第十四次课（共2学时）一、授课题目：STC15F2K60S2的定时/计数器（上）二、教学目标和任务：1.掌握STC15F2K60S2单片机定时/计数器（TO/T1）的结构和工作原理；2.掌握STC15F2K60S2单片机定时/计数器（TO/T1）的控制；3.掌握STC15F2K60S2单片机定时/计数器（TO/T1）的工作方式。三、教学重难点：重点：STC15F2K60S2单片机定时/计数器（TO/T1）的结构、工作原理、控制和工作方式。难点：STC15F2K60S2单片机定时/计数器（TO/T1）的结构和工作原理。四、授课过程：回顾：STC15F2K60S2的中断系统中断标志位管理、中断允许管理、中断优先级的管理；利用外部中断0、外部中断1编写程序实现简单的现象。0.引入单片机可选择的定时方式有以下三种：软件定时：时延函数硬件定时：（555时基电路）可编程定时器定时1
1 第十四次课（共 2 学时） 一、授课题目：STC15F2K60S2 的定时/计数器（上） 二、教学目标和任务： 1. 掌握 STC15F2K60S2 单片机定时/计数器（T0/T1）的结 构和工作原理； 2. 掌握 STC15F2K60S2 单片机定时/计数器（T0/T1）的控 制； 3. 掌握 STC15F2K60S2 单片机定时/计数器（T0/T1）的工 作方式。 三、教学重难点： 重点：STC15F2K60S2 单片机定时/计数器（T0/T1）的结构、 工作原理、控制和工作方式。 难点：STC15F2K60S2 单片机定时/计数器（T0/T1）的结构 和工作原理。 四、授课过程： 回顾： STC15F2K60S2 的中断系统中断标志位管理、中断 允许管理、中断优先级的管理；利用外部中断 0、外部中断 1 编写程序实现简单的现象。 0.引入 单片机可选择的定时方式有以下三种： 软件定时：时延函数 硬件定时：（555 时基电路） 可编程定时器定时
本节课将为大家介绍的定时方式为可编程定时器定时：STC15F2K60S2内部有三个16位可编程定时器/计数器（TO、T1、T2）。可以用于：定时、计数、可编程时钟输出。本课程重点讲授TO和T1。1.定时/计数器（TO/TI）的结构和工作原理定时计数器TO和T1的结构如图1所示。sysclk/127, P3.5sysclk/127P3.4≥1AUXRAUXR≥1sysclk/1-4sysclk/1THITHOTLOIL11CPUTCONTMOD图1定时/计数器（TO/T1）的结构讲解要点如下：1）核心电路为十六位加法计数器，由THx，TLx两个8位计数器组成。2）两个定时器/计数器都具有定时器和计数器2种工作模式3)计数器时，TO和T1的计数信号分别来自P3.4和P3.5的负跳变。（T2是P3.0）4）定时器时，频率有两种：时钟脉冲或者时钟脉冲的十二分频。可以通过特殊功能寄存器AUXR的特定位控制。默认为脉冲的十二分频信号。5）当计数器溢出时（16位计数器，计满到65536），引起2
2 本节课将为大家介绍的定时方式为可编程定时器定时； STC15F2K60S2 内部有三个 16 位可编程定时器/计数器（T0、 T1、T2）。可以用于：定时、计数、可编程时钟输出。本课程 重点讲授 T0 和 T1。 1. 定时/计数器（T0/T1）的结构和工作原理 定时计数器 T0 和 T1 的结构如图 1 所示。 图 1 定时/计数器（T0/T1）的结构 讲解要点如下： 1）核心电路为十六位加法计数器，由 THx，TLx 两个 8 位 计数器组成。 2）两个定时器/计数器都具有定时器和计数器 2 种工作模 式 3）计数器时，T0 和 T1 的计数信号分别来自 P3.4 和 P3.5 的负跳变。（T2 是 P3.0） 4）定时器时，频率有两种：时钟脉冲或者时钟脉冲的十 二分频。可以通过特殊功能寄存器 AUXR 的特定位控制。默认 为脉冲的十二分频信号。 5）当计数器溢出时（16 位计数器，计满到 65536），引起
中断，T0、T1、T2对应的中断号分别为1，3，12。思考：16位计数器，共可以满足多少次计数，假设定时模式用12MHz的晶振，一次最长可以计时多久，计时一次多长时间。2.定时/计数器（TO/T1）的管理2.1TCON字节地址88HD7D6D5D4D3D2D1DOIE1IT1IEOTCONTF1TR1TFOTROITO88H（1）TF1、TFO一计数溢出标志位当计数器计数溢出时，该位置“1”。（2）TR1、TRO一计数运行控制位TR1位（或TRO）=1，启动计数器计数的必要条件。TR1位（或TRO）=O，停止计数器计数。该位可由软件置“1”或清“0”2.2工作方式控制寄存器TMODTMOD用于选择定时器/计数器的工作模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址，格式如下。DSD4D7D6D3D2DIDOC/TMIC/TMITMODGATEMOGATEMo89HTI方式字段TO方式字段8位分两组，高4位控制T1，低4位控制TO。（1）GATE-门控位GATE=O，定时器是否计数，由控制位TRO（TO）或者TR1（T1）来控制。TRx等于1时启动。3
3 中断，T0、T1、T2 对应的中断号分别为 1，3, 12。 思考：16 位计数器，共可以满足多少次计数，假设定时模 式用 12MHz 的晶振，一次最长可以计时多久，计时一次多长时 间。 2.定时/计数器（T0/T1）的管理 2.1 TCON 字节地址 88H （1）TF1、TF0—计数溢出标志位 当计数器计数溢出时，该位置“1”。 （2）TR1、TR0—计数运行控制位 TR1 位（或 TR0）=1，启动计数器计数的必要条件。 TR1 位（或 TR0）=0，停止计数器计数。 该位可由软件置“1”或清“0”。 2.2 工作方式控制寄存器 TMOD TMOD 用于选择定时器/计数器的工作模式和工作方式，字 节地址为 89H，不能位寻址，格式如下。 8 位分两组，高 4 位控制 T1，低 4 位控制 T0。 （1）GATE-门控位 GATE=0，定时器是否计数，由控制位 TR0（T0）或者 TR1 （T1）来控制。TRx 等于 1 时启动
GATE=1，定时器是否计数，由外中断引脚P3.2（TO）或者P3.3（T1）上的高电平与运行控制位TRx共同控制。（2）C/T*-计数器模式和定时器模式选择位C/T*=0，定时器模式，对系统时钟或系统时钟12分频后的脉冲进行计数。C/T*=1，计数器模式，计数器对外部输入引脚TO（P3.4)或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。（3）工作方式选择位-M1和MOMOM1工作方式00方式0：自动重装16位定时计数器01方式1：16位定时计数器10方式2：自动重装8位定时计数器11方式3：只有TO有，T1停止工作注意：本部分强调自动重装16位定时计数器时STC15系列特有的功能，是在89系列芯片上的一个重要的改进。2.3辅助寄存器AUXRR(8EH)B7B6B5B3B1BOB4B2T0x12T1x12T2RT2x12-1）TOx12：用来设置定时器/计数器TO作为定时器时的计数脉冲，TOx12=0时，计数脉冲为系统时钟十二分之一，一次计数12T。TOx12=1时，计数脉冲为系统时钟，一次计数1T。2）T1x12：用来设置定时器/计数器T1作为定时器时的计数脉冲，T1x12=0时，计数脉冲为系统时钟十二分之一，一次计数12T。T1x12=1时，计数脉冲为系统时钟，：一次计数1T。4
4 GATE=1，定时器是否计数，由外中断引脚 P3.2（T0）或者 P3.3（T1）上的高电平与运行控制位 TRx 共同控制。 （2）C/T*-计数器模式和定时器模式选择位 C/T*=0，定时器模式，对系统时钟或系统时钟 12 分频后 的脉冲进行计数。 C/T*=1，计数器模式，计数器对外部输入引脚 T0（P3.4） 或 T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。 （3）工作方式选择位-M1 和 M0 M1 M0 工作方式 0 0 方式 0：自动重装 16 位定时计数器 0 1 方式 1：16 位定时计数器 1 0 方式 2：自动重装 8 位定时计数器 1 1 方式 3：只有 T0 有，T1 停止工作 注意：本部分强调自动重装 16 位定时计数器时 STC15 系 列特有的功能，是在 89 系列芯片上的一个重要的改进。 2.3 辅助寄存器 AUXR（8EH） 1）T0x12:用来设置定时器/计数器 T0 作为定时器时的计 数脉冲，T0x12=0 时，计数脉冲为系统时钟十二分之一，一次 计数 12T。T0x12=1 时，计数脉冲为系统时钟，一次计数 1T。 2）T1x12:用来设置定时器/计数器 T1 作为定时器时的计 数脉冲，T1x12=0 时，计数脉冲为系统时钟十二分之一，一次 计数 12T。T1x12=1 时，计数脉冲为系统时钟，一次计数 1T
3）不可位寻址，请思考如何实现置1和置0。如：AUXR=AUXR0x40AUXR=0x80AUXR=0xC0注意：本部分强调传统89系列芯片用作定时时，技术脉冲位系统时钟的十二分之一，可将定时脉冲设置为系统时钟本身为STC15系列芯片的一个重大的改进。3.工作方式TO有四种工作方式0、1、2、3。T1有三种工作方式0、1、2。TO和T1的0、1、2三种工作方式时完全相同的，以TO为例做介绍。3.1方式0工作与方式0时结构如图2所示。+12AUXR.7=0SYSclk-TOCLKOCLKOUTAUXR.7=C/T=0TFO>Interup(8Bits)(8bits)CT=1P3. 4 TO Pincontrolt+IROGATERLTLORL_THO(8 Bits) (8 bits)INTO图2方式0示意图自动重装计数实现方式如下：通过两个特殊功能寄存器THO和TLO和两个隐含计数器RL_THO和RL_TLO完成。a、THO和TLO构成的16位加法计数器。b、RLTHO和RLTLO中保存着初值。C、THO和RL_THO共用地址，RL_TLO和TLO共用地址。5
5 3）不可位寻址，请思考如何实现置 1 和置 0。 如：AUXR=AUXR|0x40 AUXR|=0x80 AUXR|=0xC0 注意：本部分强调传统 89 系列芯片用作定时时，技术脉 冲位系统时钟的十二分之一，可将定时脉冲设置为系统时钟本 身为 STC15 系列芯片的一个重大的改进。 3. 工作方式 T0 有四种工作方式 0、1、2、3。T1 有三种工作方式 0、 1、2。T0 和 T1 的 0、1、2 三种工作方式时完全相同的，以 T0 为例做介绍。 3.1 方式 0 工作与方式 0 时结构如图 2 所示。 图 2 方式 0 示意图 自动重装计数实现方式如下： 通过两个特殊功能寄存器 TH0 和 TL0 和两个隐含计数器 RL_TH0 和 RL_TL0 完成。 a、TH0 和 TL0 构成的 16 位加法计数器。 b、RL_TH0 和 RL_TL0 中保存着初值。 c、TH0 和 RL_TH0 共用地址，RL_TL0 和 TL0 共用地址
d、设置好初值后，满足计数条件TRO=1或者TRO&P3.2=1时，开始计数或者计时。e、计数溢出后产生中断（TO中断号为1，T1中断号为3）溢出后RLTHO和RLTLO中的数值自动存入THO和TLO重新开始计数。f、在计数和计时过程中如果进行初值重置，则RLTHO和RLTLO值发生变化，下一次溢出后，重置时置数为新的初值。g、定时器工作模式时、工作与方式0时，可以通过TOCLK（INTCLKO.O)和TOCLK（INTCLKO.1）来设置进行可编程时钟输出。TO的时钟从3.5输出，T1的时钟从3.4引脚输出。设置好初值后：定时时间=（65536-定时器初始值）×系统时钟周期×12(1-ToX12)3.2方式1结构如图3所示，有了方式0后，方式1很少使用了，方式1不具备自动重装功能，当定时计数器计满溢出进入中断函数后，需要重新设置初值。AUXR. 7=0SYSclkAUXR7=C/T=0-Interrup(8Bits)CT-P3.4TOPincontrolTROGATEINTO图3方式1结构图3.3方式26
6 d、 设置好初值后，满足计数条件 TR0=1 或者 TR0&P3.2=1 时，开始计数或者计时。 e、 计数溢出后产生中断（T0 中断号为 1，T1 中断号为 3）溢出后 RL_TH0 和 RL_TL0 中的数值自动存入 TH0 和 TL0 重 新开始计数。 f、在计数和计时过程中如果进行初值重置，则 RL_TH0 和 RL_TL0 值发生变化，下一次溢出后，重置时置数为新的初值。 g、定时器工作模式时、工作与方式 0 时，可以通过 T0CLK(INT_CLKO.0)和 T0CLK(INT_CLKO.1)来设置进行可编程 时钟输出。T0 的时钟从 3.5 输出，T1 的时钟从 3.4 引脚输出。 设置好初值后： 定时时间=（65536-定时器初始值）×系统时钟周期×12（1-T0X12） 3.2 方式 1 结构如图 3 所示，有了方式 0 后，方式 1 很少使用了，方 式 1 不具备自动重装功能，当定时计数器计满溢出进入中断函 数后，需要重新设置初值。 图 3 方式 1 结构图 3.3 方式 2
结构如图4所示，方式2为自动重装初值的8位定时计数器，工作时TLi负责计数，THi中存放初值。设置初值时T1i=THi.+12AUXR.7=0SYSclkCLKOUTOTAUXR.7=1C/T=00IntermupTFO(8BitsCT-1P3.4TOPincontrolTRTHOGATE[(8Bits)INTO图4方式2结构图3.4方式3TO被分成了两个独立的8位不可重装定时/计数器TLO和THO，结构如图5所示，12AUXR.7=0SYSclkTAUXR_7=1C/T-0TLOInterrupTFO7(8Bis)CT=!P3.4TOPincontrolTROGATEXINTO+12AUXR.7=0SYSclk-THOInterruptTF1(8Bits)TAUXR.7=1controlTR1图5方式3结构图7
7 结构如图 4 所示，方式 2 为自动重装初值的 8 位定时计 数器，工作时 TLi 负责计数，THi 中存放初值。设置初值时 Tli ＝THi。 图 4 方式 2 结构图 3.4 方式 3 T0 被分成了两个独立的 8 位不可重装定时/计数器 TL0 和 TH0，结构如图 5 所示。 图 5 方式 3 结构图
其中，TLO占用TO原来的控制位、引脚和中断标志位，GATA、P3.2、TRO、C/T、P3.4、TFO。THO只作为定时器使用、仅用TR1控制工作与否、溢出后置位TF1。T1此时可以工作手方式0、1、2，可以通过C/T切换其定时或是计数方式，但是，由于TR1控制位被占用，一日设置好工作方式就启动了，需在之前设置好计数初值、工作方式、工作模式，溢出时，溢出标志送往串口，作为串口波特率发生器。此时如果想让T1停止工作需要将其设置为方式3。五、作业175页习题1.1~1.8、2.1~2.7、3.1~3.6。六、参考文献1.丁向荣编，单片机微机原理与接口技术（第2版），北京：电子工业出版社，20182.张毅刚编，单片机原理及应用：C51编程+Proteus仿真（第2版），北京：高等教育出版社，20163.丁元杰编，单片微机原理及应用（第三版），北京：机械工业出版社，20114.郭文川编，MCS-51单片机原理接口及应用，北京：电子工业出版社，20135.周航慈编，单片机应用程序设计技术（修订版），北京：北京航天航空大学出版社，20026.严洁编，单片机原理及其接口技术，北京，机械工业出版社，2010.8
8 其中，TL0 占用 T0 原来的控制位、引脚和中断标志位， GATA、P3.2、TR0、C/T、P3.4、TF0。 TH0 只作为定时器使用、仅用 TR1 控制工作与否、溢出后 置位 TF1。 T1 此时可以工作于方式 0、1、2，可以通过 C/T 切换其定 时或是计数方式，但是，由于 TR1 控制位被占用，一旦设置好 工作方式就启动了，需在之前设置好计数初值、工作方式、工 作模式，溢出时，溢出标志送往串口，作为串口波特率发生器。 此时如果想让 T1 停止工作需要将其设置为方式 3。 五、作业 175 页习题 1.1~1.8、2.1~2.7、3.1~3.6。 六、参考文献 1. 丁向荣编，单片机微机原理与接口技术（第 2 版），北京：电子 工业出版社，2018. 2. 张毅刚编, 单片机原理及应用：C51编程+Proteus仿真（第2版）， 北京：高等教育出版社，2016. 3. 丁元杰编，单片微机原理及应用（第三版），北京：机械工业出 版社，2011. 4. 郭文川编，MCS-51 单片机原理接口及应用，北京：电子工业出 版社，2013. 5. 周航慈编, 单片机应用程序设计技术（修订版），北京：北京航 天航空大学出版社，2002. 6. 严洁编, 单片机原理及其接口技术，北京，机械工业出版社， 2010
七、课后记定时/计数器为重要的单片机内部资源，有中断和查询两种使用方式。本节课在介绍时，应充分结合实际，引导学生理解，讲解过程中，注意循序渐进9
9 七、课后记 定时/计数器为重要的单片机内部资源，有中断和查询两 种使用方式。本节课在介绍时，应充分结合实际，引导学生理 解，讲解过程中，注意循序渐进