第6章 单片机的定时器/计数器

6.1 定时/计数器的结构与工作原理

6.2 定时器的控制

6.3 定时/计数器的工作方式

6.4 定时/计数器的编程和应用

6.1 定时/计数器的结构与工作原理

6.1.1 定时/计数器的基本原理

纯软件定时/计数方法：

定时——空循环预定周次，等待预定时间

计数——读取I/O口电平，统计变化次数

基本思路：由CPU统计状态变化次数，待预定结果出现后结束统计。

存在问题：占用过多CPU机时

单片机软硬件联合定时/计数方法：

定时器的本质是计数器(对时钟脉冲计数)，计数器则是对外来脉冲计数.

定时器基本工作原理：

计数器基本工作原理：

6.1.2 定时/计数器的结构

6.2 定时器/计数器的控制

T0有4种工作方式，T1有3种工作方式，每种工作方式都有定时和计数2种方式，故共有14种组合关系。

6.3 定时/计数器的工作方式

实例1 设单片机的fosc=12MHz，采用T1定时方式1在P2.0脚上输出周期为2ms的方波。

1. 查询方式

#include <reg51.h>

sbit P2_0 = P2^0;

main () {

   TMOD = 0x10;          //设置T1定时方式1(0001 0000B)

   TR1=1;                //启动T0

   for(;;){

      TH1 = 0xfc;      //装载计数初值

      TL1 = 0x18;

      do{ } while(!TF1); //等待TF1溢出

      P2_0 =!P2_0;       //定时时间到P2.0反相

      TF1 = 0;           //TF1标志清0

   }

}

使用定时/计数器的步骤小结

  （1）设置TMOD——确定定时/计数器的工作状态

使用T0还是T1?

采用定时模式还是计数模式？

采用工作方式0、方式1、方式2、方式3？

强调：TMOD的设置只能以字节形式给出 

（2）计算计数初值——产生期望的定时/定数间隔

定时计数初值 a = 216- t×fosc/12

                          （t ≤65536 ms, fosc=12MHz时）

定数计数初值 a = 216- N 

            （N≤65536, 脉冲频率≤0.5MHz，fosc=12MHz时）

装载计数初值:

THx =  a  / 256         TLx =  a  / % 256

3）确定采用何种方式处理溢出结果

若是中断方式→中断初始化设置和中断服务程序：

若是查询方式——采用条件判断语句

4）启动定时器：

      TR0 = 1 或 TR1= 1

5）进行定时或计数结束后的其它工作

6）为下次定时/计数做准备（清TFx标志+重装载计数初值）

      若是中断方式，则无需软件清TFx标志位；

      若是查询方式，需要软件清除TFx标志位。

2. 方式2

实例2 采用T0定时方式2在P2.0口输出周期为0.5ms的方波(设fosc=12MHz)。

分析：计数初值TL0= ((256-250)*12/12)%256 = 0x06，

            TMOD = 0x02

实例3  将第4章实例6 “计数显示器”采用的按键查询法，改为T0计数方式2 + 中断法，实现原有功能。

【解】电路改进：将按键BUT由P3.7引脚改为T0引脚（P3.4）。

编程分析：将T0设置为计数器方式2，设法使其在一个外部脉冲到来时就能溢出（即计数溢出周次为1）产生中断请求。

初始化：

TMOD = 0000 0110B = 0x06（T0计数方式2）

a = 2 8 – 1 = 255 = 0xff（计数初值）

ET0 = EA = 1（T0开中断）

实例3源程序：

(3)工作方式0

使用13位的定时/计数器（THx7-0+TLx4-0）

实例4  计算用T0方式0定时5ms的计数初值a（设fosc=12MHz）

解：计数初值a=213-5000×12/12=3192= 1100 0111 1000B

        由于方式0的TL0高3位未用（一般填0） ，因此

        a= 0110 0011 0001 1000 = 6318H

结果：TH0 = 0x63;    TL0 = 0x18;

方式0与方式1的比较

（4）方式3（仅T0有此方式）

6.4 定时/计数器的编程和应用

使用方法：

实例5  由P3.4口输入一个低频窄脉冲信号。当该信号出现负跳变时，由P3.0口输出宽度为500μs的同步脉冲，如此往复。要求据此设计一个波形展宽程序（fosc= 6MHz）。

实例5源程序

实例6源程序

实例7源程序

编程分析：

（1）根据定时/计数器工作原理，当GATE=TR0=1时，允许       引脚脉冲控制定时器的启停，即         =1可启动定时器，      =0可关闭定时器。

测量未知脉冲宽度的思路是：利用查询方式找到①点的出现时刻→利用        信号的上升沿在②点启动T0定时方式1→利用         信号的下降沿在③点中止T0定时→取出反映了脉冲宽度的T0计数值。

（2）在C51中进行内存储器操作的方法是，定义指针变量并赋地址值→按指针变量对数据进行读/写操作。

（3）十六进制数转BCD码的方法是：从最低位开始进行模10计算→删去最末位（相当于整除10）→继续模10计算，直至整除10的结果为0。

实例8 源程序

实例8小结

1、测量未知脉冲宽度的方法——利用INTx引脚接入待测脉冲→设置Tx定时方式→ THx和TLx清零→利用查询语句辅助计时→用Tx计数值计算脉宽值；

2、C51中进行存储器操作的方法——定义指针变量并赋地址值→按指针变量对数据进行读写操作；

3、任意位数BCD码的拆解方法——从最低位开始反复进行模10计算→ 取模后删去最低位(整除10)→直至整除10的结果为0 ；

4、在Proteus中进行C51调试的方法——改变keil 的输出设置→形成omf格式编译文件→在Proteus中加载omf文件→利用类似汇编调试方法进行调试。

本章小结