单片机定时器和计数器的类型及工作原理解析
一、什么是定时器/计数器
在51单片机中，定时器/计数器是用来实现定时功能，并且具有计数的功能，来实现对外部信号的计数。
二、定时器/计数器有什么类型
在51单片机中，分为软件定时器，不可编程硬件定时器，可编程定时器。
软件定时：CPU每执行一条指令时，是需要固定时间的，所以，通过执行空指令可以达到延时的效果，这样子做的代价是占用CPU时间，所以一般很少这么做。
不可编程硬件定时器：是由电路和硬件来完成定时功能的，一般采用基电路，外接定时部件（电阻和电容），通过改变电阻的阻值和电容的电容值来修改定时值，一量确定后件不能通过软件修改，这样子做的优点是不需要占用CPU时间。
可编程定时器：通软件来确定定时值及其范围，可编程定时器功能强大，灵活性高。这是本文详细讲解的定时器。
三、定时器的内部结构及工作原理
8051单片机有定时器0（T0）和定时器1（T1）两个定时器。
定时器0（T0）和定时器1（T1）是两个16位加法计算器。
定时器0是由TH0和TH1两个8位计数器组成的，定时器1也是一样。
定时器内部还有以下寄存器：
8位的方式寄存器（TMOD）
8位控制寄存器（TCON）
选择定时器模式寄存器（C/T）
启动方式寄存器（GATE）
工作方式及发出启动信号寄存器（TR0或TR1）
四、定时器工作方式
定时器的工作方式主要是通过THOD低4位是定时器0的工作方式控制位，高4位为定
环形计数器是由移位寄存器加上一定的反馈电路构成的，用移位寄存器构成环形计数器的一般框图见图23-5-1，它是由一个移位寄存器和一个组合反馈逻辑电路闭环构成，反馈电路的输出接向移位寄存器的串行输入端，反馈电路的输入端根据移位寄存器计数器类型的不同，可接向移位寄存器的串行输出端或某些触发器的输出端。 图23-5-1 移位寄存器型计数器方框图 23.5.1 环形计数器 23.5.1.1 电路工作原理 图23-5-2为一个四位环形计数器，它是把移位寄存器最低一位的串行输出端Q1反馈到最高位的串行输入端（即D触发器的数据端）而构成的，环形计数器常用来实现脉冲顺序分配的功能（分配器）。 假设寄存器初始状态为[Q4Q3Q2Q1]＝1000，那么在移位脉冲的作用下，其状态将按表23-11 中的顺序转换。 当第三个移位脉冲到来后，Q1=1，它反馈到D4输入端，在第四个移位脉冲作用下Q4=1，回复到初始状态。表23-11中的各状态将在移位脉冲作用下，反复在四位移位寄存器中不断循环。
由上述讲讨论可知，该环形计数的计数长度为N=n。和二进制计数器相比，它有2n-n个状态没有利用，它利用的有效状态是少的。 23.5.1.2 状态转换图和工作时序 表23-11中是以1000为初始状态的，它所对应的状态转换图见图23-5-3。如果移位寄存器中的初始状态不同，就会有不同的状态转换图。图23-5-4给出了四位环形计数器可能有的其它几种状态转换图。 图23-5-3 状态转换图 (a) (b) (c) (d) 图23-5-4 四位环行计数器其它的状态转换图 图23-5-4(a)、(b)、(c)三个状态转换图中各状态是闭合的，相应的时序为循环时序。当计数器处于图23-5-4(d)所示的状态0000或1111时，计数器的状态将不发生变化。这两个状态称为悬态或死态。 四位环形计数器可能有这么多不同的循环时序，是我们不希望的，只能从这些循环时序中选出一个来工作，这就是工作时序，或称为正常时序，或有效时序。其它末被选中的循环时序称为异常时序或无效时序。一般选图23-5-3的时序为工作时序，因为它只循环一个“1”，不用经过译码就可从各触发器的Q端得到顺序脉冲输出，参看图23-5-5。
（工作分析）计数器工作原理的模式化分析
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲和数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照课件体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，于教学实践中摸索出壹套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中壹种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便能够自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法仍有壹个好处，不管是同步计数器仍是异步计数器，不管是二进制计数器仍是十进制计数器，不管是简单的计数器仍是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：
计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这样壹种电子设备：把它放于教室门口，每个进入教室的同学均于壹个按钮上按壹下，它就能告诉你壹共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按壹下按钮就是给这个设备壹个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，且强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的关联知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的关联知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前仍要简要回顾壹下和、或、非等常用逻辑门电路的关联知识。另外，用模式化方法分析计数器仍要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等关联知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的
单片机定时器与计数器的工作方式解析 1 工作方式0 定时器/计数器的工作方式0称之为13位定时/计数方式。它由TL（1/0）的低5位和TH （0/1）的8位组成13位的计数器，此时TL（1/0）的高3位未用。 我们用这个图来讨论几个问题： M1M0：定时/计数器一共有四种工作方式，就是用M1M0来控制的，2位正好是四种组合。C/T：前面我们说过，定时/计数器即可作定时用也可用计数用，到底作什么用，由我们根据需要自行决定，也说是决定权在我们??编程者。如果C/T为0就是用作定时器（开关往上打），如果C/T为1就是用作计数器（开关往下打）。顺便提一下：一个定时/计数器同一时刻要么作定时用，要么作计数用，不能同时用的，这是个极普通的常识，几乎没有教材会提这一点，但很多开始学习者却会有此困惑。 GATE：看图，当我们选择了定时或计数工作方式后，定时/计数脉冲却不一定能到达计数器端，中间还有一个开关，显然这个开关不合上，计数脉冲就没法过去，那么开关什么时候过去呢？有两种情况 GATE=0，分析一下逻辑，GATE非后是1，进入或门，或门总是输出1，和或门的另一个输入端INT1无关，在这种情况下，开关的打开、合上只取决于TR1，只要TR1是1，开关就合上，计数脉冲得以畅通无阻，而如果TR1等于0则开关打开，计数脉冲无法通过，因此定时/计数是否工作，只取决于TR1。 GATE=1，在此种情况下，计数脉冲通路上的开关不仅要由TR1来控制，而且还要受到INT1管脚的控制，只有TR1为1，且INT1管脚也是高电平，开关才合上，计数脉冲才得以通过。这个特性能用来测量一个信号的高电平的宽度，想想看，怎么测？ 为什么在这种模式下只用13位呢？干吗不用16位，这是为了和51机的前辈48系列兼容而设的一种工作式，如果你觉得用得不顺手，那就干脆用第二种工作方式。 2 工作方式1
计数器工作原理及应用 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从100 1变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5. 3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。
计数器原理分析及应用实例 除了计数功能外，计数器产品还有一些附加功能，如异步复位、预置数（注意，有同步预置数和异步预置数两种。前者受时钟脉冲控制，后者不受时钟脉冲控制）、保持（注意，有保持进位和不保持进位两种）。虽然计数器产品一般只有二进制和十进制两种，有了这些附加功能，我们就可以方便地用我们可以得到的计数器来构成任意进制的计数器。下面我们举两个例子。在这两个例子中，我们分别用同步十进制加法计数器74LS160构成一个六进制计数器和一个一百进制计数器。 因为六进制计数器的有效状态有六个，而十进制计数器的有效状态有十个，所以用十进制计数器构成六进制计数器时，我们只需保留十进制计数器的六个状态即可。74LS160的十个有效状态是BCD编码的，即0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001[图5-1]。 图5-1 我们保留哪六个状态呢？理论上，我们保留哪六个状态都行。然而，为了使电路最简单，保留哪六个状态还是有一点讲究的。一般情况下，我们总是保留0000和1001两个状态。因为74LS160从1001变化到0000时，将在进位输出端产生一个进位脉冲，所以我们保留了0000和1001这两个状态后，我们就可以利用74LS160的进位输出端作为六进制计数器的进位输出端了。于是，六进制计数器的状态循环可以是0000、0001、0010、0011、0100和1001，也可以是0000、0101、0110、0111、1000和1001。我们不妨采用0000、0001、0010、0011、0100
和1001这六个状态。 如何让74LS160从0100状态跳到1001状态呢？我们用一个混合逻辑与非门构成一个译码器[图5.3.37b]，当74LS160的状态为0100时，与非门输出低电平，这个低电平使74LS160工作在预置数状态，当下一个时钟脉冲到来时，由于等于1001，74LS160就会预置成1001，从而我们实现了状态跳跃。 图5.3.37b用置数法将74160接成六进制计数器（置入1001） 比这个方案稍微繁琐一点的是利用74LS160的异步复位端。下面这个电路中[图5.3.34]，也有一个由混合逻辑与非门构成的译码器。 图5.3.34用置零法将74LS160接成六进制计数器
一、实验目的 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上接示波器观察波形。 三、电路原理图 六、实验总结 通过本实验弄清楚了定时/计数器计数功能的初始化设定（TMOD，初值的计算，被计数信号的输入点等等），掌握了查询和中断工作方式的应用。 七、思考题 1、利用定时器0，在P1.0口线上产生周期为200微秒的连续方波，利用定时器1，对 P1.0口线上波形进行计数，满50个，则取反P1.1口线状态，在P 1.1口线上接示波器观察波形。 答：程序见程序清单。
四、实验程序流程框图和程序清单。 1、定时器/计数器以查询方式工作，对外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态。 汇编程序： ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV IE, #00H MOV TMOD, #60H MOV TH1, #9CH MOV TL1, #9CH SETB TR1 LOOP: JNB TF1, LOOP CLR TF1 CPL P1.0 AJMP LOOP END C语言程序： #include
单片机定时器实验
实验三单片机内部定时器应用 实验目的 1、理解单片机内部定时器的工作原理及使用方法 2、了解单片机定时中断程序的编写和调试方法 3、掌握定时器的基本使用方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验原理 1、单片机定时器的工原理 MCS-51 单片机内部有两个16 位可编程的定时器/计数器T0 和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0 由TH0 和TL0 计数器构成；T1 由TH1 和TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为
图4-8 定时控制寄存器数据格式编写程序控制这两个寄存器就可以控制定时器的运行方式。 单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1）如需用中断，则将EA和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。 2、用定时器编写一个秒计时器 假设系统使用的晶振频率为12MH Z，即每个机器周期为1us。如使用方式1，则定时时间最长是216×1us=65536us=65.536ms，小于1s。故必须设置一个软件计数单元，即假设定时器定时中断时间为50ms，则必须定时中断20次才达到1s并对秒计时单元加1，20即为软件计数次数。最后再把秒计时单元的值转成显示数码送显示缓冲区。
单片机计数器与定时器的区别 在的学习过程中，我们经常会发现中断、串口是学习的难点，对于初学者来说，这几部分的内容很难理解。但是我个人觉得这几部分内容是的重点，如果在一个学期的课堂学习或者自学中没有理解这几部分内容，那就等于还没有掌握51单片机，那更谈不上单片机的开发了，我们都知道在成品的单片机项目中，有很多是以这几部分为理论基础的，万年历是以定时器为主的，报警器是以中断为主的，联机通讯是以串口为主的。 在这几部分内容中，计数器/定时器对于初学者说很容易搞混淆，下面我将对这方面的内容结合自己的学习经验谈几点看法。 计数器和定时器相同的，他们都是对单片机中产生的脉冲进行计数，只不过计数器是单片机外部触发的脉冲，定时器是单片机内部在晶振的触发下产生的脉冲。当他们的脉冲间隔相同的时候，计数器和定时器就是一个概念。 在定时器和计数器中都有一个溢出的概念，那什么是溢出了。我们可以从一个生活小常识得到答案，当一个碗放在水龙头下接水的时候，过了一会儿，碗的水满了，就发生溢出。同样的道理，假设水龙头的水是一滴滴的往碗里滴，那
么总有一滴水是导致碗中的水溢出的。在碗中溢出的水就浪费了，但是在单片机的中溢出将导致一次中断。 在定时器计数器中，我们有个概念叫容量，就是最大计数量。 把水滴比喻成脉冲，那么导致碗中水溢出的最后一滴水的就是定时计数器的溢出的最后一个脉冲。 在各种单片机书本中，在介绍定时计数器时都讲到一个计数初值，那什么是计数初值呢？在这里我们还是假设水滴碗。假设第一百滴水能够使碗中的水溢出，我们就知道这个碗的容量是100。 在这里计数初值有3个，假设： 根据所得的初始值，再将其转换为，就可以进行计数或者定时了。后面讲解定时器初值的。 单片机, 计数器, 定时器
哈尔滨理工大学荣成学院 单片机原理及应用Protues 仿真实验 班级：电气18 学号： 姓名：
日期： 2020.06.03 实验五单片机定时器的使用 一、实验名称：单片机定时器的使用 二、实验目的 1.掌握在Keil环境下建立项目、添加、保存源文件文件、编译源程序的方法； 2.掌握运行、步进、步越、运行到光标处等几种调试程序的方法； 3.掌握在Proteus环境下建立文件原理图的方法； 4.实现Proteus与Keil联调软件仿真。 三、使用仪器设备编号、部件及备件 1.实验室电脑； 2.单片机实验箱。 四、实验过程及数据、现象记录 在Proteus 环境下建立如下仿真原理图，并保存为文件；
原理图中常用库元件的名称： 无极性电容：CAP 极性电容：CAP-ELEC 单片机：AT89C51 晶体振荡器：CRYSTAL 电阻：RES 按键：BUTTON 发光二极管：红色LED-RED 绿色LED-GREEN 蓝色LED-BLUE 黄色LED-YELLOW
在Keil环境下建立源程序并保存为.ASM文件，生成.HEX文件；汇编语言参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG H ;定时器T0的入口地址LJMP TIMER0 MAIN: MOV TMOD,#01H MOV R0,#05H MOV TH0,# H ;定时器的初值MOV TL0,# H SETB ;开定时器T0的中断SETB ;开CPU的中断SETB ;启动定时器T0 MOV A,#01H LOOP: MOV P1,A RL A CJNE R0,#0,$ MOV R0,#05H SJMP LOOP TIMER0: DEC R0 MOV TH0,# H ; MOV TL0,# H ; RETI END 将以上程序补充完整，流水时间间隔为250ms。#include
一、MCS-51单片机的定时器/计数器概念 单片机中的定时器和计数器其实是同一个物理的电子元件,只不过计数器记录的是单片机外部发生的事情(接受的是外部脉冲),而定时器则是由单片机自身提供的一个非常稳定的计数器,这个稳定的计数器就是单片机上连接的晶振部件;MCS-51单片机的晶振经过12分频之后提供给单片机的只有1MHZ的稳定脉冲;晶振的频率是非常准确的,所以单片机的计数脉冲之间的时间间隔也是非常准确的,这个准确的时间间隔是1微秒; MCS-51单片机外接的是12MHZ的晶振(实际上是,所以,MCS-51单片机内部的工作频率(时钟脉冲频率)是12MHZ/12=1MHZ=1000000次/秒=1000000条指令/秒=1000000次/1000000微秒=1次/微秒=1条指令/微秒;也就是说,晶振振荡一次,就会给单片机提供一个时钟脉冲,花费的时间是1微秒,此时,CPU会执行一条指令,经历一个机器周期;即:1个时钟脉冲=1个机器周期=1微秒=1条指令; 注:个人PC机上的CPU主频是晶振经过倍频之后的频率,这一点恰好与MCS-51单片机的相反,MCS-51单片机的主频是晶振经过分频之后的频率; 总之:MCS-51单片机中的时间概念就是通过计数脉冲的个数来测量出来的;1个脉冲=1微秒=1条指令=1个机器周期; MCS-51单片机定时器/计数器的简单结构图: 8051系列单片机有两个定时器:T0和T1,分别称为定时器和定时器T1,这两个定时器都是16位的定时器/计数器;8052系列单片机增加了第三个定时器/计数器T2;它们都有定时或事件计数功能,常用于时间控制、延时、对外部时间计数和检测等场合; 二、定时器/计数器的结构
51单片机学习笔记(三)_定时器和计数器 注:定时器与计数器原理与使用方法相似、此处计数器知识为基础普及、后 面详讲2 个定时器(寄存器)、定时器0、定时器1、(计数器0、计数器1) TMOD：定时器/计数器模式控制寄存器详见百度百科TMOD 每经过一个机器周期、寄存器+1TF：定时器溢出标志。溢出时自动置1。中 断时硬件清零否则必须软件清零。TR：定时器运行控制位。置1 开始计时、清 零停止计时。C/T：该位为0 时用作计时器、该位为1 时用作计数器。溢出时 时间-开始计时时间=预设定时时间 一个机器周期共有12 个振荡脉冲周期若设定时为0.02s，则： 12*(65535-X)/11059200=0.02s 定时器作加1 次数：X=47104=0xB800 次时间为0.02s 使用定时器的方法 1、设置特殊功能寄存器TMOD，使之工作在需求的状态。 2、设置计数寄存 器的初值，精确设定好定时时间。3、设置特殊功能寄存器TCON，通过打开 TR 来让定时器进行工作。 4、判断寄存器TCON 的FT0 位、检测定时器溢出情况。 假设我们使用定时器0、定时为0.02s，两个寄存器计时 TMOD=0x01; TMOD=0x01,指的是采用T0 方式，将M1 置0，M0 置1，是 方式一的定时器 高八位寄存器TH0=0xB8、低八位寄存器TL0=0x00 C 程序实现1s 钟定时 #include typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uint16;sbit led=P1;uint8 counter;void main(){TMOD=0x01;TH0=0xb8;TL0=0x00;TR0=1;
计数器工作原理的模式化分析 时序逻辑电路是《脉冲与数字电路》这门课程的重要组成部分，计数器是时序逻辑电路基础知识的实际应用，其应用领域非常广泛。计数器原理是技工学校电工电子专业学生必须重点掌握的内容，也是本课程的考核重点，更是设计计数器或其他电子器件的基础。 但近年来技校学生的文化理论基础和理解能力普遍较差，按照教材体系讲授计数器这个章节的知识，超过70%的学生听不懂。 我先后为四届学生讲授过这门课，在教学实践中摸索出一套分析计数器的方法——模式化分析，即把分析步骤模式化，引导学生按部就班地分析计数器。用这种方法分析，我只要以其中一种计数器（如异步二进制计数器）为例讲解，学生便可以自行分析其他计数器。 教学实践证明，用这种方法讲授计数器知识，学生比较感兴趣，觉得条理清晰，易于理解，掌握起来比较轻松。这种方法还有一个好处，不管是同步计数器还是异步计数器，不管是二进制计数器还是十进制计数器，不管是简单的计数器还是复杂的计数器，只要套用这种方法，计数器工作原理迎刃而解。即使是平时基础很差的学生，只要记住几个步骤，依葫芦画瓢，也能把计数器原理分析出个大概来。 一、明确计数器概念 分析计数器当然要先清楚什么是计数器啦。书上的概念是：计数器是数字系统中能累计输入脉冲个数的数字电路。我告诉学生，计数器就是这
样一种电子设备：把它放在教室门口，每个进入教室的同学都在一个按钮上按一下，它就能告诉你一共有多少位同学进入教室。其中，每个同学按一下按钮就是给这个设备一个输入信号，N个同学就给了N个信号，这N 个信号就构成计数器的输入CP脉冲，计数器要统计的就是这个CP脉冲系列的个数。当然，如果没有接译码器，计数器的输出端显示的是二进制数而非十进制数，比如有9位同学进入教室，它不显示“9”，而是显示“1001”。 随后，我简要介绍了计数器的构成和分类，并强调，计数器工作前必须先复位，即每个触发器的输出端均置零。 二、回顾基础知识 分析计数器要用到触发器的相关知识，其中JK触发器最常用，偶尔用到T触发器和D触发器。因此，介绍完计数器概念后，我不急于教学生分析其原理，而是先提问JK、T、D触发器的相关知识，包括触发器的逻辑符号、特性方程、特性表等。 由于计数器的控制单元由逻辑门电路构成，分析前还要简要回顾一下与、或、非等常用逻辑门电路的相关知识。另外，用模式化方法分析计数器还要用到逻辑代数的运算方法、逻辑函数的化简方法等相关知识。 三、画出解题模板 准备工作做完了，下面进入核心部分——列出分析计数器的9个步骤： 1.驱动方程（即触发器输入端的表达式，注意要化成最简式） 2.特性方程（即触发器的特性方程，计数器有几个触发器就写出几个 特性方程） 3.状态方程（把1代入2后得到的方程，注意要化成最简式）
光子计数器原理 现代光测量技术已步入极微弱发光分析时代。在诸如生物微弱发光分析、化学发光分析、发光免疫分析等领域中，辐射光强度极其微弱，要求对所辐射的光子数进行计数检测。对于一个具有一定光强的光源，若用光电倍增管接收它的光强，如果光源的输出功率及其微弱，相当于每秒钟光源在光电倍增管接收方向发射数百个光子的程度，那么，光电倍增管输出就呈现一系列分立的尖脉冲，脉冲的平均速率与光强成正比，在一定的时间内对光脉冲计数，便可检测到光子流的强度，这种测量光强的方法称为光子计数。 光子计数器是主要由光电倍增管、电源、放大系统、光源组成。 1．电倍增管的工作原理 光电倍增管是一个由光阴极、阳极和多个倍增极(亦称打拿极)构成的特殊电子管。它的前窗对工作在可见光区及近紫外区的用紫外玻璃：而在远紫外区则必须使用石英。 (1)光阴极：光阴极的作用是将光信号转变成电信号，当外来光子照射光阴极时，光阴极便可以产生光电子。产生电子的多少与照射光的波长及强度有关。当照射光的波长一定时，光阴极产生光电流的强度正比于照射光的强度，这是光电倍增管测定光强度的基础。各种不同的光电倍增管具有不同的光谱灵敏度。目前很少用单一元素制作光阴极，常用的有AgOCs、Cs3Sb、BiAgOCs、Na2KSb、K2CsSb等由多元素组成的光阴极材料。 (2)倍增极：倍增极也称打拿极，所用的材料与阴极相同。倍增极的作用实质上是放大电流，即在受到前一级发出的电子的打击后能放出更多的次级电子。普通光电倍增管中倍增极的数目，一般为11个，有的可达到20个。倍增极数目越大，倍增极间的电位降越大，PMT的放大作用越强。
(3)阳极：大部分由金属网做成，置于最后一级打拿级附近，其作用是接受最后一个倍增极发出的电子。但接受后，不象倍增极那样再射出电子，而是通导线以电流的形式输出。 光电倍增管的工作原理如图1所示，在光电倍增管的阴极和阳极间加一高电压，且阳极接地，阴极接在高压电源的负端。另外，在阳极和阴极之间串接一定数目的固定电阻，这样在每个倍增级上都产生一定的电位降(一般为50V到90V)，使阴极最负(图中假定为·400V)，每一倍增极-300V，顺次增高，至阳极时为 Jf0”V。当一束光线照射阴极时，假设产生一个光电子，这个光电子在电场的作用下，向第一倍增极射去。由于第一倍增极的电位比光阴极要正100V，所以电子在此期间会被加速。当其撞击第一倍增极时，会溅射出数目更多的二次电子(图中假定为2个)。依此类推，电子数目越来越多。目前，一般光电倍增管的电子数总增益G约为106，有的甚至高达108～101~，由于其放大作用很强，所以适用于微弱光信号的测量。这里 G=dN (1) 式中d是每一个入射光电子能打出的二次电子的平均数，叫做二次发射系数。此二次发射系数与倍增级材料及倍增极间的电位降有关，式中n为倍增极的数目。
单片机定时器计数器实验报告 篇一：单片机计数器实验报告 计数器实验报告 ㈠实验目的 1. 学习单片机内部定时/计数器的使用和编程方法； 2. 进一步掌握中断处理程序的编程方法。 ㈡实验器材 1. 2. 3. 4. 5. G6W仿真器一台 MCS—51实验板一台 PC机一台电源一台信号发生器一台 ㈢实验内容及要求 8051内部定时计数器，按计数器模式和方式1工作，对 P3.4（T0）引脚进行计数，使用8051的T1作定时器，50ms 中断一次，看T0内每50ms来了多少脉冲，将计数值送显（通过LED发光二极管8421码来表示），1秒后再次测试。 ㈣实验说明 1. 本实验中内部计数器其计数器的作用，外部事件计数器脉冲由P3.4引入 定时器T0。单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能检测到一次跳变，这就要求被采样电平至少维持一个完整的机器周期，以保证电
平在变化之前即被采样，同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。 2. 计数脉冲由信号发生器输入（从T0端接入）。 3. 计数值通过发光二极管显示，要求：显示两位，十位用L4～L1的8421 码表示，个位用L8～L5的8421码表示 4. 将脉搏检查模块接入电路中，对脉搏进行计数，计算出每分钟脉搏跳动 次数并显示 ㈤实验框图(见下页) 程序源代码 ORG 00000H LJMP MAIN ORG 001BH AJMP MAIN1 MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#15H MOV 20H,#14H MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CHMOV TL0,#00H ;T0的中断入口地址 ;设置T1做定时器,T0做计数器,都于方式1工作 ;装入中断次数 ;装入计数值低8位 ;装入计数值高8位 MOV TH0,#00H SETB TR1 ;启动定时器T1 SETB TR0 ;启动计数器T0 SETB ET1 ;允许T1中断 SETB EA ;允许CPU中断 SJMP $;
实验三单片机内部定时器应用 实验目的 1、理解单片机内部定时器的工作原理及使用方法 2、了解单片机定时中断程序的编写和调试方法 3、掌握定时器的基本使用方法 实验仪器 单片机开发板、万利仿真机、稳压电源、计算机 实验原理 1、单片机定时器的工原理 MCS-51 单片机内部有两个16 位可编程的定时器/计数器T0 和T1。它们即可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中T0 由TH0 和TL0 计数器构成；T1 由TH1 和TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型51单片机可以对振荡周期计数）的计数，即每一个机器周期定时器加1，来实现定时。故系统晶振频率直接影响定时时间。如果晶振频率为12MHZ，则定时器每隔（1/12MHZ）×12=1us 加1。 工作于计数器方式时，对P3.4 或P3.5 管脚的负跳变（1→0）计数。它在每个机器周期的S5P2 时采样外部输入，当采样值在这个机器周期为高，在下一个机器周期为低时，计数器加1。因此需要两个机器周期来识别一个有效跳变，故最高计数频率为晶振频率的1/24。 特殊功能寄存器TMOD 用于定时器/计数器的方式控制。高4 位用于设置T1，低4 位用于设置T0。如图4-7所示。 图4-7 定时器模式控制字格式 TCON 寄存器用于定时器的计数控制和中断标志。如图4-8所示。 图4-8 定时控制寄存器数据格式 编写程序控制这两个寄存器就可以控制定时器的运行方式。 单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1）如需用中断，则将EA和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志位TF0或TF1进行判断。
cd4017工作原理及应用电路图 CD4017功能简述: CD4017是5位Johnson计算器，具有10个译码输出端，CP，CR，INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时，计算器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR为高电平时，计数器清零。Johnson计数器，提供了快速操作，2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。 CD4017逻辑结构图: CD4017 Logic Diagram 逻辑图
CD4017的引脚图 CD4017引脚功能： C D4017内部是除10的计数器及二进制对10进制译码电路。CD4017有16支脚，除电源脚VDD及VSS为电源接脚，输入电压范围为3–15V之外，其余接脚为： A、频率输入脚：CLOCK(Pin14)，为频率信号的输入脚。 B、数据输出脚： a、Q1-Q9(Pin3，2，4，7，10，1，5，6，9，11)，为解码后的时进制输出接脚，被计数到的值，其输出为Hi，其余为Lo 电位。 b、CARRY OUT（Pin12），进位脚，当4017计数10个脉冲之后，CARRY OUT 将输出一个脉波，代表产生进位，共串级计数器使用。 D、控制脚： a、CLEAR(Pin15)：清除脚或称复位(Reset)脚，当此脚为Hi时，会使CD4017的Q0为”1”，其余Q1-Q9为”0”。 b、CLOCK ENABLE(Pin13)，时序允许脚，当此脚为低电位，CLOCK输入脉波在正缘时，会使CD4017计数，并改变Q1-Q9的输出状态。
定时器工作原理 通电延时型。只要在定时的时间段内（即1分钟）定时器一直得电，则常开触电就会闭合，只要定时器不断电常开触电就会一直闭合。定时器断电则常开触电断开 1，定时器/计数器的结构与功能 主要介绍定时器0（T0）和定时器1（T1）的结构与功能。图6.1是定时器/计数器的结构框图。由图可知，定时器/计数器由定时器0、定时器1、定时器方式寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON组成。 定时器0，定时器1是16位加法计数器，分别由两个8位专用寄存器组成：定时器0由TH0和TL0组成，定时器1由TH1和TL1组成。 图6.1 定时器/计数器结构框图 TL0、TL1、TH0、TH1的访问地址依次为8AH~8DH，每个寄存器均可单独访问。定时器0或定时器1用作计数器时，对芯片引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）上输入的脉冲计数，每输入一个脉冲，加法计数器加1；其用作定时器时，对内部机器周期脉冲计数，由于机器周期是定值，故计数值确定时，时间也随之确定。 TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接，TMOD 用于设置定时器的工作方式，TCON用于控制定时器的启动与停止。 6.1.1 计数功能 计数方式时，T的功能是计来自T0(P3.4)T1(P3.5)的外部脉冲信号的个数。 输入脉冲由1变0的下降沿时，计数器的值增加1直到回零产生溢出中断，表示计数已达预期个数。外部输入信号的下降沿将触发计数，识别一个从“1”到“0”的跳变需2个机器周期，所以，对外部输入信号最高的计数速率是晶振频率的1/24。若晶振频率为6MHz，则计数脉冲频率应低于1/4MHz。当计数器满后，再来一个计数脉冲，计数器全部回0，这就是溢出。 脉冲的计数长度与计数器预先装入的初值有关。初值越大，计数长度越小；初值越小，计数长度越大。最大计数长度为65536（216）个脉冲（初值为0）。 6.1.2 定时方式 定时方式时，T记录单片机内部振荡器输出的脉冲(机器周期信号)个数。 每一个机器周期使T0或T1的计数器增加1，直至计满回零自动产生溢出中断请求。 定时器的定时时间不仅与定时器的初值有关，而且还与系统的时钟频率有关。在机器周期一定的情况下，初值越大，定时时间越短；初值越小，定时时间越长。最长的定时时间为65536（216）个机器周期（初值为0）。
【关键字】报告 单片机定时器计数器实验报告 篇一：单片机计数器实验报告 计数器实验报告 ㈠实验目的 1. 学习单片机内部定时/计数器的使用和编程方法； 2. 进一步掌握中断处理程序的编程方法。 ㈡实验器材 1. 2. 3. 4. 5. G6W仿真器一台MCS—51实验板一台PC机一台电源一台信号发生器一台㈢实验内容及要求 8051内部定时计数器，按计数器模式和方式1工作，对P3.4（T0）引脚进行计数，使用8051的T1作定时器，50ms中断一次，看T0内每50ms来了多少脉冲，将计数值送显（通过LED发光二极管8421码来表示），1秒后再次测试。 ㈣实验说明 1. 本实验中内部计数器其计数器的作用，外部事件计数器脉冲由P3.4引入 定时器T0。单片机在每个机器周期采样一次输入波形，因此单片机至少需要两个机器周期才能检测到一次跳变，这就要求被采样电平至少维持一个完整的机器周期，以保证电平在变化之前即被采样，同时这就决定了输入波形的频率不能超过机器周期频率。2. 计数脉冲由信号发生器输入（从T0端接入）。 3. 计数值通过发光二极管显示，要求：显示两位，十位用L4～L1的8421 码表示，个位用L8～L5的8421码表示 4. 将脉搏检查模块接入电路中，对脉搏进行计数，计算出每分钟脉搏跳动 次数并显示 ㈤实验框图(见下页) 程序源代码ORG 00000H LJMP MAIN ORG 001BH AJMP MAIN1 MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#15H MOV 20H,#14H MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CHMOV TL0,#00H ;T0的中断入口地址;设置T1做定时器,T0做计数器,都于方式1工作;装入中断次数;装入计数值低8位;装入计数值高8位 MOV TH0,#00H SETB TR1 ;启动定时器T1 SETB TR0 ;启动计数器T0 SETB ET1 ;允许T1中断SETB EA ;允许CPU中断SJMP $;等待中断 MAIN1: PUSH PSW PUSH ACC CLR TR0 CLR TR1 MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH
定时器/计数器应用实验二 一、实验目的和要求 1、掌握定时器/计数器计数功能的使用方法。 2、掌握定时器/计数器的中断、查询使用方法。 3、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。 4、掌握单片机系统的硬件和软件设计方法。 二、实验内容或原理 1、利用单片机的定时器/计数器以查询方式计数外 部连续周期性矩形波并在单片机口线上产生某一 频率的连续周期性矩形波。 2、利用单片机的定时器/计数器以中断方式计数外 部连续周期性矩形波并在单片机口线上产生某一 频率的连续周期性矩形波。 三、设计要求 1、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时 器/计数器以查询方式工作，设定计数功能，对 外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满100 个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上 接示波器观察波形。 2、用Proteus软件画出电路原理图，单片机的定时 器/计数器以中断方式工作，设定计数功能，对 外部连续周期性脉冲信号进行计数，每计满200 个脉冲，则取反P1.0口线状态，在P 1.0口线上 接示波器观察波形。 四、实验报告要求 1、实验目的和要求。 2、设计要求。 3、电路原理图。 4、实验程序流程框图和程序清单。 5、实验结果（波形图）。 6、实验总结。 7、思考题。 五、思考题 1、利用定时器0，在P1.0口线上产生周期为200微秒的连续 方波，利用定时器1，对P1.0口线上波形进行计数，满 50个，则取反P1.1口线状态，在P 1.1口线上接示波器 观察波形。 原理图：
程序清单： /*功能：用计数器1以工作方式2实现计数（查询方式）每计满100个脉冲，则取反P1.0口线状态*/ ORG 0000H START:MOV TMOD,#60H MOV TH1,#9CH MOV TL1,#9CH MOV IE,#00H SETB TR1 LOOP:JBC TF1,LOOP1 AJMP LOOP LOOP1:CPL P1.0
剖析编码器的工作原理及高速计数器程序编写 编码器是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。 编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器的输出数据。 编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的; 因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的; 不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。 现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。 编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。前者成为码盘，后者称码尺.按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种.接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“1”还是“0”;非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“1”还是“0”。