好的，继续输出第5讲。这一讲是定时器/计数器，是单片机实现精确延时、定时控制、波特率生成的核心功能。
📚 第5讲：定时器/计数器（6学时）
【PPT 第1页】封面
- 课程名：单片机原理与应用 —— AI8051U 教学版
- 本讲：第5讲 定时器/计数器
- 主讲人：__________________
【PPT 第2页】本讲目标
课件要点：
- 理解定时器与计数器的区别
- 掌握定时器0/1的模式0（16位自动重装载）
- 掌握定时器0/1的模式1（16位不可重装载）
- 掌握定时器0/1的模式2（8位自动重装载）
- 掌握定时器0模式3（不可屏蔽中断）
- 掌握定时器计算公式
- 理解1T模式与12T模式的区别
【PPT 第3页】定时器/计数器概念
课件要点：
- 定时器：对内部系统时钟计数，用于产生精确的定时时间
- 计数器：对外部脉冲输入计数，用于统计外部事件次数
- Ai8051U 有 6个定时器（T0/T1/T2/T3/T4/T11）
- T0/T1 是基础定时器，与8051兼容
- 定时器0有两种计数速率：
- 12T模式：每12个时钟加1（与传统8051相同）
- 1T模式：每个时钟加1（速度是传统8051的12倍）
图示说明文字：
┌──────────────────────────┐
│ 定时器/计数器 │
│ │
系统时钟 ──→ │ 分频(12T/1T) │ ──→ │ 计数器 │
│ │
外部脉冲 ──→ │ │ ──→ │ 计数器 │
└──────────────────────────┘
定时器 = 对内部时钟计数（产生定时）
计数器 = 对外部脉冲计数（统计事件）
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第4页】定时器0的控制寄存器（TMOD）
课件要点：
TMOD（89H）：
B7B6B5B4B3B2B1B0
T1_GATET1_C/TT1_M1T1_M0T0_GATET0_C/TT0_M0T0_M0
寄存器位说明：
- T0_GATE（TMOD.3）：定时器0门控位。0=TR0直接控制，1=需INT0和TR0同时为1才计数
- T0_C/T（TMOD.2）：定时器0计数/定时选择。0=定时模式（对系统时钟计数），1=计数模式（对外部脉冲P3.4/T0计数）
- T0_M1/T0_M0（TMOD.1/0）：定时器0模式选择
定时器0模式选择：
| T0_M1 |
T0_M0 |
模式 |
| 0 |
0 |
模式0：16位自动重装载 |
| 0 |
1 |
模式1：16位不可重装载 |
| 1 |
0 |
模式2：8位自动重装载 |
| 1 |
1 |
模式3：不可屏蔽中断16位自动重装载 |
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第5页】定时器控制寄存器（TCON）
课件要点：
TCON（88H）：
B7B6B5B4B3B2B1B0
TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0
寄存器位说明（定时器相关部分）：
- TF0（TCON.5）：定时器0溢出标志。计数溢出时自动置1，需软件清0
- TR0（TCON.4）：定时器0运行控制位。1=启动，0=停止
- TF1（TCON.7）：定时器1溢出标志
- TR1（TCON.6）：定时器1运行控制位
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第6页】辅助寄存器（AUXR）—— 1T/12T选择
课件要点：
AUXR（8EH）：
B7B6B5B4B3B2B1B0
T0x12T1x12UART_M0x6T2RT2_C/TT2x12EXTRAMS1BRT
寄存器位说明：
- T0x12（AUXR.7）：定时器0速度控制位
- 0：12T模式（FOSC/12，与传统8051相同）
- 1：1T模式（FOSC/1，速度快12倍）
- T1x12（AUXR.6）：定时器1速度控制位
- 0：12T模式（FOSC/12）
- 1：1T模式（FOSC/1）
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第7页】定时器0模式0：16位自动重装载（重点）
课件要点：
- 模式0为16位自动重装载模式
- 如果启动8位预分频（TM0PS），则成为24位定时器
- 当GATE=0时，TR0=1则定时器计数
- GATE=1时，允许由外部输入INT0控制定时器0（可实现脉宽测量）
- 当C/T=0时，对内部系统时钟计数（定时方式）
- 当C/T=1时，对外部脉冲输入P3.4/T0计数（计数方式）
- 两个隐藏寄存器 RL_TH0 和 RL_TL0 实现自动重装载：
- 当TR0=0时，对TL0/TH0写入会写入RL_TL0/RL_TH0
- 当TR0=1时，对TL0/TH0写入实际上是写入RL_TL0/RL_TH0
- 溢出时自动将RL_TH0/RL_TL0内容装入TH0/TL0
图示说明文字：
定时器0模式0（16位自动重装载）：
┌──────────────────────────────┐
系统时钟 ──→ │ TM0PS预分频 │ ──→ │ 16位计数器 │
│ │ │ TH0/TL0 │
└────────────┘ └─────┬────┘
│ 溢出
▼
置位TF0 → 产生中断
│
自动重装 ← ─┘
(RL_TH0,RL_TL0)
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第8页】定时器0模式0计算公式
课件要点：这是本讲重点，学生必须掌握
定时器0模式0（16位自动重装）计时公式：
1T模式：
\text{定时器周期}=\frac{65536-[\text{TH0,TL0}]}{\text{SYSclk}/(\text{TM0PS}+1)} \quad (\text{自动重载})
12T模式：
\text{定时器周期}=\frac{65536-[\text{TH0,TL0}]}{\text{SYSclk}/(\text{TM0PS}+1)}\times 12 \quad (\text{自动重载})
例题：系统时钟 SYSclk=11.0592MHz，TM0PS=0（不分频），1T模式，定时1ms
\text{定时器周期}=\frac{65536-[TH0,TL0]}{11059200/1}
→ $65536-[TH0,TL0] = 11059200 \times 0.001 = 11059.2 \approx 11059$
→ [TH0,TL0] = 65536 - 11059 = 54477 = 0xD4CD
→ TH0=0xD4, TL0=0xCD
依据：AI8051U手册「定时器/计数器，16位自动重装载定时器 + 8位预分频 = 24位」
【PPT 第9页】示例：定时器0定时1ms（模式0）
课件要点：
- 系统频率 11.0592MHz，1T模式
- 配置TMOD为模式0（M1M0=00）
- 计算TH0/TL0初值
示例代码：
// 定时器0定时1ms实验
// 测试工作频率为11.0592MHz
#include "Ai8051U.H"
#include "intrins.h"
void main()
{
// 配置P1口为准双向口（LED输出）
P1M0 = 0x00;
P1M1 = 0x00;
// 配置定时器0为模式0（16位自动重装载）
TMOD &= 0xF0; // 清除T0相关位
// T0_GATE=0, T0_C/T=0(定时), T0_M1=0, T0_M0=0(模式0)
// 设置1T模式（AUXR.7/T0x12=1）
AUXR |= 0x80; // T0x12 = 1，1T模式
// 设置定时器初值：1ms @ 11.0592MHz
// 65536 - 11059 = 54477 = 0xD4CD
TH0 = 0xD4;
TL0 = 0xCD;
// 启动定时器0
TR0 = 1;
while(1);
}
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第10页】定时器0中断实验：LED闪烁
课件要点：
- 使用定时器0中断来实现精确的LED闪烁
- 中断频率 = 1ms，每500次翻转LED（即500ms亮/500ms灭）
- 演示定时器中断在实时控制中的应用
示例代码：
// 定时器0中断控制LED闪烁
// 测试工作频率为11.0592MHz
#include "Ai8051U.H"
#include "intrins.h"
unsigned int tick_count; // 计数变量
void main()
{
// 配置P1口为准双向口（LED输出）
P1M0 = 0x00;
P1M1 = 0x00;
// 配置定时器0为模式0（16位自动重装载）
TMOD &= 0xF0;
// T0_GATE=0, T0_C/T=0, T0_M1=0, T0_M0=0
// 设置1T模式
AUXR |= 0x80; // T0x12 = 1，1T模式
// 设置定时器初值：1ms @ 11.0592MHz
TH0 = 0xD4;
TL0 = 0xCD;
// 使能定时器0中断
ET0 = 1; // 使能定时器0中断
EA = 1; // 开总中断
// 启动定时器0
TR0 = 1;
while(1); // 主循环空转，中断负责处理
}
// 定时器0中断服务程序（中断号1）
void timer0_isr() interrupt 1
{
tick_count++;
if (tick_count >= 500) // 500ms = 500次×1ms
{
tick_count = 0;
P1 = ~P1; // 翻转LED
}
}
图示说明文字：
时序图：
1ms ── 定时器中断 ──> tick_count++
... 重复500次 ...
tick_count == 500 → 翻转LED状态 → tick_count=0
LED亮500ms → 灭500ms → 亮500ms → ...
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第11页】定时器0模式1：16位不可重装载
课件要点：
- 模式1为16位不可重装载模式
- 由TL0的8位和TH0的8位构成
- TL0溢出向TH0进位，TH0计数溢出置位TF0
- 溢出后不会自动重装载，需软件重新设置初值
适用场景：需要测量脉冲宽度、单次定时等场合
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第12页】定时器0模式2：8位自动重装载
课件要点：
- 模式2为8位自动重装载模式
- TL0溢出不仅置位TF0，而且将TH0的内容重新装入TL0
- TH0内容由软件预置，重装时TH0内容不变
- 适合产生固定频率的定时（如波特率发生器）
计算：
\text{定时器周期}=\frac{256-\text{TH0}}{\text{SYSclk}/(\text{TM0PS}+1)} \quad (1T)
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第13页】定时器0模式3：不可屏蔽中断（高级）
课件要点：
- 模式3与模式0一样是16位自动重装载
- 特殊：只需允许 ET0（IE.1），不需要允许 EA（IE.7）就能打开定时器0中断
- 此中断是不可屏蔽的，优先级最高
- 不能被任何中断打断，且不受EA或ET0控制
- 适合实时操作系统节拍器应用
注意：
当定时器0工作在模式3时，不需要允许EA/IE.7，只需允许ET0/IE.1就能打开中断。一旦该中断被打开，优先级就是最高的，它不能被其他任何中断打断，而且不受EA或ET0控制，清零EA或ET0都不能关闭此中断。
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第14页】定时器1（介绍）
课件要点：
- 定时器1与定时器0类似，也有模式0/1/2
- 模式0：16位自动重装载
- 模式1：16位不可重装载
- 模式2：8位自动重装载
- 速度控制由 AUXR.6/T1x12 控制
- 常用于串口波特率发生器
计算公式：
模式0（16位自动重装）1T：
\text{定时器周期}=\frac{65536-[TH1,TL1]}{\text{SYSclk}/(\text{TM1PS}+1)}
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第15页】定时器预分频寄存器（TM0PS/TM1PS）
课件要点：
- TM0PS（地址7EFEA0H）：定时器0的8位预分频寄存器
- TM1PS（地址7EFEA1H）：定时器1的8位预分频寄存器
- 位于 XFR区域，访问前必须使能 EAXFR（P_SW2.7=1）
- 当启动预分频时，定时器扩展为24位定时器
访问方法：
EAXFR = 1; // 允许访问扩展的XFR
TM0PS = 0x00; // 设置定时器0预分频为0（不分频）
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第16页】定时器计算综合练习
课件要点：本讲的核心练习
练习1：SYSclk=24MHz，1T模式，TM0PS=0，定时0.5ms，求TH0/TL0
定时器周期 = (65536-[TH0,TL0]) / (24000000/1) = 0.0005s
→ 65536-[TH0,TL0] = 24000000 × 0.0005 = 12000
→ [TH0,TL0] = 65536 - 12000 = 53536 = 0xD120
→ TH0=0xD1, TL0=0x20
练习2：SYSclk=11.0592MHz，12T模式，TM0PS=0，定时5ms，求TH0/TL0
定时器周期 = (65536-[TH0,TL0]) / (11059200/1) × 12 = 0.005s
→ 65536-[TH0,TL0] = 11059200 × 0.005 / 12 = 4608
→ [TH0,TL0] = 65536 - 4608 = 60928 = 0xEE00
→ TH0=0xEE, TL0=0x00
依据：AI8051U手册「定时器/计数器」章节
【PPT 第17页】本讲小结与思考题
课件要点：
- 掌握定时器0/1的模式0/1/2/3
- 掌握1T/12T模式的配置
- 掌握定时器初值计算方法
- 掌握定时器中断的使用
思考题：
- 定时器和计数器有什么区别？
- 1T模式和12T模式有什么区别？哪种计时间隔更精确？
- 定时器0模式0和模式1有什么区别？模式0有什么优势？
- 如何计算定时器初值？给出SYSclk=24MHz、1T、定时2ms的TH0/TL0值。
- 定时器0模式3有什么特殊之处？适合什么应用？
信息来源：
第5讲内容已完整输出。
当前已完成：
- ✅ 第1讲：单片机基础与AI8051U认识（4学时）
- ✅ 第2讲：开发环境搭建与程序烧录（4学时）
- ✅ 第3讲：I/O口与最小系统（6学时）
- ✅ 第4讲：中断系统（6学时）
- ✅ 第5讲：定时器/计数器（6学时）
待输出：
- 🔜 第6讲：串口通信（6学时）
- 🔜 第7讲：存储器与特殊功能寄存器（4学时）
- 🔜 第8讲：综合实验（6学时）
- 🔜 第9讲：课程总结与扩展（6学时）
请问需要继续输出第6讲（串口通信）吗？
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发表于 2026-8-25 10:31:06
