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1、5第五章 MCS-51单片机的定时器/计数器 第五章 MCS-51单片机的定时器/计数器 MCS-51单片机内部共有两个16位可编程的定时器/计数器，即 定时器T0和定时器T1它们既有定时功能又有计数功能。5-1 MCS-51单片机定时器结构 定时器/计数器的基本结构如图5.1所示。基本部件是两个8位计 数器（其中TH1和TL1是T1的计数器，TH0和TL0是T0的计数器）。图5.1 定时器/计数器结构 在作定时器运用时，输入的时钟脉冲是由晶体振荡器的输出 经12分频后得到的。当它用作对外部事务计数时，接相应的外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）。5-2 定时器工作方式限制字1.定时
2、器限制寄存器（TCON）各位定义：TF0/TF1：查询方式：禁止中断，软件查询TF0的值，软件清“0”中断方式：硬件查询TF0的值，硬件自动清“0”2.工作方式寄存器（TMOD）功能：确定定时器的工作方式及功能选择。不能位寻址，TMOD各位的定义：GATE：门控位 0：定时器/计数器仅受TR的限制 1：只有 为高电平，且TR=1时，定时器/计数器才工作：功能选择位 0：定时功能 1：计数功能：工作方式选择位 00 方式001 方式110 方式211 方式33.中断允许限制寄存器（1E）每一位的内容在前面已作具体介绍，在此不作赘述。查询方式时：关闭中断，运用软件查询TF0/TF1 中断方式时：开
3、放中断，运用硬件自动查询TF0/TF15-3 定时器的工作方式MCS-51的定时器/计数器共有四种工作方式。工作在方式0、方式1和方式2时，定时器/计数器0和定时器/计数器1的工作原理完全一样，现以定时器/计数器0为例介绍前三种工作方式。1.方式0（M1M0=00）（1）电路逻辑结构 方式0是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位和TL0的低5位构成。TL0高三位弃之不用。图5.2 是定时器/计数器0工作在方式0的逻辑结构。图5.2 定时器/计数器方式0逻辑结构当 时，多路转换开关接通 振 荡 脉冲的12分频输出，13位计数器以此作为计数 脉冲，这时实现定时功能当 时，多路换开关接
4、通计数引脚（T0），计 数 脉冲由外部引入，当计数 脉冲发生负跳变时，计数器加1，这时实现计数功能。不管哪种功 能，当13位计数 发生溢 出时，硬件自动把13位清零，同时硬件置 位溢出标记位TF0。在这里须要说明门控位（GATE）的用途，当GATE=0时，或输出的高电平与 无关，此时与门的输出只受运行限制位T R0控 制。假如TR0=0，则与门输出为低电平，则模 拟开关断开，定时器/计数 器不工作。假如TR01，则与门输出为高电平，则模 拟开关闭合，定时器/计数器工作。当GATE=1时，只有TR0和 同时为高电平，定时器/计数器才工作，否则，定时器/计数器不工作。（2）定时和计数的应用 计数范
5、围：1213 计数计算公式：计数值213计数初值 定时范围：1机器周期213机器周期 定时计算公式：定时时间（213定时初值）机器周期 假如晶振频率为6MHz，则最大定时时间为：2131/6MHz122142.方式1（M1M0=01）方式1是16位计数结构的工作方式，其计数器由TH0全部8位和TL0的全部8位构成。其逻辑电路和工作状况与方式0完全相同，所不同的只是计数 器的位数。MCS-51单片机之所以设置几乎完全一 样 的方式0和方式1，是出于与 MCS-48单片机兼容的要求。因为，MCS48单片机的定时器/计数器是13位的计数结构。定时和计数的应用 计数范围：1216 计数计算公式：计数值
6、216计数初值 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 假如晶振频率为6MHz，则最大定时时间为：2161/6MHz12217（）【例5-1】设单片机晶振频率为6MHZ，运用T1以工作方式1，产生周 期为500的等宽正方波，并由输出，以中断方式编程。分析：题目的要求可用下图来表示。1)计算计数初值 设计数初值为x，由定时计算公式知：2)专用寄存器的初始化 所以，TMOD应设置为：10H 开放定时器/计数器1中断，所以IE应设置为：88H 3)编写程序3.方式2（M1M0=10）(1)电路逻辑结构 电路逻辑结构如图5.3所示，由图可以总结出方式2具有
7、以下特点：图5.3 定时器/计数器方式0逻辑结构8位计数器TL0作计数器，TH0作预置寄存器运用，计数溢出时，TH0中的 计数初值自动装入TL0，即TL0是一个自动复原初值的8位计数器。在运用时，要把计数初值同时装入TL0和TH0中。优点是提高定时精度，削减了程序的困难程度。（2）定时和计数的应用 计数范围：128 计数计算公式：计数值28计数初值 定时范围：1机器周期28机器周期 定时计算公式：定时时间（28定时初值）机器周期【例5-2】用定时器1以工作方式2实现计数，每计数100，累加器进行加1操作，以查询方式编写程序。解：1)计算计数初值2)专用寄存器初始化 0 1 1 0 0 0 0
8、0所以，TMOD60H运用查询方式，所以关闭中断，即IE=00H3)程序设计4.方式3（M1M0=11）前面介绍的三种工作方式对两个定时器/计数器而言，工作原理是完全一样的。但在工作方式3下，两个定时器工作原理却完全不同，因此要分开介绍。（1）工作方式3下的定时器/计数器0 在方式3下，定时器/计数器0被拆为两个独立的8位的计数器TL0和TH0。其中TL0 既可以作为计数功能运用，又可以作定时功能运用，享用定时器/计数器0的运行限制位TR0和溢出标记位TF0。对于TH0，只能作定时器运用，由于定时器/计数器0的运行限制位TR0和溢出标记位TF0已被TL0占用，因此TH0占用了定时器/计数器1的运行限制位TR1和溢出标记位TF1。即定时的启动和停止受TR1的状态限制，而计数溢出时则置位TF1。（2）工作方式3下的定时器/计数器1 当定时器/计数器0工作在方式3时，定时器/计数器1只能工作在方式0、方式1和方式2。在这种状况下定时器/计数器1只能作波特率发生器运用，以确定串行通信的速率。作波特率发生器运用时，只要设置好工作方式，便可自动运行。假如要停止工作，只须要把定时器/计数器1设置在工作方式3就可以了。因为定时器/计数器1不能工作在方式3下，假如硬把它设置在方式3，它就会停止工作。