第7章 定时/计数器 教学目的：了解80C51系列单片机内部定时器/计数器的结构与工作原理；能够采用查询方式对定时器/计数器的4种工作模式编程、应用。 教学重点：1. 定时/计数器的工作原理； 2. 定时器方式1、2的编程、应用。 教学难点：1.定时/计数器控制寄存器的设置 2.定时初值的设置

7.1 定时/计数器T0、T1概述 7.1.1 　定时器/计数器T0、T1的结构 图7-1 80C51定时器/计数器T0、T1原理结构框图

80C51单片机内部有两个16位的可编程定时／计数器 T0、T1，其组成如图6－1。可编程是指其功能如工作方式、定时时间、量程、启动方式等均可由指令来确定和改变。 有6个8位寄存器用于T0、T1的控制与管理 ，其访问地址依次为8AH～8DH，每个寄存器均可单独访问。 16位的T0、T1寄存器是用于存放定时或计数初值与当前值的，两个特殊功能寄存器 TCON和TMOD 是用于管理与控制定时／计数器 工作的。

7.1.2 定时/计数器的原理 16位的定时／计数器实质上是一个加1计数器，其控制电路受软件控制、切换。通过软件可以设置为4种工作方式（详见6.3节），每种方式都可以用作定时或者计数。不同的工作方式，计数器长度分别为：16位、13位和8位。 当选择定时器工作方式时，对片内振荡器的12分频信号计数，实现定时；当选择计数器工作方式时，对引脚Ti端的事件计数。 当计数溢出时， 标志位TFi置位， 并可以请求中断。

7.2 定时/计数器的控制方法 7.2.1 定时／计数器寄存器 7.2 定时/计数器的控制方法 7.2.1 定时／计数器寄存器 1．工作方式寄存器 TMOD：设置定时器/计数器的工作方式及控制模式， TMOD在SFR的字节地址为89H。 M1 M0 工作方式 功能描述 0 0 方式0 13位计数器 0 1 方式1 16位计数器 1 0 方式2 自动再装入8位计数器 1 1 方式3 定时器0:分成两个8位计数器 定时器1:只能工作在方式0、1、2

2． 定时/计数器控制寄存器TCON 控制寄存器TCON：控制定时器的启、停和定时器的溢出标志。 TCON在SFR的字节地址为88H，可位寻址。 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 位7 TF1——定时器1溢出标志。 位6 TR1——定时器1运行控制位。 位5 TF0——定时器0溢出标志。 位4 TR0——定时器0运行控制位。 位3 IE1——外部中断1请求标志。 位2 IT1——外部中断1触发方式选择位。 位1 IE0——外部中断0请求标志。 位0 IT0——外部中断0触发方式选择位。

7.2.2　定时/计数器的初始化与启动 初始化步骤一般如下： 1. 确定工作方式——对TMOD赋值。 2. 预置定时或计数的初值——可直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1。 3. 根据需要开放定时/计数器的中断——直接对IE寄存器的定时器中断位赋值 。 在对T0和T1初始化后，即可准备启动定时/计数器工作。

7．2．3 定时/计数器初值的确定方法 现假设最大计数值为M，那么各方式下的M值如下： 方式0：M＝213＝8192 因为定时/计数器是做“加1”计数，并在计满溢出时产生中断，因此初值X可以这样计算： X ＝ M － 计数值 举例说明,如果 80C51时钟频率为6MHz，要求产生1ms的定时。 则…….

7．3 定时器T0、T1的工作方式 通过对M1、M0位的设置， T0可选择4种工作方式,T1可选择3种工作方式。本节将介绍这4种工作方式的结构、特点及工作过程。

方式0和方式1 ：结构和工作原理基本相同，只是方式0 为13位计数器方式，方式1 为16位计数器方式。 图7-2 T0（或T1）方式1结构

方式2：计数常数可自动再装入的8位计数器方式。 图7-3 T0（或Tl）方式2结构

方式3：T1作波特率发生器，T0可以构成两个独立的计数器。

图7-5 T0方式3下的T1结构 （a）T1方式1(或方式0) （b） T1方式2

定时器/计数器的复位状态：工作方式0、选择内部启动、计数器停止工作、溢出中断标志清零。 定时器/计数器的初始化：对TMOD赋值确定工作方式 ；预置定时或计数的初值 ；根据需要开放定时器/计数器的中断 ；启动定时/计数器工作。 计数器初值＝最大计数值 －要求的计数值 定时时间=（最大计数值 －计数器初值） 机器周期 计数的“飞读”：解决计数器工作过程中，正确读取计数值的问题，避免由于低位计数器的溢出而导致读数的粗大误差。以定时器T0为例： RP： MOV A，TH0 ；读TH0 MOV R0，TL0 ；读TL0 CJNE A，TH0，RP ；比较两次读得的TH0， 不等则重读 MOV R1，A RET

7．4 定时器T0、T1应用举例 例1、用定时器T1定时，完成日历时钟秒、分、时的定时。设晶振频率为12 MHz。 AT89S51单片机在方式1定时时间的最大值TMAX为： TMAX＝M×12／fOSC=65536×12/(12×106Hz)＝65536μs＝65.536ms 显然不能满足1s的定时时间要求，因此需要设置一个软件计数器，对分、时的计数同样通过软件完成。在此采用片内50H、51H、52H、53H单元分别进行秒、分、时以及24h的计数。 可要求T1定时50ms，此时T1的初始值X为： （M－X）×1×10-6＝50×10-3 X＝65536－50000＝15536＝3CB0H

汇编语言源程序如下： MOV 50H，＃20 ；定时1s循环次数 MOV 51H，＃60 ；定时1min循环次数 MOV 52H，＃60 ；定时1h循环次数 MOV 53H，＃24 ；24h循环次数 MOV TMOD，＃10H ；设定时器1为方式1 MOV TH1，＃3CH ；赋初值 MOV TL1，＃0B0H SETB TR1 ；启动T1 L2： JBC TF1，L1 ；查询计数溢出，当TF1为1，转移到L1，同时将该位清0 SJMP L2

L1： MOV TH1，＃3CH；重赋初值 MOV TL1，＃0B0H DJNZ 50H，L2 ；未到1s继续循环 MOV 50H，＃20 DJNZ 51H，L2 ；未到1min继续循环 MOV 51H，＃60 DJNZ 52H，L2 ；未到1h继续循环 MOV 52H，＃60 DJNZ 53H，L2 ；未到24h继续循环 MOV 53H，＃24 SJMP L2 ；反复循环

C51语言程序如下： #include <REG51.H> //包含51单片机SFR库 #define Sec_data 20 //定义秒计数上限 #define Min_data 60 //定义分计数上限 #define Hou_data 60 //定义1小时计数上限 #define Day_data 24 //定义1天计数上限 unsigned char Second,Minute,Hour,Day; //定义各变量 void main (void) { TMOD = 0x10; //设定时器1为方式1 TH1 = 0x3c; //赋初值 TL1+ = 0xb0; TR1 = 1; //启动T1 for (Day =0;Day<Day_data;Day++) // 天计数循环

for(Hour=0;Hour<Hou_data;Hour++) //时计数循环 { for(Minute=0;Minute<Min_data;Minute++) //分计数循环 for(Second=0;Second<Sec_data;Second++) // 秒计数循环 while(TF1 ==0); TF1 = 0; // 标志位清零 TH1 =0x3c; //重赋初值 TL1 +=0xb0; }

例2、用定时器T0方式2计数，要求每计满100次，将P1.0端取反。。 解：外部计数信号由T0（P3.4）脚引入，每产生1次负跳变计数器加1，由程序查询TF0。方式2具有初值自动重装入功能，初始化后不必再置初值。 初值X＝256－100＝156D＝9CH TH0＝TL0＝9CH，TMOD＝06H 源程序如下： MOVT MOD，＃06H；设置T0为方式2计数 MOV TH0，＃9CH；赋初值 MOV TL0，＃9CH SETB TR0；启动T0 DEL： JBC TF0， REP；查询计数溢出 SJMP DEL REP： CPL P1.0；输出取反

#include <REG51.H> //包含51单片机SFR库 sbit Pout=P1^0 ; //定义输出位 void main (void) {   TMOD = 0x06; //设定时器工作方式 TH0 = 0x9c; //赋初值 TL0 = 0x9c; //赋初值 TR0 = 1; //启动T0 while(1) while(TF0 ==0); //等待定时器时间到 TF0 = 0; //标志位清零 Pout = !Pout; //反相输出 }

7．5 定时/计数器T2 7.5.1 T2的寄存器 1．T2CON控制寄存器 位7 TF2—— T2的溢出中断标志。 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/ T2 CP／RL2 位7 TF2—— T2的溢出中断标志。 位6 EXF2—— T2外部中断标志。 位5 RCLK—— 串行口接收时钟选择标志。 位4 TCLK—— 串行口发送时钟选择标志。 位3 EXEN2—— T2的外部允许控制位。 位2 TR2—— T2的计数控制位。 位1 C／—— 定时器或计数器功能选择位。 位0 CP／—— 捕捉或常数重装方式选择位。

2．方式控制寄存器T2MOD 位7～位2 －无作用，可为任意值。 位1 DCEN－T2加1/减1计数允许位。 TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 DCEN T2OE 位7～位2 －无作用，可为任意值。 位1 DCEN－T2加1/减1计数允许位。 位0 T2OE－T2的输出允许位。

7.5.2 　定时器T2的工作方式 T2共有6种工作方式，除了可以作为一般的定时/计数外，还增加了4种不同的工作方式，分别为：捕捉方式、常数自动重装入方式、波特率发生器方式和时钟输出方式。