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1、1,第6章 89C51的定时器/计数器 两个可编程的定时器/计数器T1、T0。2种工作模式：（1）计数器工作模式（2）定时器工作模式4种工作方式(方式0方式3)。,2,6.1 定时器/计数器的结构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。,单片机复位时，两个寄存器都清0。,3,6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD 8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE门控位 0：仅以TRX（X=0,1）来启动定时器/计数器运行。1：用引脚/INT0(或/INT1)上的高电平和TRX两个条件来启动定时
2、器/计数器运行。,4,6.1.1 工作方式控制寄存器TMOD（2）M1、M0工作方式选择位(表6-1)M1 M0 工 作 方 式 0 0 方式0,13位定时器/计数器。0 1方式1,16位定时器/计数器。1 0 方式2,8位常数自动重新装载 1 1 方式3,仅适用于T0，T0分成两个8位计数器，T1停止计数,5,(3)C/T*计数器模式和定时器模式选择位0：定时器模式。1：计数器模式。,图6-2 TMOD 格式,6,6.1.2 定时器/计数器控制寄存器TCON 低4位与外部中断有关，已介绍。高4位的功能如下：(1)TF1、TF0计数溢出标志位(2)TR1、TR0计数运行控制位 1：启动定时器/
3、计数器工作 0：停止定时器/计数器工作,7,6.2 定时器/计数器的4种工作方式 6.2.1 方式0 M1、M0为00，定时器/计数器的框图：,图6-4 定时器/计数器方式0逻辑结构框图,8,为13位的计数器，C/T*位决定工作模式：0：开关打在上面，为定时器工作模式；1：开关打在下面，为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4、P3.5引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。GATE位：决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和/INTx引脚两个条件。(1)0：A点（见图6-4）电位恒为1。是否计数,仅取决于TRx的状态。(2)1：B点电位由/INTx的输入电平【高电
4、平有效】和TRX的状态这两个条来确定。是否计数是由TRx和/INTx二个条件来控制。,9,6.2.2 方式1 M1、M0=01，16位的计数器。,图6-5 定时器/计数器方式0逻辑结构框图,10,6.2.3 方式2 计数满后自动装入计数初值。M1、M0=10，等效框图如下。,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，还自动地将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)。省去用户软件中重装初值的程序，精确的定时。,11,6.2.4 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
5、。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可用来作串行口波特率产生器）。1工作方式3下的T0 T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0，而TH0被固定为一个8位定时器（不能作外部计数模式），并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断请求源TF1。各引脚与T0的逻辑关系如图6-8所示：,12,图6-8（a）TL0作为8位定时/计数器,图6-8（b）TH0作为8位定时器,13,2T0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
6、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 T0工作在方式3下,T1为方式0的工作示意图,14,（2）T1工作在方式1,图6-10 T0工作在方式3下,T1为方式1的工作示意图,图6-11 T0工作在方式3下,T1为方式1的工作示意图,（3）T1工作在方式2,15,6.3 计数器模式对输入信号的要求 当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器的值增1 每个机器周期的S5P2期间，对外部输入引脚进行采样。如在第一个机器周期中采得的值为1，而在下一个机器周期中采得的值为0，则在紧随着的再下
7、一个机器周期S3P1期间，计数器加1。由于确认一次负跳变要花2个机器周期，即24个震荡周期。外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24，例如选用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 对外部输入信号的基本要求,16,6.4 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2m
8、s的方波，如图6-13所示。,图6-13 在P1.0引脚上输出的波形,17,方波的周期用T0来确定，让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断)，CPU响应中断后，在中断服务程序中对P1.0取反。(1)计算初值X 设初值为X，则有:(216-X)210-6=110-3【机器周期=121/(6106)】216-X=500 X=65036 X化为16进制，即 所以，T0的初值为：TH0=0FEH TL0=0CH(2)初始化程序设计 对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置，将计数初值送入定时器中。(3)程序设计 中断服务程序除产生方波外，还要注意将计数初值重新装入定时器中
9、，为下一次中断作准备。,18,ORG 0000HRESET:AJMP MAIN；转主程序 ORG 000BH；T0的中断入口 AJMP IT0P；转T0中断处理程序IT0P ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H；设堆栈指针 MOV TMOD,#01H；设置T0为方式1 ACALL PT0M0；调用子程序PT0M0HERE:AJMP HERE；自身跳转PT0M0:MOV TL0,#0CH；T0初始化子程序 MOV TH0,#0FEH SETB TR0；启动T0 FEOCH SETB ET0；允许T0中断 FEODH SETB EA；CPU开中断 FEOEH RET FE10HITO
10、P:MOV TL0,#0CH；T0中断服务子程序，T0重新置初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0；P1.0的状态取反 RETI,19,查询方式的参考程序:MOV TMOD,#01H;设置T0为方式1 LOOP:MOV TH0,#0FEH;T0置初值 MOV TL0,#0CH SETB TR0;接通T0LOOP1：JNB TF0,LOOP1;查询TF0标志 CLR TR0;T0溢出，关闭T0 CPL P1.0;P1.0的状态求反 SJMP LOOP,20,【例6-2】假设系统时钟为6MHz，编写定时器T0产生1秒定时的程序。（1）T0工作方式的确定 定时时间较长，采用哪一种工作方式
11、？由各种工作方式的特性，可计算出：方式0最长可定时16.384ms:213210-6 方式1最长可定时131.072ms:216210-6 方式2最长可定时512s:218210-6 选方式1，每隔100ms中断一次，中断10次为1s。（2）计算计数初值 因为：(216-X)210-6=10-1【机器周期：210-6s】所以：X=15536=3CB0H 因此：TH0=3CH，TL0=B0H（3）10次计数的实现 采用循环程序法。（4）程序设计,21,ORG 0000HRESET：LJMP MAIN；上电，转主程序入口MAIN ORG 000BH；T0的中断入口 LJMP IT0P；转T0中断处
12、理程序IT0P ORG 1000H MAIN：MOV SP,#60H；设堆栈指针 MOV B,#0AH；设循环次数10次 MOV TMOD,#01H；设T0工作在方式1 MOV TL0,#0B0H；给T0设初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0；启动T0 SETB ET0；允许T0中断 SETB EA；CPU开放中断 HERE：SJMP HERE；等待中断 ITOP：MOV TL0,#0B0H；T0中断子程序，重装初值 MOV TH0,#3CH；DJNZ B，LOOP CLR TR0；1s定时时间到，停止T0工作 LOOP：RETI,22,6.4.2 方式2的应用 省去程序中重装初值
13、的指令，并可产生相当精确的定时时间。【例6-3】当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图6-14所示。（系统时钟为6MHz）,图6-14,23,（1）工作方式选择 T0为方式1计数，初值 0FFFFH，即外部计数输入端T0（P3.4）发生一次负跳变时，T0加1且溢出，溢出标志TF0置“1”，发中断请求。在进入T0中断程序后，把F0标志置“1”，说明T0脚已接收了负跳变信号。T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500s产生一次中断，在中断服务程序中对P1.0求反，使P1.0产生周期1ms的方波。（2）计算T1初值 设T1的初值为
14、X，则(28-X)210-6=50010-6 X=28-250=6=06H（3）程序设计,24,ORG 0000HRESET:LJMP MAIN；复位入口转主程序 ORG 000BH JMP IT0P；转T0中断服务程序 ORG 001BH LJMP IT1P；转T1中断服务程序 ORG 0100HMAIN:MOV SP,#60H ACALL PT0M2;调用对T0，T1初始化子程序LOOP:MOV C,F0;T0产生过中断了吗，产生过中断，则F0=1 JNC LOOP;T0没有产生过中断，则跳到LOOP，等待T0中断 SETB TR1;启动T1,T1的启动受T0控制 SETB ET1;允许T
15、1中断HERE:AJMP HERE,25,PT0M2:MOV TMOD,#26H;初始化，T1为方式2定时，T0为方式1计数 MOV TL0,#0FFH;T0置初值 MOV TH0,#0FFH SETB TR0;启动T0 SETB ET0;允许T0中断 MOV TL1,#06H;T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0;把T0是否发生中断标志F0清0 SETB EA RET IT0P:CLR TR0;T0中断服务程序，停止T0计数 SETB F0;建立产生中断标志 RETI IT1P:CPL P1.0;T1中断服务，P1.0位取反 RETI 在T1定时中断服务程序IT1P中，省去了T
16、1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。,26,【例6-4】利用T1的方式2对外部信号计数，要求每计满100个数，将P1.0取反。本例是方式2计数模式的应用。（1）选择工作方式 外部信号由T1(P3.5)脚输入,每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器产生溢出中断，在中断服务程序中将P1.0取反一次。T1 方式2的控制字为TMOD=60H。不使用T0时，TMOD的低4位可任取，但不能使T0进入方式3，这里取全0。（2）计算T1的初值 X=28-100=156=9CH 因此，TL1的初值为9CH，重装初值寄存器TH1=9CH（3）程序设计,27,ORG 0000HLJMP MAI
17、NORG 001BH;T1中断服务程序入口 CPL P1.0;P1.0位取反 RETI ORG 0100H MAIN:MOV TMOD,#60H;设T1为方式2计数 MOV TL0,#9CH;T0置初值 MOV TH0,#9CH SETB TR1;启动T1 HERE:AJMP HERE,28,6.4.3 方式3的应用 T0 方式3时，TL0和TH0被分成两个独立的8位定时器/计数器。其中，TL0：8位定时器/计数器；TH0：8位定时器。当T1作串行口波特率发生器时，T0才设置为方式3。【例6-5】假设某89C51应用系统的两个外中断源已被占用，设置T1工作在方式2，作波特率发生器用。现要求增加
18、一个外部中断源，并控制P1.0引脚输出一个5kHz的方波。设系统时钟为6MHz。,29,（1）选择工作方式 TL0为方式3计数，把T0引脚（P3.4）作附加的外中断输入端，TL0初值设为0FFH，当检测到T0引脚电平出现负跳变时，TL0溢出，申请中断，这相当于跳沿触发的外部中断源。TH0为8位方式3定时，控制P1.0输出5kHz的方波信号。如图6-15所示。（2）初值计算 TL0的初值设为0FFH。5kHz的方波的周期为200s，TH0的定时时间为100s。TH0初值X计算如下：(28-X)210-6=10010-6 X=28-50=206=0CEH（3）程序设计,30,ORG 0000H L
19、JMP MAIN ORG 000BH；T0中断入口 LJMP TL0INT；跳T0(TL0)中断服务程序 ORG 001BH；在T0方式3时，TH0占用T1的中断 LJMP TH0INT；跳TH0中断服务程序 ORG 0100HMAIN：MOV TMOD,#27H；TL0方式3计数,TH0定时，T1方式2；定时（波特率发生器）MOV TL0,#0FFH；置TL0初值，计数用 MOV TH0,#0CEH；置TH0初值，定时用 MOV TL1,#dataL；data为波特率常数 MOV TH1,#dataH MOV TCON,#55H；允许T0中断 MOV IE,#9FHHERE：AJMP HER
20、E,31,;TL0中断处理，计数TL0INT：MOV TL0,#0FFH;TL0重新装入初值 SETB TR1;启动TR1，开始产生方波;THO中断处理，定时 TH0INT：MOV TH0,#0CEH;TH0中断服务程序，TH0重新装入初值 CPL P1.0;P1.0位取反输出 RETI,32,6.4.4 门控制位GATE的应用测量脉冲宽度 GATE1可使定时器/计数器T1的启动计数受/INT1的控制，可测量引脚/INT1（P3.3）上正脉冲的宽度（机器周期数）。,图6-16 利用GATE位测量正脉冲的宽度,33,ORG 0000HRESET:AJMP MAIN;复位入口转主程序 ORG 01
21、00H MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#90H;90H为T1方式1定时控制字 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00HLOOP0:JB P3.3,LOOP0;等待/INT1为低，不为低，就一直循环 SETB TR1;如/INT1为低，启动T1LOOP1:JNB P3.3,LOOP1;/INT1低，则等待/INT1为高，T1不工作LOOP2:JB P3.3,LOOP2;/INT1高,T1计数开始工作 CLR TR1;/INT1低，停止T1计数 MOV A,TL1;T1计数值送A 将A中的T1计数值送显示缓冲区转换成显示的代码 LOOP3:LCALL DIR;调用显
22、示子程序DIR,显示T1计数值 AJMP LOOP3 执行程序，使/INT1引脚上出现的正脉冲宽度以机器周期数的形式显示在显示器上。,34,6.4.5 实时时钟的设计 1实时时钟实现的基本思想 如何获得1秒的定时，可把定时时间定为100ms，采用中断方式进行溢出次数的累计，计满10次，即得到秒计时。片内RAM中规定3个单元作为秒、分、时单元，具体安排如下：42H：“秒”单元；41H：“分”单元；40H：“时”单元 从秒到分，从分到时是通过软件累加并进行比较的方法来实现的。,35,（2）中断服务程序的设计中断服务程序主要功能是实现秒、分、时的计时处理。,2程序设计（1）主程序的设计 流程如图6-
23、17所示。,图6-17 时钟主程序流程图,36,ORG 0000H AJMP MAIN;跳至主程序 ORG 000BH AJMP IT0P;T0中断程序入口MAIN:MOV TMOD,#01H;设T0为方式1 MOV 20H,#0AH;装入中断次数,每次定时0.1秒 CLR A MOV 40H,A;“时”单元清0 MOV 41H,A;“分”单元清0 MOV 42H,A;“秒”单元清0 SETB ET0;允许T0申请中断 SETB EA;CPU开中断 MOV TH0,#3CH;给T0装入计数初值 MOV TL0,#0BOH SETB TR0;启动T0HERE:SJMP HERE,37,IT0P:
24、PUSH PSW;保护现场 PUSH A MOV TH0,#3CH;重新装入初值 MOV TL0,#0BOH DJNZ 20H,RETURN;1秒定时未到,跳至RETURN MOV 20H,#0AH;重置中断次数 MOV A,#01H;秒单元增1 ADD A,42H DA A;秒单元十进制调整 MOV 42H,A;秒单元BCD码存回 CJNZ A,#60,RETURN;未到60秒,则跳至RETURN MOV 42H,#00H;到60s，秒单元清0 MOV A,#01H;分单元增1 ADD A,41H DA A;分单元十进制调整 MOV 41H,A;分单元BCD码存回,38,CJNZ A,#60
25、,RETURN;未到60分,跳至RETURN MOV 41H,#00H;计满60分，分单元清0 MOV A,#01H;时单元增1 ADD A,40H MOV 40H,A;时单元存回 CJNZ A,#24,RETURN;未到24小时,跳至RETURN MOV 40H,#00H;时单元清0RETURN:POP A POP PSW RETI END,39,6.4.6 定时器/计数器作为外部中断源的使用方法 定时器/计数器选择为计数器模式时，定时器/计数器T0（或T1）设置为方式2（自动恢复常数方式）计数工作模式，计数器TH0、TL0初值均为0FFH，并允许T0中断，总中断开放。当T0引脚上发生负跳变
26、时，T0（或T1）计数器溢出，TF0（或TF1）置“1”，发出中断请求。利用这一特性，可以把T0（或T1）引脚作为外部中断请求输入引脚，而溢出标志TF0（或TF1）可作为外部中断请求标志。,40,初始化程序：ORG0000HAJMPIINI;跳到初始化程序IINI:MOV TMOD,#06H;设置T0为方式2MOV TL0,#0FFH;给计数器设置初值MOV TH0,#0FFH SETB ET0;允许T0中断 SETB EA;开中断 SETBTR0;启动T0,开始计数 当连在P3.4（T0引脚）的外部中断请求输入线上的电平发生负跳变时，TL0加1，产生溢出，TF0置“1”，向CPU发出中断请求
27、，同时TH0的内容0FFH送TL0，即TL0恢复初值0FFH，这样，P3.4脚相当于一个跳沿触发的外部中断请求源输入端。对P3.5也可做类似的处理。,41,6.4.7 运行中读定时器/计数器 在读取运行中的定时器/计数器时，需注意：若恰好出现TLx溢出向THx进位的情况，则读得的（TLx）值就完全不对。同样，先读（THx）再读（TLx）也可能出错。方法：先读（THx），后读（TLx），再读（THx）。若两次读得（THx）相同，则读的内容正确。若前后两次读的（THX）有变化，则再重复上述过程，若重复读得的内容相同，就应是正确的。下面是有关的程序，读得的（TH0）和（TL0）放置在R1和R0内。,42,RDTIME:MOV A,TH0;读（TH0）MOV R0,TL0;读（TL0）CJNE A,TH0,RDTIME;比较2次读得的（TH0）;不相等则重复读 MOV R1,A;（TH0）送入R1中 RET,
