考点2 定时器计数器的工作方式《单片机原理与应用》四川省（对口招生）电子信息类 知识点讲解

四川省（电子信息大类）对口招生《单片机原理与应用》 复习讲义 模块 6 定时/计数器及串行通信 考点二 定时器/计数器的工作方式 【考纲要求】 掌握定时器/计数器的4种工作方式、原理以及初始化程序识读和编写。 【知识网络】 【知识和技能要点】 1、 定时器/计数器工作方式 定时器/计数器T0有4种工作方式(方式0、1、2,3),定时器/计数器T1有3种工作方式(方式0、1、2） 1.方式0： 当TMOD中的M1M0为00时，定时器/计数器工作于方式0 方式0为13位的计数器，由TL1的低5位和TH1的8位所构成。TL1低5位溢出向TH1进位，TH1计数溢出置位TCON中的溢出标志位TF1。 （1）工作原理 当GATE=0时，或门输出1，引脚INTO的输人信号不起作用，同时将与门打开，并由TR0的状态决定与门的输出。若TR0=1，则与门输出为1，接通控制开关，并启动TO工作，T0在初值的基础上做加法计数，直至溢出。溢出时，TFO置1，并申请中断。若TRO=0，则切断控制开关，TO停止工作。 当GATE=1时，与门的输出是否为1要由INTO和TR0共同决定。当INTO和TRO同时为1时，与门输出为1，接通控制开关，T0开始工作;INTO和TRO中有一个为0时，与门输出为0，控制开关被切断，TO停止工作。该种方式可以用来测量外部INT0引脚上正脉冲宽度。 （2） 定时器/计数器初值计算 当用作定时器时，对机器周期进行计数，从而实现定时功能，其定时时间 T=(213-初值)×机器周期 机器周期=时钟周期×12 将其初始值转换为二进制，将其低5位二进制数送人TL0，高8位二进制数送人THO。当用作计数器时，外部计数脉冲由引脚T0输人，每输入1个下降沿，计数值加1。设计数初值为N，则计数值 M=213-N(计数初值)=8192-N 则计数初值为 N=213-M=8192-M 2.方式1 当M1MO为01时，定时器/计数器工作于方式1，原理和操作方法与方式0基本相同。 方式1的计数位数是16位，由THO作为高8位，TLO作为低8位。工作原理与方式0相似。定时器/计数器初值计算当用作定时器时，定时时间T=(216-初值)×机器周期 机器周期将初值转换为二进制数，低8位送TL0，高8位送THO。当用作计数器时，计数值M为M=216-N(计数初值)=65536-N 则计数初值为 N=216-M=65536-M 3.方式2 当MIMO为10时，定时器/计数器工作于方式2，方式2为自动重装初值的8位计数方式。 （1）工作原理 方式2是8位计数方式，因此，其初值只需要一个寄存器装人，此时TH0和TL0是两个不同任务的寄存器，TL0进行8位计数操作，TH0作为定时器/计数器初值的缓冲器。初始化时TH0和TL0被赋予相同的初值，TL0计数溢出，使TFO置1，同时将TH0中所保存的初值装入TL0中，计数重新开始，从而完成自动重装初值的过程。 （2）定时器/计数器初值计算 当用作定时器时，定时时间T为T=(28-初值)×机器周期 当用作计数器时，计数值M=28-N(计数初值)=256-N 则计数初值为N=28-M=256-M 4.方式3 方式3只适用于定时器/计数器TO，TH0和TL0被分为两个独立的8位定时器/计数器，而T0处于方式3时相当于TR0=0，停止计数。方式3原理如图所示。 （1） 工作原理 TL0作为定时器/计数器:方式3中，TL0可以作为定时器或计数器使用，占用TO的全部资源(使用TO的所有控制位:GATE，C/T，TRO，TFO和INTO)，其控制过程与TO在方式0和方式1时的过程相同。 （2）TH0作为定时器 方式3中，TH0固定为定时方式(不能进行外部计数)。由于TO的所有资源已被TL0占用，TH0工作时借用T1的控制位TR1和TF1，THO的启动和停止受TR1控制，TH0的溢出将置位TF1。 二、定时器的最大定时值 MCS-51系列单片机定时器的长度有8位、13位、16位三种情况，设晶振频率为6MHz和12MHz，三种情况下定时器最大定时值见下表。 定时器的工作方式（总结） 方式0：13位定时计数器，注意：TLx的低5位和THx共同组成 方式1：16位定时计数器 方式2：自动重装入的8位定时计数器，溢出后TFx=1，同时由THx→TLx 方式3：T0成为两个独立的8位计数器，TL0作为定时计数器； TH0仅作定时器用，TL0的控制用原T0的，TH0占用原T1的控制位TR1和TF1，同时占用定时器T1的中断源。此时，T1可工作于方式0～2，溢出时送串行口，经常作为串行口波特率发生器。 3、 定时/计数器的输入信号 1.工作于定时器方式：对内部时钟信号计数，内部时钟信号的频率为时钟振荡频率的1/12，即每个机器周期计数值加1。 2.定时/计数器的输入信号 ①工作于计数器方式：当定时/计数器用作计数器时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即下跳变）时，计数器的值增1 ②理想的计数器输入信号：脉冲信号的高、低电平至少要各保持一个机器周期以上，确保电平在变化之前能被采样一次。 四、定时器/计数器的编程 1.初始化 ①根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制字，以设定定时器的工作方式； ②根据需要给TH和TL选送初值，以确定需要的定时时间或计数的初值； ③根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级； ④给TCON送命令字以启动或禁止定时/计数器的运 行。 2.编程方式 ①采用查询方式：程序一直检测TF0（TF1)，若TF0＝1(TF1=1)，说明定时时间到或计满数，需要软件清除溢出标志位TFx。 ②采用中断方式：程序初始化时，设置定时器溢出中断允许后，内部硬件自动检测到TF0=1(TF1=1)时，自动响应中断，进入中断服务程序。由硬件自动清除TFx。 【练习题】 1、 填空题 1.定时时间与定时器的       ，         及       有关。 2.MCS-51的定时器/计数器作计数器时计数脉冲由外部信号通过引脚     和      提 供。 3.MCS-51的定时器/计数器T0的门控信号GATE设置为1时，只有      引脚为高电平且由软件使       置1时，才能启动定时器/计数器T0工作。 4.当T0为方式     ，T1为方式     的时候，8051单片机的定时器可提供3个8位定时器/ 计数器。 5.当定时器T0工作在方式3时，要占用定时器T1的      和      两个控制位。 6.在定时器T0工作方式3下，TH0溢出时，     标志将被硬件置1去请求中断。 7.在定时器T0工作方式3下，欲使TH0停止工作，应执行一条        的指令。 8.使用定时器/计数器1设置串行通信的波特率时，应把定时器/计数器1设定作方式         ，即                方式。 9.在定时器工作方式1下，计数器的宽度为16位，如果系统晶振频率为6MHz，则最大定时时间为          ，若系统晶振频率为12MHz，则最大定时时间为         。 二、选择题 1.下列指令判断若定时器T0计满数就转LP的是（    ）。 A.JB T0,LP   B.JNB TF0,LP   C.JNB TR0， LP    D.JB  TF0,LP    2.下列指令判断若定时器T0未计满数就原地等待的是（    ）。 A.JB T0,$     B.JNB TF0,$     C.JNB TR0，$      D.JB  TF0,$ 3.当CPU响应定时器T1的中断请求后，程序计数器PC的内容是（   ）。 A.0003H      B.000BH       C.0013H        D.001BH 4.用8031的定时器T0作计数方式，用模式1（16位），则工作方式控制字为（    ）。 A.01H       B.02H        C.04H         D.05H 5.用8031的定时器T0作定时方式，用模式2，则工作方式控制字为（    ）。 A.01H       B.02H        C.04H          D.05H 6.8031的定时器T0作定时方式，用模式1（16位计数器）则应用指令（    ）初始化编程。 A.MOV   TMOD ，#01H             B.MOV   TMOD ，01H C.MOV   TMOD ，#05H             D.MOV   TCON ，#01H 7.用定时器T1方式1计数，要求每计满10次产生溢出标志，则TH1.TL1的初始值是（    ）。 A.FFH.F6H    B.F6H.F6H      C.F0H .F0H     D.FFH.F0H 8.启动定时器0开始定时的指令是（    ）。 A.CLR TR0    B.CLR TR1      C.SETB TR0     D.SETB TR1 9.MCS—51单片机的两个定时器作定时器使用时TMOD的D6或D2应分别为（    ）。 A.D6=0，D2=0       B.D6=1，D2= 0    C.D6=0，D2=1    D.D6=1，D2=1 10.MCS—51单片机的TMOD模式控制寄存器是一个专用寄存器，用于控制T1和T0的操作模式及工作方式，其中C/T表示的是（    ）。 A.门控位      B.操作模式控制位   C.功能选择位     D.启动位 11.8031单片机晶振频率fosc=12MHz，则一个机器周期为（    ）μS。 A.12       B.1       C.2       D.3 12.MCS—51单片机定时器溢出标志是（    ）。 A.TR1和TR0      B.IE1和IE 0           C.IT1和IT0       D.TF1和TF0 13.用定时器T1方式2计数，要求每计满100次，向CPU发出中断请求，TH1.TL1的初始值是（    ）。 A.9CH       B.20H      C.64H        D.A0H 14.MCS—51单片机定时器T1的溢出标志TF1，若计满数产生溢出时，如不用中断方式而用查询方式，则应（    ）。 A.由硬件清零      B.由软件清零        C.由软件置零      D.可不处理 15.MCS—51单片机定时器T0的溢出标志TF0，若计满数产生溢出时，其值为（    ）。 A.00H      B.FFH        C.1      D.计数值 16.MCS—51单片机定时器T0的溢出标志TF0，若计满数在CPU响应中断后（    ）。 A.由硬件清零      B.由软件清零        C.A和B都可以      D.随机状态 17.8051单片机计数初值的计算中，若设最大计数值为M，对于模式1下的M值为（    ）。 A.M=213=8192     B.M=28=256        C.M=24=16        D.M=216=65536     三、判断题 1.指令JNB TF0，LP的含义是：若定时器T0未计满数，就转LP。（   ） 2. 若置8031的定时器/计数器T1于定时模式，工作于方式2，则工作方式字为20H。（   ） 3. 若置8031的定时器/计数器T1于计数模式，工作于方式1，则工作方式字为50H。（   ） 4.当8031的定时器T0计满数变为0后，溢出标志位（TCON的TF0）也变为0。（   ） 5.对外部脉冲计数时，计数器对下降沿进行采样，要求高、低电平至少各保持一个机器周期。（ ） 6.初始化定时器时只需设置 TMOD 寄存器，不需要对 TCON 进行操作。（ ） 7.当 GATE=1 时，定时器启动还受外部引脚 INTx 控制，只有引脚为高电平时才能计数。（ ） 8.定时器溢出后，TFx 标志位会自动置 1，进入中断服务程序后必须由软件清零。（ ） 9.方式 0、1、2 既可以用于定时，也可以用于对外部事件计数。（ ） 10.若系统晶振为 12MHz，则定时器一个机器周期为 1μs，方式 1 最大定时时间为 65.536ms。（ ） 三、分析题 1.试归纳小结80C51定时/计数器4种工作方式的特点。 2.如何判断T0、T1定时/计数溢出？ 3. 如果采用的晶振的频率为3MHz，定时器/计数器工作在方式0 、1 、2下，其最大的定时时间各为多少？ 4．采用定时器/计数器T0对外部脉冲进行计数，每计数100个脉冲后，T0转为定时工作方式。定时1ms后，又转为计数工作方式，如此循环不止。假定AT89S51单片机的晶体振荡器的频率为5MHz，请使用方式1实现，要求编写程序。 【答案】 1、 填空题 1.工作方式 计数初值 振荡周期  2. P3.4 P3.5 3.INT0 TR0 4. 3 2 5.TR1 TF1 6.TF1 7.CLR   TR1 8.2 自动重新加载 9.131.072ms 65.536ms 二、选择题 1.D 2.B 3.D 4.D 5.B 6.A 7.A 8.C 9.A 10.C 11.B 12.D 13.A 14.B 15.C 16.A 17.D 三、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.√ 8.× 9.√ 10.√ 四、分析题 1.答：①方式0是13位计数器，最大计数值213=8192，计数范围比方式1小，计算定时初值比较麻烦，容易出错，与方 式1比较无任何优点。 ②方式1是16位计数器，最大计数值为216=65536，计数范围大，适用于定时范围较大的应用场合。 ③方式2是8位计数器，最大计数值是28=256，缺点是计数范围小，优点是定时初值可自动恢复，适用于需要重复定时， 而定时范围还不大的应用场合。 ④方式3是8位计数器，仅适用于T0，T1无方式3。T0方式3时，被拆成两个独立的8位计数器TH0、TL0：TL0使用T0原有的控制寄存 器组成一个8位的定时/计数器；TH0借用T1的TF1、TR1，只能对机内机周脉冲计数，组成另一个8位定时器。T0方式3时T1方式2作串行口波特率 发生器。 2.答：判断T0、T1定时/计数溢出的方法有两种： ①查询方式。不断查询T0、T1溢出标志TF0、TF1：TF0或TF1=0时，未溢出；TF0或TF1=1时，溢出。 ②中断方式。T0、T1定时/计数溢出时，在CPU、T0、T1中断开放前提下能自动产生中断。 3.答：方式0下，其最大的定时时间为32.768ms； 方式1下，其最大的定时时间为262.144ms； 方式2下，其最大的定时时间为1.024ms； 4.答：定时器/计数器T0在计数和定时工作完成后，均采用中断方式工作。除了第一次计数工作方式设置在主程序完成外，后面的定时或计数工作方式分别在中断程序完成，用一标志位识别下一轮定时器/计数器T0的工作方式。参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP IT0P MAIN: MOV TMOD,#06H ；定时器/计数器T0为计数方式2 MOV TL0,#156 ；计数100个脉冲的初值赋值 MOV TH0,#156 SETB GATE ；打开计数门 SETB TR0 ；启动T0，开始计数 SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 CLR F0 ；设置下一轮为定时方式的标志位 WAIT: AJMP WAIT IT0P: CLR EA ；CPU关中断 JB F0,COUNT ；F0=1，转计数方式设置 MOV TMOD,#00H ；定时器/计数器T0为定时方式0 MOV TH0,#0FEH ；定时1ms初值赋值 MOV TL0,#0CH SETB EA RETI COUNT: MOV TMOD,#06H MOV TL0,#156 SETB EA RETI 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $