第4章 定时器与计数器 本章内容 定时器/计数器工作原理 定时器/计数器的工作方式 定时器/计数器的应用

定时器/计数器工作原理

单片机定时器/计数器 8051单片机内部有两个16位的可编程定时/计数器，称为T0（T0）和T1（T1）

单片机定时器/计数器 8051定时器/计数器逻辑结构

单片机定时器/计数器 设置定时/计数器工作方式 通过对方式寄存器TMOD的设置，确定相应的定时/计数器是定时功能还是计数功能，工作方式以及启动方法。 定时/计数器工作方式有四种：方式0、方式1、方式2和方式3。 定时/计数器启动方式有两种：软件启动和硬软件共同启动。除了从控制寄存器TCON发出的软件启动信号外，还有外部启动信号引脚，这两个引脚也是单片机的外部中断输入引脚。

单片机定时器/计数器 设置计数初值 T0、T1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成，T0由TH0和TL0组成，T1由TH1和TL1组成。TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH8DH，每个寄存器均可被单独访问，因此可以被设置为8位、13位或16位计数器使用。 在计数器允许的计数范围内，计数器可以从任何值开始计数，对于加1计数器，当计到最大值时（对于8位计数器，当计数值从255再加1时，计数值变为0），产生溢出。 定时/计数器允许用户编程设定开始计数的数值，称为赋初值。初值不同，则计数器产生溢出时，计数个数也不同。例如：对于8位计数器，当初值设为100时，再加1计数156个，计数器就产生溢出；当初值设为200时，再加1计数56个，计数器产生溢出。

单片机定时器/计数器 启动定时/计数器 根据设置的定时/计数器启动方式，启动定时/计数器。如果采用软件启动，则需要把控制寄存器中的TR0或TR1置1；如果采用硬软共同启动方式，不仅需要把控制寄存器中的TR0或TR1置1，还需要相应外部启动信号为高电平。

定时器的方式寄存器TMOD 作用：TMOD用来确定两个定时器的工作方式。低半字节设置定时器T0，高半字节设置定时器T1。 字节地址：89H，不可以位寻址。 格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定时器1 定时器0 各位的含义： C/T：功能选择位。0为定时器方式；1为计数器方式。 M1，M0：方式选择位。可以选择为四种工作方式0、1、2、3之1。 四种工作方式的区别后面讲解。

0：只要软件控制位TR0或TR1置1即可启动定时器开始工作； GATE：门控位。 0：只要软件控制位TR0或TR1置1即可启动定时器开始工作； 1：只有INT0或INT1引脚为高电平，且TR0或TR1置1时，才能启动相应的定时器开始工作。 12 分频 OSC 控制 高8位 低5位 中断 C/T=0 TF0 TH0 TL0 C/T=1 T0(P3.4) TR0 GATE  + INT0 (P3.2) 返回

格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 例如：设定时器T0为定时工作方式，要求用软件启动 定时器T0工作，按方式1工作；定时器T1为计数 工作方式，要求软件启动，工作方式为方式2。 则根据TMOD各位的定义可知，其控制字为： 格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 0 1 1 0 0 0 0 1 即控制字为61H，其指令形式为： MOV TMOD，#61H

定时器的控制寄存器TCON 作用：TMOD用来控制两个定时器的启动、停止，表明定时器的溢出、中断情况。 字节地址：0x88，可以位寻址。系统复位时，所有位均清零。 格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 各位的含义：TCON中的低4位与中断有关，在中断章节中讨论。 TF1 (8FH)：定时器1溢出标志。计满后自动置1。 TR1 (8EH)：定时器1运行控制位。由软件清零关闭定时器1。 当GATE=0时，TR1 软件置1即启动定时器1 。（SETB TR1） 当GATE=1时，且INT1为高电平时，TR1置1启动定时器1 ；

定时器的四种工作方式 主要特点： 方式的选择：根据M1，M0来选择。 00：方式0 01：方式1 10： 方式2 11： 方式3 00：方式0 01：方式1 10： 方式2 11： 方式3 主要特点： 方式0：13位定时器。 TH0的8位+TL0的低5位 方式1：16位定时器。 TH0的8位+TL0的8位 方式2：能重复置初始值的8位定时器 。 TL0和TH0必须赋相同的值。 方式3：只适用于定时器0，T0被拆成两个独立的8位定时器TL0,TH0。 其中：TL0与方式0、1相同，可定时或计数。用定时器T0的 GATE、C/T、TR0、TF0、T0、和INT0控制。 TH0只可用作简单的内部定时功能。占用T1的控制位TF1、TR1和INT1，启动关闭仅受TR1控制。

定时器的方式0、1示意图 12 分频 OSC 8位或低5位 高8位 控制 中断 C/T=0 TF0 TH0 TL0 C/T=1 T0(P3.4) TR0 GATE  + INT0 (P3.2) 返回

定时器的方式2示意图 8位 TL0 12 分频 OSC 控制 + T0(P3.4) TR0 GATE INT0 (P3.2) C/T=0  控制 + T0(P3.4) TR0 GATE INT0 (P3.2) C/T=0 C/T=1 1 中断 TF0 溢出 TH0 8位

定时器的初始值的计算 对于不同的工作方式，计数器位数不同，故最大计数值M也不同： 方式0：M=213=8192 因为定时/计数器是作加1计数，并在计满溢出时产生中断，因此初值X的计算如下： X = M – 计数值 计算出来的结果X转换为16进制数后分别写入TL0（TL1）、TH0（TH1）。 注意！方式0时初始值写入时，对于TL不用的高3位应填入0！

举 例1 用T1、工作方式0实现1秒延时函数，晶振频率为12MHz。 举 例1 用T1、工作方式0实现1秒延时函数，晶振频率为12MHz。 方式0采用13位计数器，其最大定时时间为：8192×1s = 8.192ms，因此，定时时间不可能象任务7中一样选择50ms，可选择定时时间为5ms，再循环200次。 定时时间为5ms，则计数值为5ms/1s =5000，T1的初值为： X = M 计数值= 8192  5000 = 3192 = C78H = 0110001111000B 13位计数器中TL1的高3位未用，填写0，TH1占高8位，所以，X的实际填写值应为： X = 0110001100011000B = 6318H

举 例1 用T1方式0实现任务7中1秒延时函数如下： void delay1s() { unsigned char i; 举 例1 用T1方式0实现任务7中1秒延时函数如下： void delay1s() { unsigned char i; TMOD=0x00; // 置T1为工作方式0 for(i=0;i<0xc8;i++){ // 设置200次循环次数 TH1=0x63; // 设置定时器初值 TL1=0x18; TR1=1; // 启动T1 while(!TF1); // 查询计数是否溢出，即定时5ms时间到，TF1=1 TF1=0; // 5ms定时时间到，将定时器溢出标志位TF1清零 }

举 例2 用T1、工作方式2实现1秒延时，晶振频率为12MHz。 举 例2 用T1、工作方式2实现1秒延时，晶振频率为12MHz。 因工作方式2是8位计数器，其最大定时时间为：256×1s = 256s，为实现1秒延时，可选择定时时间为250s，再循环4000次。定时时间选定后，可确定计数值为250，则T1的初值为：X = M 计数值=256  250 = 6 = 6H。采用T1方式2工作，因此，TMOD =0x20。

举 例2 用定时器工作方式2实现的1秒延时函数如下： void delay1s() { 举 例2 用定时器工作方式2实现的1秒延时函数如下： void delay1s() { unsigned int i; // i取值范围为0～4000，因此不能定义成unsigned char TMOD=0x20; // 设置T1为方式2 TH1=6; // 设置定时器初值，放在for循环之外 TL1=6; for(i=0;i<4000;i++){ // 设置4000次循环次数 TR1=1; // 启动T1 while(!TF1); // 查询计数是否溢出，即定时250s时间到，TF1=1 TF1=0; // 250s定时时间到，将定时器溢出标志位TF1清零 }

本章小结 本章介绍了单片机内部定时器/计数器的组成、工作原理、编程方式和工作方式等，并给出了定时、计数等应用实例。本章主要内容如下。 定时器/计数器的组成：T0、T1、TCON和TMOD。 定时器/计数器的工作原理和编程控制方法。 TCON和TMOD。 定时器/计数器查询方式编程步骤。 4种工作方式及应用。 定时器/计数器的应用实例。