AT89S52定时器计数器.docx
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AT89S52定时器计数器
第6章 AT89S52定时器/计数器
本章要点：
Ø 掌握定时器/计数器的定义
Ø 理解定时器/计数器的内部结构
Ø 掌握4种工作方式的初始化编程方法
Ø 学会使用定时器/计数器编写计数、定时应用程序的方法
AT89S52单片机内部有三个16位可编程的定时器/计数器，即定时器T0、定时器T1和定时器T2。
它们既可用作定时器方式，又可用作计数器方式，且都有4种工作方式可供选择。
但T0、T1与T2的4种工作方式不同，将在本节内详细介绍。
定时器/计数器的结构与功能
主要介绍定时器0〔T0〕和定时器1〔T1〕的结构与功能。
图是定时器/计数器的结构框图。
由图可知，定时器/计数器由定时器0、定时器1、定时器方式存放器TMOD和定时器控制存放器TCON组成。
定时器0，定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用存放器组成：
定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。
图6.1 定时器/计数器结构框图
TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH~8DH，每个存放器均可单独访问。
定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0〔〕或T1〔〕上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。
TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线与逻辑电路连接，TMOD用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。
计数功能
计数方式时，T的功能是计来自T0（P3.4）T1（P3.5）的外部脉冲信号的个数。
输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断，表示计数已达预期个数。
外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从“1〞到“0〞的跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24。
假如晶振频率为6MHz，如此计数脉冲频率应低于1/4MHz。
当计数器满后，再来一个计数脉冲，计数器全部回0，这就是溢出。
脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。
初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。
最大计数长度为65536〔216〕个脉冲〔初值为0〕。
定时方式
定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲（机器周期信号）个数。
每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1，直至计满回零自动产生溢出中断请求。
定时器的定时时间不仅与定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。
在机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。
最长的定时时间为65536〔216〕个机器周期〔初值为0〕。
定时器/计数器控制存放器
与对定时器/计数器有关的控制存放器共有4个：
TMOD、TCON、IE、IP。
IE、IP已在中断一节中介绍，这里不再赘述。
定时器/计数器控制存放器TCON
特殊功能存放器TCON用于控制定时器的操作与对定时器中断的控制。
其各位定义格式如下。
其中D0~D3位与外部中断有关，已在中断系统一节中介绍。
TF0和TF1：
定时器/计数器溢出标志位。
当定时器/计数器0〔或定时器/计数器1〕溢出时，由硬件自动使TF0〔或TF1〕置1，并向CPU申请中断。
CPU响应中断后，自动对TF1清零。
TF1也可以用软件清零。
TR0和TR1：
定时器/计数起运行控制位。
TR0〔或TR1〕=0，停止定时器/计数器0〔或定时器/计数器1〕工作。
TR0〔或TR1〕=1，启动定时器/计数器0〔或定时器/计数器1〕工作。
可由软件置1〔或清0〕来启动〔或关闭〕定时器/计数器，使定时器/计数器开始计数。
用指令SETB〔或CLR〕使运行控制位置1〔或清0〕。
工作方式存放器TMOD
TMOD用于控制定时器/计数器的工作方式。
字节地址为89H，不可位寻址，只能用字节设置其内容。
其格式如下：
定时器/计数器1
定时器/计数器0
位序
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位标志
GATE
C/
M1
M0
GATE
C/
M1
M0
其中，低4位用于T0，高4位用于T1的。
GATE：
门控位。
GATE＝0，只要用软件使TR0〔或TR1〕置1就能启动定时器/计数器0〔或定时器/计数器1〕；
GATE＝1，只有在
〔或
〕引脚为高电平的情况下，且由软件使TR0〔或TR1〕置1时，才能启动定时器/计数器0〔或定时器/计数器1〕工作。
不管GATE处于什么状态，只要TR0〔或TR1〕=0定时器/计数器便停止工作。
C/
：
定时器/计数器工作方式选择位。
C/
＝0，为定时工作方式；
C/
＝1，为计数工作方式。
M0、M1：
工作方式选择位，确定4种工作方式。
如表所示。
表6.1 定时器/计数器工作方式选择
M1
M0
工作方式
功能说明
0
0
1
13位计数器
0
1
2
16位计数器
1
0
3
自动再装入8位计数器
1
1
4
定时器0：
分成两个8位计数器定时器1：
停止计数
【例】设置定时器1工作于方式1，定时工作方式与外部中断无关，如此M1=0，M0=1，GATE=0，因此，高4位应为0001；定时器0未用，低4位可随意置数，但低两位不可为11〔因方式3时，定时器1停止计数〕，一般将其设为0000。
因此，指令形式为：
MOV TMOD，#10H
定时器/计数器工作方式与程序设计
通过对特殊功能存放器TMOD中的设置M1、M0两位的设置来选择四种工作方式，定时器/计数器0、1和2的工作方式一样，方式3的设置差异较大。
工作方式0
工作方式存放器TMOD中的M1M0为：
00。
定时器/计数器T0工作在方式0时，16位计数器只用了13位，即TH0的高8位和TL0的低5位，组成一个13位定时器/计数器。
当TL0的低5位计满溢出时，向TH0进位，TH0溢出时，对中断标志位TF0置位，向CPU申请中断。
定时器/计数器0方式0的逻辑结构如下列图。
1．工作在定时方式
C/
＝0，定时器对机器周期计数。
定时器在工作前，应先对13位的计数器赋值，开始计数时，在初值的根底上进展减1计数。
定时时间的计算公式为：
定时时间＝〔213–计数初值〕×晶振周期×12
或 定时时间＝〔213–计数初值〕×机器周期
假如晶振频率为12MHz，如此最短定时时间为
[213－（213－1）]×（1/12）×10－6×12＝1μs
最长定时时间为
〔213－0〕×〔1/12〕×10－6×12＝8192μs
2．工作在计数方式
C/
＝1，13位计数器对外部输入信号进展加1计数。
利用
由0变为1时，开始计数，
由1变为0时，停止计数，可以测量在
端出现的正脉冲的宽度。
计数值的X围是1~213=8192（个外部脉冲）。
【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz，要求定时时间8ms，使用定时器T0，工作方式0，计算定时器初值X。
解：
∵t=〔213–X〕×机器周期
当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1μs
∴8×103=〔213–X〕×1
X=8192-8000=192
转换成二进制数为：
11000000B
【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz，所需定时时间为250μs，当T0工作在方式0时T0计数器的初值是多少？
解：
∵t=〔213–X〕×机器周期
当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1μs
∴250=〔213–X0〕×1
X0=8192-250=7942
转换成二进制数为：
【例】利用T0方式0产生1ms的定时，在引脚上输出周期为2ms的方波。
设单片机晶振频率fosc＝12MHz。
解：
〔1〕解题思路
要在引脚输出周期为2ms的方波，只要使每隔1ms取反一次即可。
执行指令为。
〔2〕确定工作方式:
方式0 TMOD=00H
C/
＝0：
T0为定时功能；〔D2位〕
GATE＝0，只要用软件使TR0〔或TR1〕置1就能启动定时器T0〔或T1〕；
M1M0=00，工作方式0
∴TMOD的值为=00H
可取任意值，因T1不用，这里取0值。
使用MOV TMOD,#00H即可设定T0的工作方式
〔3〕计算1ms定时时T0的初值
机器周期 T=1／fosc×12=1μs
计数个数：
X=1ms/lμs=1000
设T0的计数初值为x0，如此x0＝（213一X）s
＝8192—1000
＝7192D
转换成二进制数为：
11100000 11000B
高8位 低5位
将高8位11100000=0E0H装入TH0
将低5位11000=18H装入TL0
1 1
EA=1,CPU开放中断；
ET0=1，允许T0中断；
〔4〕编程
可采用中断和查询两种方式编写程序。
方法一：
中断方式
ORG 0000H
AJMP MAIN ；转主程序MAIN
ORG 000BH
AJMP IT0P ；转T0中断服务程序IT0P
ORG 1000H
MAIN：
MOV SP，#60H ；设堆栈指针
MOV TH0,#0E0H ；给定时器T0送初值
MOVTMOD，#00H ；设置T0为方式0，定时
MOV TL0,#18H ；送定时初值
MOVTH0，#0E0H
SETB EA ；CPU开中断
SETB ET0 ；T0允许中断
SETBTR0 ；启动T0定时
HERE：
SJMP HERE ；等待中断
中断服务程序：
IT0P：
ORG 1200H ；T0中断入口
MOV TL0，#18H ；重新装入计数初值
MOV TH0，#0E0H
CPL P1.2 ；输出方波
RETI ；中断返回 END
方法二：
查询方式
MOV TMOD，#00H ；设置T0为方式0，定时
MOV TL0，#18H ；送初值
MOV TH0，#0E0H
SETB TR0 ；启动T0定时
LOOP：
C TF0，NEXT ；查询定时时间到否?
SJMP LOOP
NEXT：
MOV TL0，#18H ；重新装入计数初值
MOVTH0，#0E0H
CPL P1.2 ；输出方波
SJMP LOOP ；重复循环
工作方式1
工作方式存放器TMOD中的M1M0为：
01。
定时器T0工作方式1与工作方式0类同，差异在于其中的计数器的位数。
工作方式1以16位计数器参与计数。
定时器/计数器0方式1的逻辑结构如下列图。
1．工作在定时方式
C/
＝0，定时器对机器周期计数。
定时时间的计算公式为：
定时时间＝〔213–计数初值〕×晶振周期×12
或 定时时间＝〔213–计数初值〕×机器周期
假如晶振频率为12MHz，如此最短定时时间为
[216－（216－1）]×（1/12）×10－6×12＝1μs
最长定时时间为
〔216－0〕×〔1/12〕×10－6×12＝65536μs＝65.5ms
2．工作在计数方式
C/
＝1，16位计数器对外部输入信号进展加1计数。
计数值的X围是1~216=65536（个外部脉冲）。
【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz，所需定时时间为10ms，当T0工作在方式1时T0计数器的初值是多少？
解：
∵t=〔216–X0〕×机器周期
当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1μs
∴10×103=〔213–X0〕×1
X=65536-10000=55536
转换成二进制数为：
【例】假设AT89S52单片机晶振频率为12MHz，定时器T0的定时初值为9800，计算T0工作在方式1时的定时时间。
解：
∵t=〔216–X0〕×机器周期
当单片机晶振频率为12MHz时，机器周期=1μs
∴t=〔216–9800〕×1
t=65536-9800=55736μs
【例】用定时器T0产生50HZ的方波。
由输出此方波〔设时钟频率为12MHZ〕。
采用中断方式。
解：
50HZ的方波周期T为 T=1/50=20ms
可以用定时器产生10ms的定时，每隔10ms改变一次的电平，即可得到50HZ的方波。
定时器T0应工作在方式1。
〔1〕工作在方式1时的T0初值，根据下式计算：
t=〔216–X〕×机器周期
时钟频率为12MHz，如此机器周期=1µs
10×103=〔216–X〕×1
X=65536–10000=55536
转换为二进制数：
11011000 11001100B
高8位 低8位
高8位=0D8H装入TH0，低8位=0CCH装入TL0。
〔2〕程序
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 000BH ；T0的中断入口地址
AJMP T0INT
ORG 0100H
MAIN：
MOV TMOD,#01H ；设置T0为工作方式1
MOV TH0,#0D8H ；装入定时器初值
MOV TL0,#0CCH
SETB ET0 ；设置T0允许中断
SETB EA ；CPU开中断
SETB TR0 ；启动T0
SJMP $ ；等待中断
中断服务程序；
ORG 0300H
T0INT：
CPL P1.0 ；取反
MOV TH0,#0D8H；重新装入定时初值
MOV TL0,#0CCH
RETI
注：
SETB ET0 ；设置T0允许中断
SETB EA ；CPU开中断
这两条指令可以等效为 MOV IE,#82H。
工作方式2
定时器/计数器0方式2的逻辑结构如下列图。
工作方式存放器TMOD中的M1M0为：
10
定时器/计数器在工作方式2时，16位的计数器分成了两个独立的8位计数器TH和TL。
此时，定时器/计数器构成了一个能重复置初值的8位计数器。
其中，TL用作8位计数器，TH用来保存计数的初值。
每当TL计满溢出时，自动将TH的初值再次装入TL。
1．工作在定时方式
C/
＝0，定时器对机器周期计数。
定时时间的计算公式为：
定时时间＝〔28–计数初值〕×晶振周期×12
或 定时时间＝〔28–计数初值〕×机器周期
假如晶振频率为12MHz，如此最短定时时间为
[28－（28－1）]×（1/12）×10－6×12＝1μs
最长定时时间为
〔28－0〕×〔1/12〕×10－6×12＝256μs
2．工作在计数方式
C/
＝1，8位计数器对外部输入信号进展加1计数。
计数值的X围是1~28=256（个外部脉冲）。
【例】利用T0方式2实现以下功能：
当T0（P3.4）引脚每输入一个负脉冲时，使输出一个500μs的同步脉冲。
设晶振频率为6MHz，请编程实现该功能。
其波形如下列图。
图6.5 例波形图
（1）确定工作方式
首先选T0为方式2，外部事件计数方式。
当引脚上的电平发生负跳变时，T0计数器加1，溢出标志TF0置1；然后改变T0为500μs定时工作方式，并使输出由1变为0。
T0定时到产生溢出，使引脚恢复输出高电平。
T0先计数，后定时，分时操作。
根据题目要求方式控制字TMOD是：
计数时：
（TMOD）=00000110B=06H
定时时：
（TMOD）=00000010B=02H
〔2〕计算初值
机器周期T=12／fosc=12/6MHZ=2μs
计数时：
计数个数 X=1
计数初值=（256﹣X）=（256﹣1）=255=0FFH，（TH0）=（TL0）=0FFH
定时时：
计数个数 X=Т/Tm=500μs／2μs=250
定时初值=256﹣X=256﹣250=6，
（TH0）=（TL0）=06H
〔3〕编程方法
采用查询方法
START：
MOV TMOD，#06H ；T0方式2，外部计数方式
MOV TH0，#0FFH ；T0计数初值
MOV TL0，#0FFH
SETB TR0 ；启动T0计数
LOOPl：
C TF0，PTF01 ；查询T0溢出标志，TF0＝1时转移，
且TF0＝0（查负跳变）
SJMPLOOPl
PTF01：
CLRTR0 ；停止计数
MOV TMOD，#02H ；T0方式2，定时
MOV TH0，#06H ；T0定时500μs初值
MOV TL0，#06H
CLR P1.0 ；清0
SETB TR0 ；启动定时500μs
LOOP2：
C TF0，PTF02 ；查询溢出标志，定时到TF0=l转移，
且TF0＝0（第一个500μs到否?
）
SJMP LOOP2
PTF02：
SETB P1 ；置1（到了第一个500μs）
CLR TR0 ；停止计数
SJMP START
工作方式3
工作方式存放器TMOD中的M1M0为：
11。
工作方式3仅对定时器/计数器0有效，此时，将16位的计数器分为两个独立的8位计数器TH0和TL0。
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0～2，并且工作在不需要中断的场合。
在一般情况下，当定时器/计数器1用作串行口波特率发生器时，定时器/计数器0才设置为工作方式3。
此时常把定时器/计数器1设置为方式2，用作波特率发生器。
定时器/计数器0在方式3下的逻辑结构如下列图。
【例】设某用户系统中已使用了两个外部中断源，并置定时器T1工作在方式2，作串行口波特率发生器用。
现要求再增加一个外部中断源，并由引脚输出一个5kHz的方波。
fosc=12MHz。
（1）确定工作方式
T0方式3下，TL0作计数用，而TH0可用作8位的定时器，定时控制引脚输出5kHz的方波信号。
T1为方式2，定时。
TMOD是：
00100111B=27H
（2）计算初值
TL0初值:
FFH，TH0初值X0计算如下：
∵的方波频率为5kHz，故周期
T＝1/（5kHz）=0.2ms=200μs
∴用TH0定时100μs时，
X0＝256﹣100×12／12=156
〔3〕程序如下：
MOV TMOD，#27H ；T0为方式3，计数；T1为方式2，定时
MOV TL0，#0FFH ；置TL0计数初值
MOV TH0，#156 ；置TH0计数初值
MOV THl，#data ；data是根据波特率要求设置的常数（即初值）
MOV TLl，#data
MOV TCON，#55H ；外中断0，外中断1边沿触发，启动T0，T1
MOVIE，#9FH ；开放全部中断
TL0溢出中断服务程序（由000BH转来）
TL0INT：
MOVTL0，#0FFH ；TL0重赋初值（中断处理）
RETI
TH0溢出中断服务程序（由001BH转来）
TH0INT：
MOVTH0，#156 ；TH0重新装入初值
CPL P1.0 ；输出波形
RETI
定时器/计数器2
定时器/计数器2是一个16位定时器/计数器，是定时器或外部事件计数器。
定时器2有三种操作方式：
捕获方式、自动重装方式和波特速率发生器方式。
工作方式由T2CON的控制位选择。
1．定时器/计数器2控制存放器T2CON
T2CON可位寻址，地址为0C8H。
其各位定义如下：
位 序
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位标志
TF2
EXF2
RCLK
TCLK
EXEN2
TR2
C/
CP/
位地址
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