOP1 PTF01： CLR TR0 ；停止计数 MOV TMOD,#02H ；设置T0为模式2，定时方式 MOV TH0,#06H ；T0定时500us MOV TL0,#06H CLR P1.0 ；p1.0清0 SETB TR0 ；启动定时500us LOOP2：JBC TF0,PTF02 ；查询溢出标志,定时到TF0＝1转移,且TF0=0. SJMP LOOP2 PTF02： SETB P1.0 ；P1.0置1 CLR TR0 ；停止计数 SJMP START

  7. ① TL0除仅用8位Reg外，其余同模式0、 1。可工作在定时或计数方式。 这时，TL0用原来T0的各控制位、引脚和中断源：C/T, GATE, TR0, TF0和T0(P3.4)、INT0(P3.2)。 • 模式3：仅对定时/计数器0有效 T0TH0+TL0 • 对定时/计数器1，停止计数。 将定时/计数器0分成两个独立的8位计数器TH0、TL0。 ② TH0占用T1的控制位TR1和中断标志位TF1，仅能工作在定时方式，其启动和关闭仅受TR1的控制。 ③定时/计数器1不能工作在方式3，若要其工作在方式3，就会立即停止计数，即保持住原有的计数值。

  8. 但T1仍可工作在方式 0～2。 这时：由于TR1、TF1被T0占用，仅用T1控制位C/T切换其定时器或计数器工作方式就可使T1工作。 计数器溢出时(13、 16或 8 bit时），只能将输出送入串口或用于不需要中断的场合。 当T1需要用作串行口波特率发生器时，T0才设置为工作方式3，这时，常将T1设置为工作方式2。 TMOD 四、举例 能正确设置 TCON 定时/计数器的应用编程需注意 会计算时间常数 通常，写入控制字的次序为： 1. 把工作方式控制字写入TMOD 2. 把定时、计数初值装入TLx、THx（x＝0、1） 3. 置位EA使CPU开放中断 4. 置位ETx允许定时/计数器中断（需要时） 5. 置位TRx以启动计数

  9. 因为是加1计数器，所以当计数值为X时，装入定时/计数器的初值应为 2n－X： 方式0， n=13 • 方式1， n=16 • 方式2、3， n=8 当工作于定时状态时，由于定时/计数器是计数机器周期，每个机器周期包括12个振荡周期，则有： 1个机器周期 = 2us（6MHz） 或 = 1us（12MHz） 例1：设单片机的fosc＝6MHz ，T0工作在方式0 ： ① 求T0的最大定时时间T； ②产生1ms定时的T0初值； ③ 1ms定时在P1.0引脚输出周期为2ms的方波。 t = (213－初值)×机器周期 （12 / (6×106)） t = (213－初值)×2us ①T0最大定时时间对应于初值0，所以有： tmax＝213×12 / (6×106)＝16384 us ＝16 .384ms

  10. 当 t ＝ 1ms 时，有：1000＝2×( 213－初值） ② 初值＝ 213-500＝7692＝0001111000001100B TH0 TL0 ③ 对以上要求编程如下（以定时1ms中断方式控制P1.0输出方波）： ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ACALL PT0MD HERE: AJMP HERE PT0MD: MOV TMOD, #00H MOV TL0, #0CH MOV TH0, #0F0H SETB EA SETB ET0 SETB TR0 RET ORG 0120H IT0P: MOV TL0, #0CH MOV TH0, #0F0H CPL P1.0 RETI

  11. 例2: 用方式1在P1.0输出脉冲 1ms 1ms 1ms 设fosc＝6MHz， 可通过定时/计数器定时1ms申请中断， 在中断程序中让 P1.0 输出1 或 0实现。 当fosc＝6MHz时，振荡周期＝1/6 us 机器周期＝12×1/6 us＝2us 所以，定时时间常数为：1ms/2us＝500。 方式0时计数器为13位， 计数常数＝213－500＝7692＝1E0CH 若用方式1，计数器为16位，计数常数＝216－500＝65036 ＝FE0CH 程序： ① 以中断方式： ORG 0000H AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；到中断服务程序 AJMP TOINT

  12. ORG 0100H MAIN: MOV SP ，#60H MOV TMOD ,#00 ； MOV TL0，#0CH ； MOV TH0 ，#0F0H ； SETB EA ；CPU开中断 SETB ET0 ；允许定时器0中断 SETB TR0 ；启动定时器0工作 HERE : AJMP HERE ；或用 SJMP $ ORG 0200H ；中断服务程序 TOINT : MOV TL0 , #0CH ；重新装入时间常数 MOV TH0 , #0F0H CPL P1.0 ；在P1.0脚得到方波 RETI 方式0 方式1 MOV TM0D ,#01H MOV TL0 , #0CH MOV TH0 , #0FEH

  13. ② 以查询方式 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 2000H MAIN: MOV TMOD, #01 ；定时器0工作在方式1 MOV TL0 , #0CH MOV TH0, #0FEH SETB TR0 ；启动定时器0工作 LOOP： JNB TF0 ,$ ；查询TF0,若计数器未溢出,原地等待 CLR TF0 CPL P1.0 ；得到方波 MOV TL0，#0CH MOV TH0，#0FEH ；装入16位时间常数 SJMP LOOP

  14. 例3：设定时/计数器T0工作于方式2。要求其500us定时中断， 在中断服务程序中把累加器A的内容减1，然后送P1口。设晶 振频率为6MHz，程序如下： ORG 0000H AJMP MN ORG 000BH DEC A MOV P1 , A RETI MN： MOV SP ，#53H MOV TMOD , #02H MOV TL0 , #06H ; 送500us MOV TH0 , #06H ; 时间常数 SETB EA ; CPU开中断 SETB ET0 ; 允许T0中断 SETB TR0 ; 启动T0计数 SJMP $ ; 等待 ③ 用方式2做。定时时间为：t＝（28－TL0初值）×机器周期。 所以，仅当定时时间不超过tmax方可用方式2。 这时，TL0、TH0赋予相同的值，一旦TL0溢出，置位TF0,并将TH0中的初值自动装入TL0，继续计数，循环往复。

  15. 例4：脉冲宽度的测量——TMOD中GATE =1的一个应用 当GATE=1时，若TRX=1，只有INTX引脚输入高电平时，TX才被允许计数。 利用GATE的这一功能，可测试INTX引脚上正脉冲的宽度（机器周期数）。其方法如图所示： ③ ② T0停止计数 读T0的值。 对T0初始化编程 GATE=1. INTX ④ X T0从0开始计数 ① 程序: ORG 4000H ; T0 初始化 MOV TMOD,#09H ; T0工作于方式1, 定时, GATE=1 MOV TL0 , # 00H MOV TH0 , # 00H ; 置最大时间常数 JNB P3.2 , $ ; ①P3.2低电平，原地不动 SETB TR0 ; ②P3.2高，设置TR0 JB P3.2 ,$ ; ③P3.2高，原地不动 CLR TR0 ; ④P3.2低，清TR0 ,读TL0, TH0 MOV A , TL0 MOV B , TH0 脉宽＝计数值×Tp(机器周期)

  16. 例5：设定时/计数器T0工作于方式3，TL0和TH0作为两个独立例5：设定时/计数器T0工作于方式3，TL0和TH0作为两个独立 的8位定时/计数器分别产生250us和500us的定时中断，使 P1.1和P1.2 产生500us和1000us的方波(晶振频率为6MHz )。 设晶振频率为6MHZ，程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ；转主程序 ORG 000BH ；T0中断首地址 MOV TL0 , #131 ；TL0装入时间常数(256-125) CPL P1.1 ；P1.1口得到方波 RETI ORG 001BH ；T1中断处理程序首地址 MOV TH0 , #06H ；TH0装入时间常数(256-250) CPL P1.2 ；P1.2口得到方波 RETI MAIN： MOV TMOD , #03H ；T0工作于方式3、定时 MOV TL0 , #131

  17. MOV TH0 , #06H ；送时间常数 SETB EA ；CPU开中断 SETB ET0 ；允许中断 SETB ET1 SETB TR0 ；启动定时 SETB TR1 SJMP $ ；等待 方式3时，由于只能是8位计数器，所以可以在中断程序中辅以软件计数，实现较长时间定时。 注意： 当一个定时器的最大定时时间仍不能满足定时要求，如： 6MHZ时钟时， 一个机器周期为2us， 最大定时时间 65536×2＝131072us＝131ms＝0.13s 若希望定时 0.2s＝200ms，则不可能用一个定时器来完成。 这时可以对定时器进行级联。

  18. 300Ω P1.7 5V CTC0定时 P1.0 40ms P3.5 CTC1计数 例6：如上述,希望定时200ms。时间到时，发光二极管或明或暗。 设定时器0 定时 20ms， 在软件中查询定时器0定时是否到20ms？若到，用一个口位(P1.0)输出方波，周期为40ms，将此方波加到T1（定时器T1的外部输入），并设置T1的计数常数为5，则可实现200ms定时： 定时器0 ：方式1，定时 定时器1 ：方式2，计数（5个） 时钟 6MHZ 时, 20ms/2us＝10000，时间常数： 65536-10000=55536

  19. TL0 可工作在定时或计数方式，使用原T0的各控制位、引脚和中断源。 • 使T0工作在方式3，此时，TL0、TH0为两个独立的8位计数器 TH0 仅可用于定时，且占据了T1的TR1和TF1。 T0：TL0作计数用，初值FFH，当T0引脚电平有变化则产生中断 TH0作为8位定时器，控制P1.0输出5KHz的方波。 T1： 工作在方式2，定时，溢出信号作串行口波特率发生器。 TMOD 0 0 1 0 0 1 1 1 启动T0、T1 设置INT0 INT1 申请中断 TCON 0 1 0 1 0 1 0 1 例: P139 6-4 要求：①用T0扩展外部中断源； ②P1.0引脚输出一个5KHz(周期200us)的方波。 这时，T1可工作在方式 0～2，仅用C/T即可切换其运行在定时或计数工作方式（本题中要求T1用于串行口波特率发生器）。

  20. 程序： MOV TMOD,#27H ；T0为模式3，T1为模式2， MOV TL0,#0FFH ；置TL0计数初值。 MOV TH0,#156 ；置TH0计数初值 (定时100us) MOV TH1,#data ；data是根据波特率要求设 ；置的常数（即初值） MOV TL1,#data MOV TCON,#55H ；外中断0，外中断1边沿触 ；发，启动T0，T1 MOV IE , #9FH ；开放全部中断 …… TL0INT: MOV TL0,#0FFH ；TL0重赋初值 …… RETI TH0INT： MOV TH0,#156 ；TH0重赋初值 CPL P1.0 ；P1.0取反输出 RETI

  21. 例：P141 6-6 设计实时钟程序. ( fosc=6MHz，一个机器周期2us) 定时器各种工作方式的最大定时时间见P140。 用T1产生1s定时(方式1，100ms定时中断，每中断一次软件计数器＋1，10次则1s。)，分与时则通过对秒的软件计数来实现。 源程序：ORG 0000H AJMP MAIN ；上电，转向主程序 ORG 001BH ；T1的中断入口地址 AJMP SERVE ；转向中断服务程序 MAIN：MOV TMOD，#10H ；设T1工作于模式1 MOV 20H，#0AH ；装入中断次数 CLR A MOV 30H，A ；时单元清0 MOV 31H，A ；分单元清0 MOV 32H，A ；秒单元清0 SETB ET1 ；允许T1中断 SETB EA ；允许CPU中断

  22. MOV TH1，#3CH MOV TL1，#0B0H ；赋计数初值 SETB TR1 ；启动定时器T1 SJMP $ ；等待中断(可反复调用显示） SERVE： PUSH PSW PUSH ACC ；保护现场 MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H ；重新赋计数初值 DJNZ 20H，RETUNT；1s未到，返回 MOV 20H，#0AH ；重置中断次数 MOV A，#01H ADD A，32H ；秒位加1 DA A MOV 32H，A ；转换为BCD码 CJNE A，#60H，RETURN ；未满60秒，返回 MOV 32H，#00H ；记满60秒，秒位清0

  23. MOV A，#01H ADD A，31H ；分位加1 DA A MOV 31H，A ；转换为BCD码 CJNE A，#60H，RETUNT ；未记满60min，返回 MOV 31H，#00H ；记满60min，分位清0 MOV A，#01H ADD A，30H ；时位加1 DA A MOV 30H，A ；转换为BCD码 CJNE A，#24H，RETUNT ；未记满24小时，返回 MOV 30H，#00H ；记满24小时，时位清0 RETUNT： POP ACC POP PSW ；恢复现场 RETI ；中断返回 END

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