第六章
MCS-51内部定时器 /计数器
MCS-51单片机内部有带有二进制 16位定时器 /
计数器
8031/8051/8751（ T0,T1）
8032/8052/8752（ T0,T1,T2）
①可独立工作于定时或计数
②加 1计数，计数初值程序设定
③启动计数后与 CPU并行工作
④ 计数满后，自动回 0，并产生溢出中断请求
1.定时 /计数器的内部结构及工作原理
16位加 1计数器两个 8位的 SFR（ TH0和 TL0）
端口地址（ 8CH,8AH）
16位加 1计数器复位后初始值为 0000H，用来存放定时或计数的初值，初值可根据需要设定。
每来一个计数脉冲，计数器加 1，加满后（ 0000H），将产生一个溢出脉冲，使标志位 TF0置,1”，该标志位可产生一个中断请求，也可供 CPU查询。
① 定时（ C/T=0），计数脉冲来自于系统的主时钟 fosc，经
12分频后（ 1个机器周期），做计数器的计数脉冲。
②计数（ C/T＝ 1），计数脉冲来自于 T0的外部引脚，检测到负跳变，加 1计数，计数频率不能高于 fosc /24 。
TR0 启动控制位
GATE 门控设置位
GATE =0,TR0＝ 1时，启动计数器计数当 GATE=1时,T0（或 T1）可工作于门控工作方式，可测量正方波宽度，被测方波信号由 INT0 引脚输入。
2,定时器／计数器的控制定时器／计数器可编程的部件，工作之前必须初始化 。
1） 工作方式寄存器 TMOD（ 89H）
TMOD控制 T0和 T1的工作方式高四位为 T1的方式控制字段低四位为 T0的方式控制字段
M1和 M0（工作方式选择位）
C／ T 计数／定时方式选择位
C／ T＝ 0，定时方式，对机器周期计数
C／ T＝ 1，计数方式，对来自 T0或 T1引脚的外来脉冲计数
GATE 门控设置位
GATE＝ 0，禁止门控工作方式
GATE＝ 1，允许门控工作方式门控方式时,TR0置 1，具备启动定时器的条件,INT0引脚出现 0→1 的跳变，即可自动启动计数器计数，当引脚出现 1→0 的跳变，自动停止计数器计数，计数值就是被测信号的宽度，计数器应工作于定时方式。
2) 控制寄存器 TCON（ 88H）
TCON 控制定时器的启动、停止以及定时器的溢出和中断情况
TF0（或 TF1）：计数器满溢出标志位。
当 TF＝ 1时，表示计数器已满（ 0000H）
当工作于查询方式时，由指令将该位清 0
当工作于中断方式时,CPU响应中断时,由硬件自动清零
TR0（或 TRl）：计数器启停控制位，
TR＝ 1，启动计数
TR＝ 0，停止计数
IE0（或 IEl）：外部中断申请标志位，
IE=1,有中断请求
IE=0，无中断请求
IT0 （或 ITl）：外部中断申请信号的触发方式选择位
IT=1,负边沿触发
IT=0，低电平触发
3 定时 /计数器的工作方式
(1)、工作方式 0
16位的计数器 (TH和 TL)只用了 13位构成 13位定时器／计数器。 TH 高 8位,TL低 5位,TL高 3位未用，当 TL
的低 5位计满时，向 TH进位，而 TH溢出后对溢出标志位 TF置 1。再次计数须装初值。
(2)、工作方式 1
16位的计数器 (TH和 TL),TH 高 8位,TL低 8位,工作情况与方式 0相同，最大计数值是方式 0的 8倍。
例,设单片机主时钟 fosc=12MHz,T0工作于定时方式 1，定时时间 2ms，请编出初始化程序：
①计数器初值：
Tc＝ 216－ 2ms/1us=63536=F830H
② 设置工作方式控制字
TMOD=00000001B=01H
③ 初始化程序：
MOV TMOD,#01H ；送控制字
MOV TH0,#0F8H ；送初值高 8位
MOV TL0,#30H ；送初值低 8位
SETB TR0 ；启动定时器
(3)、工作方式 2
重复置初值的 8位计数器，初值自动装载方式。
将 16位计数器拆成 2个 8位计数器，利用 TL做 8位加
1计数器，计满后，将产生一个溢出脉冲，在该脉冲的作用下，可自动将 TH的初值装入 TL中，使 TL
可连续计数，周而复始。
(4)、工作方式 3
方式 3只适用于 T0,T0被拆成两个相互独立的 8位计数器,TL0使用 T0的原有资源，可工作于定时或计数。而 TH0则使用 T1的 TF1位和 TR1位，只能工作于定时方式，方式 3时，可额外增加 1个 8位定时器。
4 定时 /计数器的应用举例例 应用定时器 T0产生 1ms定时，并使 P1.0输出周期为 2ms的方波，已知晶振频率为 6MHz，用查询方式编写程序。
计数初值 X：
（ 213－ X） × 12× （ 1/6） × 10－ 6＝ 1× 10－ 3
得 X＝ 7692
13位二进制表示为 X＝ 1111000001100B
TH0=0F0H（高 8位）
TL0＝ 0CH（低 5位）
查询 TF0状态
ORG 2000H
MOV TMOD,#00H
MOV TL0,#0CH
MOV TH0,#0F0H
SETB TR0
LOOP:JBC TF0,PE
AJMP LOOP
PE,MOV TL0,#0CH
MOV TH0,#0F0
CPL P1.0
AJMP LOOP
END
例 设 8031时钟频率 ΦCLK为 12MHz，请编出利用定时器 /计数器 T0在 P1.0引脚上输出 2秒的方波程序。
方式 0 Tmax=213× 1us=8.192ms
方式 1 Tmax=216× 1us=65.536ms
方式 2 Tmax=28× 1us=0.256ms
① 主程序
T0的定时初值为：
Tc＝ 216－ 50ms/1μs=15536=3CB0H
ORG 0000H
LJMP START
ORG 1000H
START,MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
MOV IE,#82H
SETB TR0
MOV R0,#14H
LOOP,SJMP $
② 中断服务程序
ORG 000BH
AJMP BRT0
ORG 0080H
BRT0,DJNZ R0,NEXT
CPL P1.0
MOV R0,#14H
NEXT,MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
RET1
END
例 用定时器 T1，采用工作方式 2，计数，要求每计满 156次，将 P1.7取反。
计数初值,X＝ 28－ 156＝ 100＝ 64H
TH1=TL1=64H,TMOD=60H（计数方式 2）
ORG 2000H
MOV TMOD,#60H
MOV TH1,#64H
MOV TL1,#64H
SETB TR1
LOOP:JBC TF1,REP
SJMP LOOP
REP,CPL P1.7
SJMP LOOP
1),借用定时器 /计数器溢出中断扩展扩展方法采用 8259A扩展借用定时器 /计数器溢出中断扩展使用硬件申请软件查询扩展中断原理：外部中断请求信号从 MCS-
51T0或 T1引脚进入,TC0或 TC1 （ 16
位） 由全,1” → 全,0”时，向 CPU发出溢出中断请求。
×
√
√
5.中断源的扩展方法：
使借用的定时器工作在方式 2外部计数方式（即 8位自动装载方法）
将借用的定时器的计数初值定为 FFFFH（满量程）
将借用的定时器的计数输入端 T0（ P3.4） 或 T1（ P3.5）
作为扩展外部中断源的中断请求输入线
在借用的定时器中断入口地址 000BH（或 001BH） 处存放一条转移指令注意：
T0,T1引脚线应作为扩展外部中断请求输入线
主程序初始化还应包括对定时器 /计数器的初始化例,写出定时器 /计数器 TC0中断源用作外部中断源的初始化程序分析,TC0设定为工作方式 2
计数初值（ TH0） =（ TL0） =0FFH
CPU开中断允许 TC0中断，启动 TC0工作程序,ORG 2000H
MOV TMOD,#06H ； TC0工作方式设定
MOV TL0,#0FFH ；设定 TC0计数初值
MOV TH0,#0FFH
SETB EA ； CPU开中断
SETB ET0 ；允许 TC0中断
SETB TR0 ； TC0计数
END
2),使用硬件申请软件查询扩展中断理论上，可处理任意多个外部中断源借用定时器 /计数器溢出中断扩展外部中断源存在的问题：
占用计数器，以消耗定时器 /计数器功能为代价
扩展数目有限例,设 5个外部中断源（ XI0,XI1,XI2,XI3,XI4）,若这 5
个外部中断源均以高电平有效，均以 CPU实际响应中断请求之前保持有效，且能在执行该中断服务程序完毕返回前取消，则外部中断源输入可采用如图所示的电路，写出相应的程序程序：
ORG 0003H
LJMP EXINT0
ORG 0013H
LJMP EXINT1
┆
ORG 3000H ； EXI0中断服务程序
EXINT0,PUSH PSW
PUSH ACC
┆
POP ACC
POP PSW
RETI
ORG 4000H
EXINT1,PUSH PSW
PUSH ACC
ANL P1,#0FH
MOV A,P1
JNB ACC.0,N1
LJMP BR1
N1,JNB ACC.1,N2
LJMP BR2
N2,JNB ACC.2,N3
LJMP BR3
N3,JNB ACC.3,N4
LJMP BR4
N4,POP ACC
POP PSW
RETI
BR1,… ； XI1中断服务程序
┆
RETI
BR2,… ； XI2中断服务程序
┆
RETI
BR3,… ； XI3中断服务程序
┆
RETI
BR4,… ； XI4中断服务程序
┆
RETI
硬件申请软件查询法的特点：
优点：
优先权的次序 （即询问的次序）,最先询问的，优先级最高
省硬件，即不需要有判断与确定优先级的硬件排队电路缺点：
在中断源较多的情况下，由询问转至相应的服务入口的时间较长
MCS-51内部定时器 /计数器
MCS-51单片机内部有带有二进制 16位定时器 /
计数器
8031/8051/8751（ T0,T1）
8032/8052/8752（ T0,T1,T2）
①可独立工作于定时或计数
②加 1计数，计数初值程序设定
③启动计数后与 CPU并行工作
④ 计数满后，自动回 0，并产生溢出中断请求
1.定时 /计数器的内部结构及工作原理
16位加 1计数器两个 8位的 SFR（ TH0和 TL0）
端口地址（ 8CH,8AH）
16位加 1计数器复位后初始值为 0000H，用来存放定时或计数的初值，初值可根据需要设定。
每来一个计数脉冲，计数器加 1，加满后（ 0000H），将产生一个溢出脉冲，使标志位 TF0置,1”，该标志位可产生一个中断请求，也可供 CPU查询。
① 定时（ C/T=0），计数脉冲来自于系统的主时钟 fosc，经
12分频后（ 1个机器周期），做计数器的计数脉冲。
②计数（ C/T＝ 1），计数脉冲来自于 T0的外部引脚，检测到负跳变，加 1计数，计数频率不能高于 fosc /24 。
TR0 启动控制位
GATE 门控设置位
GATE =0,TR0＝ 1时，启动计数器计数当 GATE=1时,T0（或 T1）可工作于门控工作方式，可测量正方波宽度，被测方波信号由 INT0 引脚输入。
2,定时器／计数器的控制定时器／计数器可编程的部件，工作之前必须初始化 。
1） 工作方式寄存器 TMOD（ 89H）
TMOD控制 T0和 T1的工作方式高四位为 T1的方式控制字段低四位为 T0的方式控制字段
M1和 M0（工作方式选择位）
C／ T 计数／定时方式选择位
C／ T＝ 0，定时方式，对机器周期计数
C／ T＝ 1，计数方式，对来自 T0或 T1引脚的外来脉冲计数
GATE 门控设置位
GATE＝ 0，禁止门控工作方式
GATE＝ 1，允许门控工作方式门控方式时,TR0置 1，具备启动定时器的条件,INT0引脚出现 0→1 的跳变，即可自动启动计数器计数，当引脚出现 1→0 的跳变，自动停止计数器计数，计数值就是被测信号的宽度，计数器应工作于定时方式。
2) 控制寄存器 TCON（ 88H）
TCON 控制定时器的启动、停止以及定时器的溢出和中断情况
TF0（或 TF1）：计数器满溢出标志位。
当 TF＝ 1时，表示计数器已满（ 0000H）
当工作于查询方式时，由指令将该位清 0
当工作于中断方式时,CPU响应中断时,由硬件自动清零
TR0（或 TRl）：计数器启停控制位，
TR＝ 1，启动计数
TR＝ 0，停止计数
IE0（或 IEl）：外部中断申请标志位，
IE=1,有中断请求
IE=0，无中断请求
IT0 （或 ITl）：外部中断申请信号的触发方式选择位
IT=1,负边沿触发
IT=0，低电平触发
3 定时 /计数器的工作方式
(1)、工作方式 0
16位的计数器 (TH和 TL)只用了 13位构成 13位定时器／计数器。 TH 高 8位,TL低 5位,TL高 3位未用，当 TL
的低 5位计满时，向 TH进位，而 TH溢出后对溢出标志位 TF置 1。再次计数须装初值。
(2)、工作方式 1
16位的计数器 (TH和 TL),TH 高 8位,TL低 8位,工作情况与方式 0相同，最大计数值是方式 0的 8倍。
例,设单片机主时钟 fosc=12MHz,T0工作于定时方式 1，定时时间 2ms，请编出初始化程序：
①计数器初值：
Tc＝ 216－ 2ms/1us=63536=F830H
② 设置工作方式控制字
TMOD=00000001B=01H
③ 初始化程序：
MOV TMOD,#01H ；送控制字
MOV TH0,#0F8H ；送初值高 8位
MOV TL0,#30H ；送初值低 8位
SETB TR0 ；启动定时器
(3)、工作方式 2
重复置初值的 8位计数器，初值自动装载方式。
将 16位计数器拆成 2个 8位计数器，利用 TL做 8位加
1计数器，计满后，将产生一个溢出脉冲，在该脉冲的作用下，可自动将 TH的初值装入 TL中，使 TL
可连续计数，周而复始。
(4)、工作方式 3
方式 3只适用于 T0,T0被拆成两个相互独立的 8位计数器,TL0使用 T0的原有资源，可工作于定时或计数。而 TH0则使用 T1的 TF1位和 TR1位，只能工作于定时方式，方式 3时，可额外增加 1个 8位定时器。
4 定时 /计数器的应用举例例 应用定时器 T0产生 1ms定时，并使 P1.0输出周期为 2ms的方波，已知晶振频率为 6MHz，用查询方式编写程序。
计数初值 X：
（ 213－ X） × 12× （ 1/6） × 10－ 6＝ 1× 10－ 3
得 X＝ 7692
13位二进制表示为 X＝ 1111000001100B
TH0=0F0H（高 8位）
TL0＝ 0CH（低 5位）
查询 TF0状态
ORG 2000H
MOV TMOD,#00H
MOV TL0,#0CH
MOV TH0,#0F0H
SETB TR0
LOOP:JBC TF0,PE
AJMP LOOP
PE,MOV TL0,#0CH
MOV TH0,#0F0
CPL P1.0
AJMP LOOP
END
例 设 8031时钟频率 ΦCLK为 12MHz，请编出利用定时器 /计数器 T0在 P1.0引脚上输出 2秒的方波程序。
方式 0 Tmax=213× 1us=8.192ms
方式 1 Tmax=216× 1us=65.536ms
方式 2 Tmax=28× 1us=0.256ms
① 主程序
T0的定时初值为：
Tc＝ 216－ 50ms/1μs=15536=3CB0H
ORG 0000H
LJMP START
ORG 1000H
START,MOV TMOD,#01H
MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
MOV IE,#82H
SETB TR0
MOV R0,#14H
LOOP,SJMP $
② 中断服务程序
ORG 000BH
AJMP BRT0
ORG 0080H
BRT0,DJNZ R0,NEXT
CPL P1.0
MOV R0,#14H
NEXT,MOV TH0,#3CH
MOV TL0,#0B0H
RET1
END
例 用定时器 T1，采用工作方式 2，计数，要求每计满 156次，将 P1.7取反。
计数初值,X＝ 28－ 156＝ 100＝ 64H
TH1=TL1=64H,TMOD=60H（计数方式 2）
ORG 2000H
MOV TMOD,#60H
MOV TH1,#64H
MOV TL1,#64H
SETB TR1
LOOP:JBC TF1,REP
SJMP LOOP
REP,CPL P1.7
SJMP LOOP
1),借用定时器 /计数器溢出中断扩展扩展方法采用 8259A扩展借用定时器 /计数器溢出中断扩展使用硬件申请软件查询扩展中断原理：外部中断请求信号从 MCS-
51T0或 T1引脚进入,TC0或 TC1 （ 16
位） 由全,1” → 全,0”时，向 CPU发出溢出中断请求。
×
√
√
5.中断源的扩展方法：
使借用的定时器工作在方式 2外部计数方式（即 8位自动装载方法）
将借用的定时器的计数初值定为 FFFFH（满量程）
将借用的定时器的计数输入端 T0（ P3.4） 或 T1（ P3.5）
作为扩展外部中断源的中断请求输入线
在借用的定时器中断入口地址 000BH（或 001BH） 处存放一条转移指令注意：
T0,T1引脚线应作为扩展外部中断请求输入线
主程序初始化还应包括对定时器 /计数器的初始化例,写出定时器 /计数器 TC0中断源用作外部中断源的初始化程序分析,TC0设定为工作方式 2
计数初值（ TH0） =（ TL0） =0FFH
CPU开中断允许 TC0中断，启动 TC0工作程序,ORG 2000H
MOV TMOD,#06H ； TC0工作方式设定
MOV TL0,#0FFH ；设定 TC0计数初值
MOV TH0,#0FFH
SETB EA ； CPU开中断
SETB ET0 ；允许 TC0中断
SETB TR0 ； TC0计数
END
2),使用硬件申请软件查询扩展中断理论上，可处理任意多个外部中断源借用定时器 /计数器溢出中断扩展外部中断源存在的问题：
占用计数器，以消耗定时器 /计数器功能为代价
扩展数目有限例,设 5个外部中断源（ XI0,XI1,XI2,XI3,XI4）,若这 5
个外部中断源均以高电平有效，均以 CPU实际响应中断请求之前保持有效，且能在执行该中断服务程序完毕返回前取消，则外部中断源输入可采用如图所示的电路，写出相应的程序程序：
ORG 0003H
LJMP EXINT0
ORG 0013H
LJMP EXINT1
┆
ORG 3000H ； EXI0中断服务程序
EXINT0,PUSH PSW
PUSH ACC
┆
POP ACC
POP PSW
RETI
ORG 4000H
EXINT1,PUSH PSW
PUSH ACC
ANL P1,#0FH
MOV A,P1
JNB ACC.0,N1
LJMP BR1
N1,JNB ACC.1,N2
LJMP BR2
N2,JNB ACC.2,N3
LJMP BR3
N3,JNB ACC.3,N4
LJMP BR4
N4,POP ACC
POP PSW
RETI
BR1,… ； XI1中断服务程序
┆
RETI
BR2,… ； XI2中断服务程序
┆
RETI
BR3,… ； XI3中断服务程序
┆
RETI
BR4,… ； XI4中断服务程序
┆
RETI
硬件申请软件查询法的特点：
优点：
优先权的次序 （即询问的次序）,最先询问的，优先级最高
省硬件，即不需要有判断与确定优先级的硬件排队电路缺点：
在中断源较多的情况下，由询问转至相应的服务入口的时间较长
