定时器/计数器阐述

AT89S51单片机有**两个16位**内部定时/计数器，记作T0、T1。

（AT89S52有3个定时/计数器，比AT89S51多了个T2。）

本质上，定时/计数器就是一个可以通过编程控制计数脉冲源、计数初值，并具有溢出标志和中断响应机制的**硬件加法计数器**。

定时/计数器在计数值**溢出时置位一个标志位TF**，可以供中断或者查询使用。

定时/计数器的计数脉冲源可以通过编程进行设置，从而起到**定时或者计数**的作用。

定时/计数器的结构

定时/计数器为16位硬件加法计数器，由高8位TH和低8位TL两个计数寄存器组成。

定时/计数器具有可选的两个计数脉冲源：

1、外部输入脉冲

2、内部机器周期脉冲

• 定时器模式

加法计数器对**内部机器周期**进行计数。

机器周期**T**已知

通过设置计数值**N确定定时时间t**。

t=NxT

• 计数器模式

加法计数器对**外部输入脉冲**进行计数，实现计数或频率测量功能。

外部计数脉冲由T0（P3.4）或T1（P3.5）引脚输入到计数器。计数器在检测到**外部输入脉冲下降沿时计数值加1，由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此可以计数的外部脉冲最高频率为fosc/24**。

例：晶振频率12MHz时，最高外部计数频率500KHz。
12MHz / 24 = 500KHz

• 定时/计数器具有两个设置寄存器：

TMOD**，确定工作方式和功能；
**TCON，控制T0、T1的启停，且包含溢出标志。

定时/计数器有关的SFR

定时/计数器0计数值寄存器（16位）：

共16位，分为高8位和低8位进行存储；
根据工作方式的不同可以使用其中的13位、8位、16位；
计数值范围根据使用位数而发生变化；
只能加法计数；
用户在编程时可以向TH和TL写入定时/计数器的计数初始值，在启动定时/计数器后，定时/计数器将从设置的初始值开始加法计数。
📌当计数到最大值时，产生溢出标志。

• TMOD（T/C方式控制寄存器） SFR地址：0x89

GATE：门控信号
1 – T/C启动要求TR和INT同时为‘1’；
0 – T/C启动仅受TR控制

C/T：计数器/定时器选择位
0 – 定时器模式；内部时钟
1 – 计数器模式；外部脉冲

M1和M0：T/C工作方式选择
可以选择工作方式0、1、2、3。

• TCON（T/C控制寄存器） SFR地址：0x88

TR0：T/C0启动控制位；
TF0：T/C0溢出标志位，用于中断响应；
TR1：T/C1启动控制位；
TF1：T/C1溢出标志位，用于中断响应；

TR：1--启动计数；0--停止计数；

TF：计数值溢出时由硬件置1；CPU转入中断响应程
序时由硬件自动清零，也可以软件清零。

定时/计数器的工作方式

8051单片机的定时/计数器具有**四种**工作方式，可以使用TMOD中的M1和M0进行选择：

M1M0方式功 能

0	0	0	13位定时器/计数器
0	1	1	16位定时器/计数器
1	0	2	自动重载的8位定时器/计数器
1	1	3	仅适用于T0，两个8位定时器/计数器

工作方式0（定时/计数器0和1均可）

方式0为**13位**计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。

工作方式1 （定时/计数器0和1均可）

方式1的计数位数是**16位**，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了16位加1计数器 。

工作方式2 （定时/计数器0和1均可）

方式2为自动重装初值的8位计数方式。

🎯**工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。 **

定时器时间的设置（定时期初值的计算）

在内部定时方式下， T0、T1对内部机器周期计数，若fosc=6MHz，一个机器周期为12/fosc=2us,所以
✔ 方式0 13位定时器最大定时间隔=2^13×2us=16.384ms
✔ 方式1 16位定时器最大定时间隔=2^16×2us=131.072ms
✔ 方式2 8位定时器最大定时间隔 =2^8 ×2us=512us

例：若使T0工作在方式0，要求定时1ms，求计数初值。设计数初值为x，则有：
(2^13－x)×2us= 1000us
x = 2^13－500 = 0x1E0C
因此，TH，TL可置 8192－500
TH0 = 0xF0;TL0 = 0x0C;

工作方式3（仅适用于定时/计数器0）

方式3只适用于T/C0。当方式3时，TH0和TL0成为两个独立的计数器。 此时，TL0可用作定时/计数器，占用TR0和TF0；TH0只能用作定时器，占用TR1和TF1；T/C1仍可用于方式0、1、2，但不能使用中断。

📡只有在T/C1被串口占用时，T/C0才使用方式3

定时/计数器的使用

定时器／计数器的初始化及其步骤

使用8051的T0、T1前，应对它进行编程初始化，主要是对TCON和TMOD编程；计算和装载计数初值（TH、TL）。

一般完成以下几个步骤：
○确定定时/计数器的工作方式（编程TMOD寄存器）；
○计算计数初始值，并赋予TH、TL；
○如果在中断方式工作，需使能中断；
○启动定时器／计数器（编程TR0或TR1位）。

数码管显示实验

• “实现数值0～65535的变化显示”

问题：如何使数值变化的速度减慢？（如每隔1秒数值加1）

一般方法（延时函数）

void main(void) { unsigned char i,j; unsigned int uiTemp = 0;while(1) { convert(uiTemp); for(i=0;i<6;i++) { P2=LED_seg[i]; //送段码 P0=LED_bit[i]; //送位码 delay1ms(5); //5ms延迟 } j ++;if ( j == 33 ) //约1秒{ uiTemp++;j = 0;}} }

• 定时/计数器方法

实现数值0～65535的变化显示，每隔50ms数值加1。( 设晶振频率为12MHz)

#include < reg51.h>unsigned int gluiTemp ; void Timer0( ) interrupt 1 using 1 {TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;gluiTemp ++ ； } void main(void) { unsigned char i,j; gluiTemp = 0;TMOD = 0x01;TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;ET0 = 1;EA = 1;TR0 = 1;while(1) { convert(gluiTemp); for(i=0;i<6;i++) { P2=LED_seg[i]; //送段码 P0=LED_bit[i]; //送位码 delay1ms(5); //5ms延迟 P0=0;} } }

实现数值0～65535的变化显示，每隔1s数值加1。( 设晶振频率为12MHz)

#include < reg51.h> unsigned char glucCounter ;//定义一个全局变量，实现计数功能 unsigned int gluiTemp ; void Timer0( ) interrupt 1 using 1 {TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;glucCounter ++ ;if ( glucCounter == 20 ){gluiTemp ++ ；glucCounter = 0;} } void main(void) { unsigned char i,j; gluiTemp = 0;glucCounter = 0;TMOD = 0x01;TH = (65536 – 50000) / 256;TL = (65536 – 50000) % 256;ET0 = 1;EA = 1;TR0 = 1;while(1) { convert(gluiTemp); for(i=0;i<6;i++) { P2=LED_seg[i]; //送段码 P0=LED_bit[i]; //送位码 delay1ms(5); //5ms延迟 P0=0;} } }

单片机输出(1)

例1：设晶振频率fosc=6MHz，要求在P2.0脚上输出周期为2ms的方波。

解：采用定时器T0的方式1进行编程

思路：采用定时间隔1ms，每次时间到P2.0取反并且启动下一次定时，从而实现2ms周期的方波。
定时所需计数次数n=1000us／2us＝500

由于计数器递增计数，为得到500个计数之后的定时器溢出，必须给定时器置初值65536－500。

中断方式

#include <reg51.h> sbit P2_0=P2^0; void T0_ISR() interrupt 1 using 1 //T0中断服务程序入口 { TH0= （65536－500）/ 256; //计数初值重载TL0=（65536－500）％ 256; P2_0=!P2_0; //P2.0取反 } void main(void) { TMOD=0x01; //T0工作在定时器方式lTH0=（65536－500）/256; //计数初值TL0=（65536－500）％256; ET0=1; EA=1; //中断使能TR0=1; //启动T0while(1); }

但是这里精度还有待考究

中断方式

#include <reg51.h> sbit P2_0=P2^0; void main(void) { TMOD=0x01; //T0工作在定时器方式lTH0= （65536－500）/256; //计数初值TL0=（65536－500）％256; TR0=1; //启动T0while(1){TH0= （65536－500）/256; //计数初值TL0=（65536－500）％256; /*查询TF0是否为‘1’，如果为‘1’则说明溢出（定时时间到）*/while (!TF0);P2_0 = ! P2_0;TF0 = 0;} }

单片机输出(2)

例2：设单片机fosc=6MHz，要求在P2.0引脚上输出周期为2ms，占空比为75％的矩形波。在例2基础上应作何修改？

解：采用定时器T0的方式1进行编程

思路：采用定时间隔0.5ms，并设置一个全局变量i对定时器的中断次数进行计数，小于等于3时输出高电平，等于4时输出低电平，以此循环。

#include "reg51.h" sbit P1_0=P1^0; unsigned char i; void TIMER0_ISR (void) interrupt 1 { TH0=(65536-250)/256;TL0=(65536- 250)%256;i++;if(i = = 3) { P1_0=0; }if(I = = 4) { P1_0=1; i=0; } } void main (void) { TMOD=0x01;TH0=(65536- 250)/256;TL0=(65536- 250)%256;ET0=1; EA=1;TR0=1;i = 0;P1_0 = 1;while (1) { ; } }

小思考

如果周期2ms占空比要求是35%，可以采用采用定时间隔0.5ms吗？

思路：高电平持续时间35%，低电平持续时间65%，应考虑取其公约数。一般取最大公约数。

所以可取时间间隔为0.1ms。

高电平持续7个定时间隔，低电平持续13个时间间隔。

单片机输出(3)

例3：设单片机fosc=6MHz，要求在P2.0引脚上输出周期为2ms，占空比为65％的矩形波。在例2基础上应作何修改？

#include "reg51.h" sbit P1_0=P1^0; unsigned char i; void TIMER0_ISR (void) interrupt 1 { TH0=(65536-50)/256;TL0=(65536- 50)%256;i++;if(i = = 7) { P1_0=0; }if(I = = 20) { P1_0=1; i=0; } } void main (void) { TMOD=0x01;TH0=(65536- 50)/256;TL0=(65536- 50)%256;ET0=1; EA=1;TR0=1;i = 0;P1_0 = 1;while (1) { ; } }

单片机输出(4)

例4：设晶振频率fosc=6MHz，要求在P2.0脚上输出周期为2s的方波。

长定时的实现

思路：定时间隔为1秒，使用T0无法直接得到1秒的定时。因此，需要使用多次定时复合的方法来得到较长时间的定时。

方法一 使用两个定时/计数器实现1秒定时：

T0工作在定时方式1，定时100ms，从而控制P1.0输出周期为200ms的方波；将这个方波输入到T1，T1工作在计数方式2，计数5次后溢出，控制P2.0反向，从而实现周期为2秒的方波输出。

#include <reg51.h> sbit P1_0 = P1^0; sbit P1_7 = P1^7; void Timer0( ) interrupt 1 using 1 {TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;P1_0 = ! P1_0; } void Timer1( ) interrupt 3 using 2 {P1_7 = ! P1_7; } void main( ) {P1_7 = 0;P1_0 = 1;TMOD = 0x61;TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;TH1 = 256 – 5 ;TL1 = 256 – 5;IP = 0x08;EA = 1;ET0 = 1;ET1 = 1;TR0 = 1;TR1 = 1;while(1) { ; } }

方法二 仅使用一个定时/计数器实现

使用方法一时需要使用两个定时器和两个IO引脚，资源消耗比较多。如何使用较少的资源实现同样的定时功能

#include < reg51.h> sbit WAVE = P1^7; unsigned char glucCounter; void Timer0( ) interrupt 1 using 1 {TH0 = (65536 – 50000) / 256;//设定初值，100ms定时TL0 = (65536 – 50000) % 256;glucCounter ++ ;//定义一个全局变量，实现计数功能if ( glucCounter == 10 ){WAVE = ! WAVE;glucCounter = 0;} } void main( ) {WAVE = 0;TMOD = 0x01;TH0 = (65536 – 50000) / 256;TL0 = (65536 – 50000) % 256;EA = 1;ET0 = 1;TR0 = 1;glucCounter = 0;while(1) { ; } }

8051 定时计数器工程应用

设计要求

航标灯控制(工程设计)

2位拨码开关：灯质设定(频率与占空比)

光敏电阻：实现光照采集(光照强，电阻小；光照弱，电阻大)

灯驱动：发光二极管采用12V供电，要实验单片机驱动电路设计，三极管驱动

电路仿真图：

软件程序

这里把相关函数先封装起来了，具体程序代码如下所示：

main.c

#include <reg51.h> #include "timer.h"/*******变量类型宏定义*******/ #define uchar unsigned char #define uint unsigned int/*******引用结构变量*******/ extern struct IALA IALA4[4]; extern struct Turn Counter50ms;/*******IO口定义*******/ sbit D=P0^0; //灯输出控制，高电平有效 sbit OPCON=P1^2; //光照检测，高电平(亮)/*******定时器0初始化*******/ void Timer0Init() {TMOD=(TMOD&0xf0)|0x01;//定时器0 方式1TR0=1; //开启定时器T0TH0=(65535-COUNT_50MS)/256;//设定定时器初始值（高8位）TL0=(65535-COUNT_50MS)%256;//设定定时器初始值（低8位）TF0=0; //中断标志位清零ET0=1; //允许定时器0中断EA=1; //打开总中断PT0=0; //中断优先级设置 }/*******主函数*******/ void main(void) {uchar key,pre_key=0,i;uint sum;Timer0Init(); //定时器0初始化 D=0; //LED控制端初始化while(1){key=key_scan(); //获取拨码开关对应状态if(key!=pre_key)//拨码开关状态改变{sum=0; //变量初始化for(i=0;i<6;i++){sum=sum+IALA4[key].gcd*IALA4[key].state[i];//结构体变量赋值且运算赋值给sumCounter50ms.state[i]=sum; //确定定时时间}}pre_key=key;} } void T0_ISR(void) interrupt 1 //中断服务函数 {static uint i=0; //定义静态变量iuchar j;TH0=(65535-COUNT_50MS)/256; //重新赋初值TL0=(65535-COUNT_50MS)%256;if(OPCON==0) //如果是黑夜，对应灯质状态{for(j=0; j<2; j++) //循环闪烁{if(i==Counter50ms.state[2*j]){D=D_CLOSE;}if(i==Counter50ms.state[2*j+1]){D=D_OPEN;}}if(i==Counter50ms.state[4]) {D=D_CLOSE;}if(i>=Counter50ms.state[5]){D=D_OPEN;i=0;}i++;}else{//白天熄灯D=D_CLOSE;i=0;} }

timer.c

#include <reg51.h> #include "timer.h"sbit D=P0^0; //灯输出控制，高电平有效 sbit OPCON=P1^2; //光照检测，高电平(亮)//结构体全局变量定义,const：常数 const struct IALA IALA4[4]={ //NUM gcd ON1 OFF1 ON2 OFF2 ON3 OFF3{0,0,0,0,0,0,0,0},//全亮{1,10,1,3,0,0,0,0},{2,10,1,1,1,7,0,0},{3,10,1,2,1,2,1,5}};//结构体全局变量定义 struct Turn Counter50ms; unsigned char key_scan(void) //拨码开关状态检测 {unsigned char key;key=0;if(P1&0x01)key=key|0x01;if(P1&0x02)key=key|0x02;return(key); }

timer.h

#ifndef _TIMER_H_ #define _TIMER_H_ #define COUNT_50MS 500 //50ms gcd:50ms的倍数 #define D_OPEN 1 //开灯 #define D_CLOSE 0 //关灯//结构体类型声明1 struct IALA {unsigned char num; //拨码开关状态unsigned char gcd; //各时间间隔最大公约数unsigned char state[6];//无符号字符型时间常数 }; //结构体类型声明2 struct Turn {unsigned int state[6]; }; unsigned char key_scan(void); //函数声明#endif

总结

以上是生活随笔为你收集整理的51单片机开发入门（5）-定时器/计数器的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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