第6章单片机的定时器计数器.ppt

第6章 单片机的定时器/计数器,本章的重点内容,定时器/计数器的结构及原理 定时器/计数器的各种工作方式 掌握定时器计数器的应用,6.1 定时器/计数器结构与原理,定时/实现方式： 1.软件定时； 2.不可编程硬件定时； 3.可编程定时 。,多重循环,定时芯片8253,定时/计数器,1. 定时功能-计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使寄存器的值加1。所以，计数频率是振荡频率的1/12。,2. 计数功能-计数脉冲来自相应的外部输入引脚，T0为P3.4，T1为P3.5。,定时/计数器的核心部件是二进制加1计数器(TH0、TL0或TH1、TL1) 。,定时/计数器的功能,图6-1 80C51定时器/计数器逻辑结构图,6.1.1 定时/计数器的结构,用一个简单的框图构造它的模型 ：N位计数器构成了电路的核心。定时,计数两种方式的区别在于计数器的脉冲来源.初值寄存器是用来设定“定时/计数的具体参数” （1）：何时控制启动计数？（2）：如何控制定时还是计数？ （3）：如何控制定时/计数的长短？,N位+1计数器,TFx,N位初值寄存器,系统内部 时钟fosc/12,启动控制TR,外部脉冲,定时/计数 控制C/T,计数器溢出 中断信号,返回,计数脉冲CP,6.1.2 定时/计数器的工作原理,1）每过一个机器周期，计数器增1，直至计满溢出(12分频) 2）定时器的定时时间与系统的振荡频率紧密相关 3）MCS-51单片机的一个机器周期由12个振荡脉冲组成 如果晶振频率为12MHZ，则：,* 定时功能,（2）计数,T1控制,T0控制,M1 M0工作方式选择,6.2 定时计数器的相关控制寄存器 1模式控制寄存器TMOD,M1 M0,C/T 定时/计数工作方式选择,GATE位：门控位。 (1) 当GATE=1时，定时受外部脉冲的控制只有或引脚为高电平且TR0或TR1置1时，相应的定时/计数器才被选通工作，这时可用于测量端出现的正脉冲宽度； (2) 当GATE=0，则只要TR0和TR1置1，定时/计数器就被选通，而不管或的电平是高还是低。,定时/计数器工作方式,2控制寄存器TCON,触发方式选择,启动定时/计数器,0 低电平 1 下降沿,0 停止 1 启动,中断请求 标志,* 各标志位应注意的问题 TF1位：定时器1溢出标志位。 当定时/计数器1溢出时，由硬件置1。 使用查询方式时，此位做状态位供查询，查询有效后需由软件清零； 使用中断方式时，此位做中断申请标志位，进入中断服务后被硬件自动清零。 TR1位：定时器1运行位。 该位靠软件置位或清零，置位时，定时/计数器接通工作，清零时，停止工作。,6.3 定时器计数器的工作方式,定时器计数器共有四种工作方式,1. 方式013位方式,13位计数器,定时器,演 示,继 续,TH0,TL0,返 回,当 =0时，控制开关接通内部振荡器，T0对机器周期进行计数，其定时时间为： t=（213-T0初值）×机器周期 当 =1时，控制开关接通外部输入信号，当外部信号电平从“1”到“0”跳变时，加1计数器加1，处于计数工作方式。,C / T,C / T,2. 方式116位方式 其定时时间为： t=（216-T0初值）×机器周期,3. 方式28位自动装入时间常数方式 其定时时间为： t=（28-T0初值）×机器周期,4. 方式32个8位方式,仅T0可以工作在方式3此时T0分成2个 独立的计数器TL0和TH0 ， TL0用来作为T0的控制信号（TR0、TF0）， TH0用来作为T1的控制信号（TR1、TF1）。,6.4 单片机定时器/计数器的应用, 计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送THi、 TLi；,可编程器件在使用前需要进行初始化：,确定TMOD控制字：编程时将控制字送 TMOD；, 开中断（如果使用中断方式）: 编程实置位EA、ETi, TRi位置位控制定时器的启动和停止。,例1：设晶振频率fOSC=6MHz，使用定时器1以方式1产生周期为500s的方波脉冲，并由P1.0 输出。试以中断方式实现。, TMOD确定,T1控制,T0控制,控制字10H,定时器1 方 式1, 计算计数器的计数初值；,要产生500s 的方波脉冲，只需在P1.0端以250s为间隔，交替输出高低电平即可实现。为此，定时间应为250s 。使用6z晶振，则一个机器周期为2s，设待求计数初值为，则：,（216X）×2×10 -6 =250×10 -6 即216X=125 X216-125=10000H-7DH 0FF83H 所以，初值为：TH1=0FFH，TL1=83H,请思考 为什么？, 采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。, 由定时器控制寄存器TCON中的TR1位控制定时器的启动和停止。 TR11，启动； TR10，停止。,程序设计,ORG 0000H LJMP MAIN ；主程序入口 ORG 001BH LJMP INTT1 ；T1中断入口,INTT1： MOV TH1，#0FFH ；重新设置初值 MOV TL1，#83H CPL P1.0 ；输出取反 RETI,ORG 1000H MAIN：MOV TMOD， #10H ；T1为方式1 MOV TH1， #0FFH MOV TL1，#83H ；初值 SETB EA ；允许中断 SETB ET1 SETB TR1 ；启动定时 SJMP $ ；等待中断,设计一个控制程序，使80C51的P1口输出8路低频方波脉冲，频率分别为100、50、25、20、10、5、2、1Hz。 使用定时器T0，产生5ms的定时，若晶振选11.0592MHz，则5ms相当于4608个机器周期，T0应工作于方式1，初值位x为：x=65536-4608=60928。用十六进制数表示则：x=0EE00H。 对应于P1.0 P1.7，设立8个计数器，初值分别为1、2、4、5、10、20、50、100，由T0的溢出中断服务程序对它们减“1”计数，当减为零时恢复初值，并使相应的口线改变状态，这样就使P1口输出所要求的方波。,【例2】低频信号发生器驱动程序,ORG 0000H START： AJMP MAIN ORG 000BH AJMP PTFO MAIN： MOV SP，#70 ；主程序：栈指针初始化 MOV 31H，#2 ；各路计数器置初值 MOV 32H，#4 MOV 33H，#5 MOV 34H，#10 MOV 35H，#20 MOV 36H，#50 MOV 37H，#100 MOV TMOD，#1 ；T0方式1定时 MOV TL0，#0 ；初值T0 MOV TH0，#0EEH MOV IE，#82H ；允许T0中断 SETB TR0 ；允许T0计数 HERE： SJMP HERE ；踏步，通常CPU处理其他工作,主程序,ORG 0030H PTF0： MOV TH0，#0EEH ；T0中断服务程序 MOV TL0，#0 ；初值T0 CPL P1.0 DJNZ 31H，PF01 ；对各路计数器进行计数 MOV 31H，#2 ；计数器减为0，恢复计数初值 CPL P1.1 PF01： DJNZ 32H，PF02 ；输出相反 MOV 32H，#4 CPL P1.2 PF02： DJNZ 33H，PF03 MOV 33H，#5 CPL P1.3,中断程序,PF03： DJNZ 34H，PF04 MOV 34H，#10 CPL P1.4 PF04： DJNZ 35H，PF05 MOV 35H，#20 CPL P1.5 PF05： DJNZ 36H，PF06 MOV 36H，#50 CPL P1.6 PF06： DJNZ 37H，PF07 MOV 37H，#100 CPL P1.7 PF07： RETI,中断程序,例题3：设晶振频率fOSC=6MHz，分别讨论各种工作方式下最长定时时间。,解： 1. 由fOSC=6MHz可知，MC=2us; 2. 由于是加1计数，所以最长定时应是计数初值最小时（即为0时）的定时时间。 所以此时有： 方式0： （2130）×2us=214us=16384us=16.384ms,方 式 1： （2160）×2us= 217us=131.072ms,方式2、3： （280）×2us= 29us=0.512ms,注意：以上是当fOSC=6MHz，即MC=2us时各种方式下的定时时间，若fOSC=12MHz，则最长定时时间将缩短一半。,例4：定时器/计数器应用,利用T0定时，产生2s定时，使得P1口输出信号，控制8个发光二极管循环点亮，设fOSC=12MHz， 。,分析：P1口输出信号，控制8个发光二极管循环点亮，但此处由于定时时间长达2s，所以单靠一个定时器不能解决问题。可以采取硬件定时和软件计数（或硬件计数）结合方式。,P1.0,P1.7,R,LED3,R,LED0,R,LED1,R,LED2,R,LED4,R,LED5,R,LED6,R,LED7,P1.6,P1.5,P1.4,P1.3,P1.2,P1.1,8051,演 示,硬件定时与软件计数结合方式解题思路： 让T0作定时器用，如T0可以定时50ms； 在T0中断处理程序中一个寄存器内容加1，同时判断是否加到2000/50=40，如果不到40，则直接返回，如果计到40，说明2s时间到； 使P1口循环点亮8个发光二极管后再返回。 T0工作在方式1，控制字01H，计数初值：,（216X）×1×10 -6 =50×10 -3 即216X=50000 X216-50000=10000H-C350H 3CB0H 所以，初值为：TH1=3CH，TL1=B0H,ORG 0000H LJMP MAIN ；主程序入口 ORG 000BH LJMP INTT0 ；T0中断入口,思考： 其他中断入口的 地址？,ORG 1000H MAIN：MOV TMOD， #01H ；T0为方式1 MOV TH0， #3CH MOV TL0，#B0H ；初值 SETB EA ；允许中断 SETB ET0 SETB TR0 ；启动定时 MOV A,#01H ; LED0先亮 MOV P1,A ; MOV R0,#0 SJMP $ ；等待中断,INTT0： MOV TH0，#3CH ；重新设置初值 MOV TL0，#B0H INC R0 CJNE R0,#40,NEXT ；不等直接返回 MOV R0,#0 ； 2s到 RL A ；依次点亮 NEXT: RETI,例题5：如图5-7所示，开始时P1.0亮，延时0.2秒后左移至P1.1亮，如此左移7次后至P1.7亮，再延时0.2秒右移至P1.6亮，如此右移7次后至P1.0亮。（时钟频率fOSC为12MHz）。 2000us初值(方式0）： 6192=1830=0001100000110000 =1100 000100010000=C110H,方法 ： 延时时间0.2秒，使用TIMER0在MODE0下工作 ORG 0000H ；起始地址 AJMP MAIN MAIN: MOV TMOD，#00H ；设定工作在MODE0 START：CLR C ；C=0 MOV A，#0FFH ；ACC=FFH，左移初值 MOV R2，#08 ；R2=08，设左移8次 LOOP： RLC A ；左移一位 MOV P1，A ；输出至P1 MOV R3，#100 ；0.2秒 ACALL DELAY ；2000微妙 DJNZ R2，LOOP ；左移8次,MOV R2，#07 ；R2=07，设右移7次 LOOP1： RRC A ；右移一位 MOV P1，A ；输出至P1 MOV R3，#100 ；0.2秒 ACALL DELAY ；2000微妙 DJNZ R2，LOOP1 ；右移7次 JMP START DELAY： SETB TR0 ；启动TIMER0开始计时 AGAIN： MOV TL0，#10H ；设定TL0的值 MOV TH0，#0C1H ；设定TH0的值 LOOP1： JBC TF0，LOOP3 ；TF0是否为1，是则跳 至LOOP3，并清TF0 JMP LOOP1 ；不是则跳到LOOP1 LOOP3： DJNZ R3，AGAIN CLR TR0 ；则停止TIMR0计数 RET END,