單片機原理與接口技術(shù)6ppt課件VIP

.,1,第六章定時器及應(yīng)用,6.1定時器概述6.2定時器的控制6.3定時器的四種模式及應(yīng)用,.,2,6.1定時器概述,6.1.189C51定時器結(jié)構(gòu)6.1.289C51定時器功能,.,3,6.1.189C51定時器結(jié)構(gòu),有兩個16位的定時器/計數(shù)器:定時器0（T0）定時器1（T1）。都是16位加1計數(shù)器。T0由兩個8位特殊功能寄存器TH0和TL0構(gòu)成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。如圖,.,4,6.1.189C51定時器結(jié)構(gòu),.,5,6.1.289C51定時器功能,每個定時器都可由軟件設(shè)置為定時工作方式或計數(shù)工作方式。定時器工作不占用CPU時間，除非定時器/計數(shù)器溢出，才能中斷CPU的當(dāng)前操作。每個定時器/計數(shù)器有四種工作模式。模式0-3,.,6,定時工作方式簡介：,定時脈沖為單片機片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖，即每個機器周期使定時器（T0或T1）的數(shù)值加1直至計滿溢出。,當(dāng)采用12MHz晶振時，一個機器周期為1s，計數(shù)頻率為1MHz。,.,7,計數(shù)工作方式簡介：,通過引腳P3.4（T0）和P3.5（T1）對外部脈沖信號計數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至0的下降沿時定時器的值加1。CPU檢測一個1至0的跳變需要兩個機器周期，故最高計數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時間至少是一個完整的機器周期。圖,.,8,6.2定時器的控制,6.2.1工作模式寄存器TMOD6.2.2控制器寄存器TCON,.,9,6.2.1工作模式寄存器TMOD,TMOD用于控制T0和T1的工作模式。TMOD不能位尋址，只能用字節(jié)設(shè)置定時器的工作模式，低半字節(jié)設(shè)置T0，高半字節(jié)設(shè)置T1。系統(tǒng)復(fù)位時，TMOD的所有位被清0。TMOD各位的定義格式如圖所示：,.,10,圖工作模式寄存器TMOD的位定義,.,11,TMOD各位的功能,M1和M0操作模式控制位。兩位可形成四種編碼，對應(yīng)于四種模式。見表6-1。,.,12,表6-1M1，M0控制的四種工作模式,.,13,C/T計數(shù)器/定時器方式選擇位。C/T=0，設(shè)置為定時方式。定時器計數(shù)8051片內(nèi)脈沖，即對機器周期計數(shù)。C/T=1，設(shè)置為計數(shù)方式。計數(shù)器的輸入來自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脈沖。,TMOD各位的功能,.,14,GATE門控位。GATE=0，只要用軟件使TR0（或TR1）置1就可以啟動定時器，而不管INT0（或INT1）的電平是高還是低。GATE=1，只有INT0（或INT1）引腳為高電平且由軟件使TR0（或TR1）置1時，才能啟動定時器工作。,TMOD各位的功能,.,15,6.2.2控制器寄存器TCON,TCON可位尋址。系統(tǒng)復(fù)位時，TCON的所有位被清0。TCON各位的定義格式如圖所示。,.,16,TF1,TR1,TF0,TR0,IE1,IE0,IT1,IT0,TCON（88H）,8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H,圖控制寄存器TCON的位定義,.,17,TCON各位的功能,TF1（TCON.7)T1溢出標志位。當(dāng)T1溢出時，由硬件自動使中斷觸發(fā)器TF1置1，并CPU申請中斷。當(dāng)CPU響應(yīng)中斷進入中斷服務(wù)程序后，TF1由被硬件自動清0。TF1也可以用軟件清0。TF0（TCON.5)T0溢出標志位。其功能和操作情況同TF1。,.,18,TR1(TCON.6)T1運行控制位。可通過軟件置1（TR1=1）或清0（TR1=0）來啟動或關(guān)閉T1。在程序中用指令“SETBTR1”使TR1位置1，定時器T1便開始計數(shù)。TR0(TCON.4)T0運行控制位。其功能和操作情況同TR1。,TCON各位的功能,.,19,IE1，IT1，IE0，IT0(TCON.3TCON.0)外部中斷INT1，INT0請求及請求方式控制位。前一章已經(jīng)講過。,TCON各位的功能,.,20,6.3定時器的四種模式及應(yīng)用,6.3.1模式0及其應(yīng)用6.3.2模式1及其應(yīng)用6.3.3模式2及其應(yīng)用6.3.4模式3及其應(yīng)用6.3.5綜合應(yīng)用舉例,.,21,6.3.1模式0及其應(yīng)用,一、模式0工作特點二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu)三、模式0的應(yīng)用舉例,.,22,一、模式0工作特點,T0、T1為3位計數(shù)器。TH0的8位和TL0的低5位TH的8位和TL1的低5位以下以0說明：,.,23,TH0溢出時，向中斷標志TF0進位（硬件置位TF0），并申請中斷。T0是否溢出可查詢TF0是否被置位，以產(chǎn)生T0中斷。定時時間為：t=(213T0初值)振蕩周期12,.,24,二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu),如圖,.,25,二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu),.,26,二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu),C/T=0時:控制開關(guān)接通振蕩器12分頻輸出端，T0對機器周期計數(shù)。這是定時工作方式。其定時時間為：t=(213-T0初值)振蕩周期12C/T=l時:控制開關(guān)使引腳T0(P3.4)與13位計數(shù)器相連，外部計數(shù)脈沖由引腳T0(P3.4)輸入，當(dāng)外部信號電平發(fā)生由1到0跳變時，計數(shù)器加1。這時，T0成為外部事件計數(shù)器。這就是計數(shù)工作方式。,.,27,二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu),GATE=O時，或門輸出A點電位保持為1,“或”門被封鎖。于是，引腳INTO輸入信號無效。這時，“或”門輸出的l打開“與”門。B點電位取決于TRO的狀態(tài)，于是，由TRO一位就可控制計數(shù)開關(guān)K，開啟或關(guān)斷TO。若軟件使TRO置1便接通計數(shù)開關(guān)K，啟動TO在原上加1計數(shù)，直至溢出。溢出時，13位寄存器清O,TF0置位，并申請中斷，TO從0重新開始計數(shù)。若TRO=0，則關(guān)斷計數(shù)開關(guān)K，停止計數(shù)。,.,28,二、模式0的邏輯電路結(jié)構(gòu),GATE=l時A點電位取決于INT0(P3.2)引腳的輸入電平。僅當(dāng)INT0輸入高電平，且TR0=1時，B點才是高電平，計數(shù)開關(guān)K閉合，T0開始計數(shù)。當(dāng)INT0由1變0時，T0停止計數(shù)。這一特性可以用來測量在INT0端出現(xiàn)的正脈沖的寬度。,.,29,三、模式0的應(yīng)用舉例,例6-1：設(shè)定時器T0選擇工作模式0，定時時間為1ms，fosc=6MHz。試確定T0初值，計算最大定時時間T。,.,30,解：模式0，13位計數(shù)器。（1）試確定T0初值X(213X)1/610-612=110-3sX=7692D=1111000001100B1E0CHT0的低5位：01100B=0CH即(TL0)=0CHT0的高8位：11110000B=F0H即(TH0)=F0H（2）計算最大定時時間TT0的最大定時時間對應(yīng)于13位計數(shù)器T0的各位全為1，即(TL0)=1FH，(TH0)=FFH.T=(213-0)1/610-612=16.384ms,.,31,例6-2：上例中，定時時間1ms,編程。在P1.0的引腳上產(chǎn)生輸出周期為2ms的方波。設(shè)T0工作在模式0，定時時間為1ms，定時時間到，P1.0取反。,.,32,解：（1）計算T0初值X計算步驟見例6-1。結(jié)果：(TH0)=0F0H,(TL0)=0CH。,.,33,例6-2,（2）程序清單：初始化引導(dǎo)程序ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過中斷服務(wù)程序區(qū)ORG000BH；中斷服務(wù)程序入口AJMPITOP,.,34,例6-2主程序：,ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H；設(shè)堆棧指針ACALLPTOMDHERE:AJMPHERE；等待PTOMD:MOVTMOD,#00H；選擇工作模式MOVTL0,#0CH；送初值MOVTH0,#0F0HSETBTR0；啟動定時SETBET0；T0開中斷SETBEA；CPU開中斷RET,.,35,例6-2,中斷服務(wù)程序ORG0120HITOP:MOVTL0,#0CH；重新裝如初值MOVTH0,#0F0HCPLP1.0；P1.0取反RETI,.,36,例6-3,利用T0的工作模式0產(chǎn)生1ms定時，在P1.0引腳輸出周期為2ms的方波。設(shè)單片機晶振頻率fosc=12MHz。編程實現(xiàn)其功能。,.,37,例6-3,解：要在P1.0引腳輸出周期為2ms的方波，只要使P1.0每隔1ms取反一次即可。（1）選擇工作模式T0的模式字為TMOD=00H，即M1M0=00，C/T=0，GATE=0，其余位為0。,.,38,（2）計算1ms定時時T0的初值(213X)1/1210-612=110-3sX=7193D=1110000011000BT0的低5位：11000B=18H即(TL0)=18HT0的高8位：11100000B=E0H即(TH0)=E0H,例6-3,.,39,例6-3（3）采用查詢方式的程序清單,MOVTMOD,#00H；設(shè)置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBTR0；啟動定時LOOP：JBCTF0，NEXT；查詢定時時間到否SJMPLOOPNEXT：MOVTL0,#18H；重裝計數(shù)初值MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán),.,40,例6-3（4）采用定時器溢出中斷方式的程序,主程序ORG0000HRESET:AJMPMAIN；跳過中斷服務(wù)程序區(qū)ORG0030HMAIN：MOVTMOD,#00H；設(shè)置T0為模式0MOVTL0,#18H；送初值MOVTH0,#0E0HSETBEA；CPU開中斷SETBET0；T0中斷允許SETBTR0；啟動定時HERE：SJMPHERE；等待中斷，虛擬主程序,.,41,例6-3,中斷服務(wù)程序ORG000BHAJMPCTC0ORG0120HCTC0:MOVTL0,#18H；重新裝如初值MOVTH0,#0E0HCPLP1.0；P1.0取反RETI,.,42,6.3.2模式1及其應(yīng)用,一、模式1工作特點二、模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)三、模式1的應(yīng)用舉例,.,43,一、模式1工作特點,該模式對應(yīng)的是一個16位的定時器/計數(shù)器。用于定時工作方式時，定時時間為：t=(216初值)振蕩周期12用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度最大為：216=65536（個外部脈沖）,.,44,二、模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu),圖6-8,.,45,二、模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu),.,46,三、模式1的應(yīng)用舉例,例6-4：用定時器T1產(chǎn)生一個50Hz的方波，由P1.1輸出，使用程序查詢方式，fosc=12MHz。,.,47,（例6-4）,解：方波周期T=1/50=0.02s=20ms用T1定時10ms計數(shù)初值X為：101000us=(216-X)(1/12)12usX=21612101000/12=6553610000=55536=D8F0H,.,48,（例6-4）,源程序清單：MOVTMOD,#10H；設(shè)置T1為模式1SETBTR1；啟動定時LOOP：MOVTL1,#0D8H；送初值MOVTH1,#0F0HJNBTF1，$；查詢定時時間到否CLRTF1;產(chǎn)生溢出，清標志位CPLP1.1；取反SJMPLOOP；重復(fù)循環(huán),.,49,6.3.3模式2及其應(yīng)用,一、模式2工作特點二、模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu)三、模式2的應(yīng)用舉例,.,50,一、模式2工作特點,把TL0(TL1)配置成一個可以自動重裝載的8位定時器/計數(shù)器在程序初始化時，TL0和TH0由軟件賦予相同的初值。用于定時工作方式時，定時時間為：t=(28TH0初值)振蕩周期12用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度最大為：28=256（個外部脈沖）,.,51,一、模式2工作特點,該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語句，并可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時時間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。TL0計數(shù)溢出時，不僅使溢出中斷標志位TF0置1，而且還自動把TH0中的內(nèi)容重新裝載到TL0中。TL0用作8位計數(shù)器，TH0用以保存初值。,.,52,二、模式2的邏輯電路結(jié)構(gòu),如圖,.,53,三、模式2的應(yīng)用舉例,例6-5：當(dāng)P3.4引腳上的電平發(fā)生負跳變時，從P1.0輸出一個500s的同步脈沖。請編程序?qū)崿F(xiàn)該功能。查詢方式，fosc=6MHz。,.,54,（例6-5）,解：（1）模式選擇選T0為模式2，外部事件計數(shù)方式。當(dāng)P3.4引腳上的電平發(fā)生負跳變時，T0計數(shù)器加1，溢出標志TF0置1；然后改變T0為500s定時工作方式，并使P1.0輸出由1變?yōu)?。T0定時到產(chǎn)生溢出，使P1.0輸出恢復(fù)高電平，T0又恢復(fù)外部事件計數(shù)方式。如圖所示。,.,55,（例6-5）,（2）計算初值T0工作在外部事件計數(shù)方式，當(dāng)計數(shù)到28時，計數(shù)器就會溢出。設(shè)計數(shù)初值為X，當(dāng)再出現(xiàn)一次外部事件時，計數(shù)器溢出。則:X+1=28X=281=11111111B=0FFHT0工作在定時工作方式，晶振頻率為6MHz，500s相當(dāng)于250個機器周期。因此，初值X為(28X)2s=500sX=6=06H,.,56,（例6-5）（3）程序清單,START：MOVTMOD,#06H；置T0為模式2,計數(shù)方式MOVTL0,#0FFH；T0計數(shù)器初值MOVTH0,#0FFHSETBTR0；啟動T0計數(shù)LOOP1：JBCTF0，PTFO1；查詢T0溢出標志，；TF0=1時轉(zhuǎn)，且清TF0=0SJMPLOOP1；PTFO1：CLRTR0；停止計數(shù)MOVTMOD,#02H；置T0為模式2，定時方式MOVTL0,#06H；送初值，定時500sMOVTH0,#06H,.,57,（例6-5）,CLRP1.0;P1.0清0SETBTR0；啟動定時500sLOOP2:JBCTF0,PTFO2；查詢T0溢出標志，；TF0=1時轉(zhuǎn)，且清TF0=0;（第一個500s到否？）SJMPLOOP2PTFO2:SETBP1.0；P1.0置1CLRTR0；停止計數(shù)SJMPSTART,.,58,例6-6：利用定時器T1的模式2對外部信號計數(shù)。要求每計滿100次，將P1.0端取反。,.,59,（例6-6）,解：（1）選擇模式外部信號由T1（P3.5）引腳輸入，每發(fā)生一次負跳變計數(shù)器加1，每輸入100個脈沖，計數(shù)器發(fā)生溢出中斷，中斷服務(wù)程序?qū)1.0取反一次。T1計數(shù)工作方式模式2的模式字為（TMOD）=60H。T0不用時，TMOD的低4位可任取，但不能進入模式3，一般取0。,.,60,（例6-6）,（2）計算T1的計數(shù)初值X=28100=156=9CH因此:TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH。,.,61,（例6-6）,（3）程序清單MAIN：MOVTMOD,#60H；置T1為模式2,計數(shù)方式MOVTL1,#9CH；T1計數(shù)器初值MOVTH1,#9CHMOVIE，#88H;定時器開中斷SETBTR1；啟動T1計數(shù)HERE：SJMPHERE；等待中斷ORG001BH；中斷服務(wù)程序入口CPLP1.0RETI,.,62,6.3.4模式3及其應(yīng)用,一、模式3的特點及邏輯電路結(jié)構(gòu)二、模式3應(yīng)用舉例,.,63,一、模式3的特點及邏輯電路結(jié)構(gòu),工作模式3對T0和T1大不相同。T0設(shè)置為模式3，TL0和TH0被分成兩個相互獨立的8位計數(shù)器。T1無工作模式3狀態(tài)。在T0用作模式3時，T1仍可設(shè)置為模式02。,.,64,一、模式3的特點及邏輯電路結(jié)構(gòu),T0模式3的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示。,.,65,一、模式3的特點及邏輯電路結(jié)構(gòu),TL0用原T0的各控制位、引腳和中斷源，即C/T，GATE，TR0，TF0，T0（P3.4）引腳，INT0（P3.2）引腳。TL0可工作在定時器方式和計數(shù)器方式。其功能和操作與模式0、模式1相同（只是8位）。TH0只可用作簡單的內(nèi)部定時功能。TH0占用了定時器T1的控制位TR1和T1的中斷標志TF1，其啟動和關(guān)閉僅受TR1的控制。,.,66,T0模式3下T1的邏輯電路結(jié)構(gòu),定時器T1無工作模式3狀態(tài)。在T0用作模式3時，T1仍可設(shè)置為模式02。T0模式3下T1的邏輯電路結(jié)構(gòu)如圖所示由于TR1和TF1被定時器T0占用，計數(shù)器開關(guān)K已被接通，此時，僅用T1控制位，C/T切換其定時或計數(shù)器工作方式就可使T1運行。當(dāng)計數(shù)器溢出時，只能將輸出送入串行口或用于不需要中斷的場合。一般作波特率發(fā)生器,.,67,二、模式3的應(yīng)用舉例,例6-7：設(shè)某用戶系統(tǒng)已使用了兩個外部中斷源，并置定時器T1工作在模式2，作串行口波特率發(fā)生器用。現(xiàn)要求再增加一個外部中斷源，并由P1.0引腳輸出一個5kHz的方波。Fosc=12MHz.,.,68,（例6-7）,解：（1）工作模式可設(shè)置T0工作在模式3計數(shù)器方式，把T0的引腳作附加的外部中斷輸入端，TL0的計數(shù)初值為FFH，當(dāng)檢測到T0引腳電平出現(xiàn)由1至0的負跳變時，TL0產(chǎn)生溢出，申請中斷。T0模式3下，TL0作計數(shù)用，而TH0用作8位的定時器，定時控制P1.0引腳輸出5kHz的方波信號。,.,69,（例6-7）,（2）計算初值TL0的計數(shù)初值為FFH。TH0的計數(shù)初值X為：P1.0方波周期T=1/(5kHz)=0.2ms=200s用TH0作定時100s時，X=256-10012/12=156,.,70,（例6-7）,（3）程序清單MOVTMOD,#27H；T0為模式3,計數(shù)方式;T1為模式2，定時方式MOVTL0,#0FFH；TL0計數(shù)初值MOVTH0,#156；TH0計數(shù)初值MOVTL1,#data；data是根據(jù)波特率；要求設(shè)置的常數(shù)（初值）MOVTH1,#dataMOVTCON,#55H;外中斷、1邊沿觸發(fā)，；啟動T0，T1MOVIE，#9FH;開放全部中斷,.,71,（例6-7）,TL0溢出中斷服務(wù)程序（由000BH轉(zhuǎn)來）TL0INT：MOVTL0，#0FFH；TL0重賦初值（中斷處理）RETITH0溢出TH0溢出中斷服務(wù)程序（由001BH轉(zhuǎn)來）TH0INT：MOVTH0，#156；TH0重賦初值CPLP1.0;P1.0取反輸出RETI串行口及外部中斷0，外部中斷1的服務(wù)程序略。,.,72,6.3.5綜合應(yīng)用舉例,例6-8：設(shè)時鐘頻率為6MHz。編寫利用T0產(chǎn)生1s定時的程序。,.,73,（例6-8）,解：（1）定時器T0工作模式的確定模式0最長可定時16.384ms;模式1最長可定時131.072ms;模式2最長可定時512s;定時1s，可選用模式1，每隔100ms中斷一次，中斷10次為1s。,.,74,（例6-8）,（2）求計數(shù)器初值X(216X)12/(6106)=10010-3sX=15536=3CB0H因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH,.,75,（例6-8）,(3)實現(xiàn)方法對于中斷10次計數(shù)，可使T0工作在計數(shù)方式，也可用循環(huán)程序的方法實現(xiàn)。本例采用循環(huán)程序法。,.,76,（例6-8）,（4）源程序清單ORG0000HAJMPMAIN；上電，轉(zhuǎn)向主程序ORG000BH；T0中斷服務(wù)程序入口地址AJMPSERVE；轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序ORG0030H；主程序,.,77,（例6-8）,MAIN:MOVSP,#60H；設(shè)堆棧指針MOVB，#0AH；設(shè)循環(huán)次數(shù)MOVTMOD,#01H；T0工作于模式1MOVTL0,#0B0H；裝計數(shù)值低8位MOVTH0,#3CH；裝計數(shù)值高8位SETBTR0；啟動定時SETBET0；T0開中斷SETBEA；CPU開中斷SJMP$；等待中斷,.,78,（例6-8）,SERVE:MOVTL0,#0B0H；重新賦初值MOVTH0,#3CHDJNZB,LOOP；B-1不為0，繼續(xù)定時CLRTR0；1s定時到，停止T0工作LOOP:RETI；中斷返回END,.,79,6.3.5綜合應(yīng)用舉例,例6-9：設(shè)計實時時鐘程序。時鐘就是以秒、分、時為單位進行計時。用定時器與中斷的聯(lián)合應(yīng)用。,.,80,（例6-9）,解：（1）實現(xiàn)時鐘計時的基本方法計算計數(shù)初值。時鐘計時的最小單位是秒，但使用單片機定時器/計數(shù)器進行定時，即使按方式1工作，其最大定時時間也只能達131ms。因此，可把定時器的定時時間定為100ms，計數(shù)溢出10次即得到時鐘計時的最小單位秒；而10次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。,.,81,（例6-9）,假定使用定時器T0，以工作模式1進行100ms的定時。如fosc=6MHz，則計數(shù)初值X為：(216X)12/(6106)=10010-3sX=15536=3CB0H因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH,.,82,（例6-9）,采用定時方式進行溢出次數(shù)的累計，計滿10次即得到秒計時。從秒到分和從分到時的計時是通過累計和數(shù)值比較實現(xiàn)的。時鐘顯示即及顯示緩沖區(qū)部分在這里略，可自行設(shè)計。,.,83,（例6-9）,（2）程序流程及程序清單主程序（MAIN）的主要功能進行定時器T1的初始化編程并啟動T1，然后通過反復(fù)調(diào)用顯示子程序，等待100ms定時中斷的到來。其流程如圖所示。,.,84,設(shè)T1為模式1,設(shè)中斷次數(shù),清計時單元,開中斷,啟動T1,調(diào)用顯示子程序,等待定時中斷,圖時鐘主程序流程,.,85,（例6-9）,（2）程序流程及程序清單中斷服務(wù)程序（PITO）的主要功能進行計時操作。程序開始先判斷計數(shù)溢出時候滿了10次，不滿表明還沒達到最小計時單位秒，中斷返回；如滿10次則表示已達到最小計時單位秒，程序繼續(xù)向下運行，進行計時操作。要求滿1秒則“秒位”32H單元內(nèi)容加1，滿