第5章2單片機的定時器計數(shù)器

1、1 5.1 5.1 定時方法概述定時方法概述 1.1.軟件定時：執(zhí)行一個循環(huán)程序進行時間軟件定時：執(zhí)行一個循環(huán)程序進行時間延遲。延遲。但是單片機但是單片機cpu被占用被占用，無法進行，無法進行多任務(wù)處理。多任務(wù)處理。 2.2.硬件定時：定時時間較長。硬件定時：定時時間較長。 3.3.可編程定時器定時：對系統(tǒng)時鐘脈沖的可編程定時器定時：對系統(tǒng)時鐘脈沖的計數(shù)來實現(xiàn)。計數(shù)來實現(xiàn)。采用專門的定時器和計數(shù)器采用專門的定時器和計數(shù)器獨立運行，有利于提高單片機的性能，適獨立運行，有利于提高單片機的性能，適用于用于實時多任務(wù)實時多任務(wù)處理的要求處理的要求第五章第五章2 單片機的定時器計數(shù)器單片機的定時器計數(shù)器

2、25.2、 定時器定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和功能計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和功能以以8051系列為例：系列為例：2個個16位可編程定時器位可編程定時器/計數(shù)器：計數(shù)器：t0和和t1.t0:tl0/th0；t1:tl1/th1tmod/tcon:工作方式寄存器工作方式寄存器/控制寄存器控制寄存器1.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)內(nèi)部總線工作方式工作方式th1tl1th0tl0tcontmodt1t0微處理器32.功能功能16位的定時器位的定時器/計數(shù)器的實質(zhì)：加法計數(shù)器。計數(shù)器的實質(zhì)：加法計數(shù)器。（1）定時）定時對對機器周期機器周期進行計數(shù)，即計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)進行計數(shù)，即計數(shù)脈沖來自單片機的內(nèi)部。即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖使

3、得計數(shù)器部。即每個機器周期產(chǎn)生一個計數(shù)脈沖使得計數(shù)器加加1，直至計滿溢出，直至計滿溢出 。計數(shù)頻率計數(shù)頻率fosc/12，即，即1個機器周期；個機器周期；“定時定時”時間：開始計數(shù)到溢出；時間：開始計數(shù)到溢出；預(yù)置計數(shù)法：初值越大，定時越短。預(yù)置計數(shù)法：初值越大，定時越短。4（2）計數(shù)）計數(shù)對外部脈沖信號計數(shù)（對外部脈沖信號計數(shù)（t0p3.4/t1p3.5)。下降沿出現(xiàn)時，計數(shù)器值加下降沿出現(xiàn)時，計數(shù)器值加1.在每個機器周期的在每個機器周期的s5p2拍節(jié)時對外部計數(shù)脈沖進行采樣；拍節(jié)時對外部計數(shù)脈沖進行采樣；如果前一個機器周期采樣為高電平，后一個機器周期采樣如果前一個機器周期采樣為高電平，后一

4、個機器周期采樣為低電平，即為一個有效的計數(shù)脈沖。為低電平，即為一個有效的計數(shù)脈沖。下一個周期的下一個周期的s3p1期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。期間，新的計數(shù)值裝入計數(shù)器。最高計數(shù)頻率最高計數(shù)頻率fosc/24，即，即2個機器周期。個機器周期。注：注：定時器按設(shè)定的工作方式獨立運行，不占用定時器按設(shè)定的工作方式獨立運行，不占用cpu的操作的操作時間，除非定時器計滿溢出，中斷時間，除非定時器計滿溢出，中斷cpu。5 1.定時器控制寄存器定時器控制寄存器tcon功能：控制定時器功能：控制定時器t0或或t1的運行或停止，并標志定時器的溢出和中斷情的運行或停止，并標志定時器的溢出和中斷情況。況。位地址：

5、位地址：88h，可以位尋址。，可以位尋址。tf0/tf1:定時器溢出標志。溢出時，硬件自動使定時器溢出標志。溢出時，硬件自動使tf0/tf1置置1,并申請中并申請中斷。斷。tr0/tr1:定時器運行控制位。置定時器運行控制位。置1啟動工作，置啟動工作，置0停止工作。停止工作。ie0/ie1:外部中斷外部中斷0(int0)/1(int1)請求標志。請求標志。it0/it1:外部中斷外部中斷0/1觸發(fā)方式選擇位。觸發(fā)方式選擇位。位地址位地址8fh8eh8dh8ch8bh8ah89h88htcontf1tr1tf0tr0ie1it1ie0it05.3 控制寄存器和方式寄存器控制寄存器和方式寄存器6

6、2.方式寄存器方式寄存器 gate門控位門控位 gate =0 以運行控制位以運行控制位tr啟動定時器啟動定時器 gate = l 以外中斷請求信號或啟動定時器以外中斷請求信號或啟動定時器 c/t定時方式或計數(shù)方式選擇位定時方式或計數(shù)方式選擇位 c/t = 0 定時工作方式定時工作方式 c/t = 1 計數(shù)工作方式計數(shù)工作方式 d7d6d5d4d3d2d1d0gatec/tm1m0gatec/tm1m0定時器定時器t1定時器定時器t07m1 m0方式方式功能功能0 0013位定時器位定時器/計數(shù)器，由計數(shù)器，由tl中低中低5位和位和th中中8位組成。位組成。0 1116位定時器位定時器/計數(shù)器

7、計數(shù)器1 028位自動重裝定時器位自動重裝定時器/計數(shù)器，計數(shù)器，tl為計數(shù)器，為計數(shù)器，th為常數(shù)寄為常數(shù)寄存器存器1 13定時器定時器0分為分為2個個8位定時器位定時器/計數(shù)器，定時器計數(shù)器，定時器1無此方式無此方式tmod的位地址是的位地址是89h，不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指，不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置定時器的工作方式。令設(shè)置定時器的工作方式。復(fù)位時，復(fù)位時，tmod所有位均清零。所有位均清零。8 5.4.1 工作方式工作方式0 1.電路邏輯結(jié)構(gòu)電路邏輯結(jié)構(gòu)c/t=0:定時器工作方式：定時器工作方式：c/t=1:計數(shù)器工作方式：計數(shù)器工作方式：下降沿有效。下降沿有效。gate=

8、0:或門輸出為或門輸出為1,與與intx無關(guān)；無關(guān)；trx1,接通計數(shù)器，否則斷開停止計數(shù)。接通計數(shù)器，否則斷開停止計數(shù)。gate=1：trx1,或門、與門輸出僅受或門、與門輸出僅受intx控制?？刂?。5.4 定時器定時器/計數(shù)器的工作方式計數(shù)器的工作方式92.定時和計數(shù)應(yīng)用定時和計數(shù)應(yīng)用在方式在方式0下，當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是：下，當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是： 18192（213）當(dāng)為定時工作方式時，定時時間的計算公式為當(dāng)為定時工作方式時，定時時間的計算公式為: （ 213 計數(shù)初值）計數(shù)初值） 晶振周期晶振周期12 或（或（ 213 計數(shù)初值）計數(shù)初值） 機器周期機器周

9、期其時間單位與晶振周期或機器周期相同（其時間單位與晶振周期或機器周期相同（s）。）。如晶振頻率為如晶振頻率為6 mhz，則最小定時時間為，則最小定時時間為213 (213 1) 2us = 2（s）最大定時時間為最大定時時間為（ 213 0 ）2 us= 16 384（s） 10 例例5.1設(shè)單片機晶振頻率為設(shè)單片機晶振頻率為6mhz，使用定時器，使用定時器1以方式以方式0產(chǎn)生周期為產(chǎn)生周期為500s的等寬正方波連續(xù)的等寬正方波連續(xù)脈沖，并由脈沖，并由p1.0輸出，以查詢方式完成。輸出，以查詢方式完成。 1計算計數(shù)初值計算計數(shù)初值 （213 x ）2 = 250x=8067=111111000

10、0011b十六進制表示，高十六進制表示，高8位為：位為：0fch，低，低5位為位為03h。其中高其中高8位放入位放入th1，即，即th1 = 0fch；低；低5位位放入放入tl1，即，即tl1= 03h 112.tmod寄存器初始化寄存器初始化為把為把t1設(shè)定為方式設(shè)定為方式0，則，則m1m0 = 00；為實現(xiàn)定時功能，應(yīng)使為實現(xiàn)定時功能，應(yīng)使c/t= 0；為實現(xiàn)為實現(xiàn)t1的運行控制，則的運行控制，則gate = 0。t0不用，有關(guān)位設(shè)定為不用，有關(guān)位設(shè)定為0。因此因此tmod寄存器應(yīng)初始化為寄存器應(yīng)初始化為00h。3.由由tcon中的中的tr1位控制定時的啟動和停止位控制定時的啟動和停止tr

11、1 = 1啟動啟動tr1= 0停止。停止。 12例例5.1 org 0030h ;查詢方式查詢方式 p112main: movtmod,#00hmovth1,#0fchmovtl1,#03hmovie,#00hsetbtr1loop: jbctf1,loop1ajmplooploop1:movth1,#0fchmovtl1,#03hcplp1.0ajmp loop end135.4.2 工作方式工作方式1 p113 m1=0 m0=1m1=0 m0=1 與方式與方式0 0一樣，唯一差別是一樣，唯一差別是1616位定時位定時/ /計數(shù)器，由計數(shù)器，由thx8thx8位和位和tlx8tlx8位組成

12、位組成1616位加位加1 1計數(shù)器計數(shù)。計數(shù)器計數(shù)。 142.定時和計數(shù)定時和計數(shù)當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是當(dāng)為計數(shù)工作方式時，計數(shù)值的范圍是 165536（216）當(dāng)為定時工作方式時，定時時間的計算公式為當(dāng)為定時工作方式時，定時時間的計算公式為 （ 216 計數(shù)初值）計數(shù)初值） 晶振周期晶振周期12 或（或（ 216 計數(shù)初值）計數(shù)初值） 機器周期機器周期其時間單位與晶振周期或機器周期相同（其時間單位與晶振周期或機器周期相同（s）。）。 15 以中斷方式完成以中斷方式完成例例6.1 。單片機晶振頻率為。單片機晶振頻率為6mhz，使用定時器，使用定時器1以工作方式以工作方式1產(chǎn)生周期為

13、產(chǎn)生周期為500s的等寬正方波連續(xù)脈沖，并由的等寬正方波連續(xù)脈沖，并由p1.0輸出。輸出。1計算計數(shù)初值計算計數(shù)初值 th1 = 0ffh tl1 = 83h2tmod寄存器初始化寄存器初始化 tmod = 10h3程序設(shè)計程序設(shè)計16org 0000hljmp mainorg 001bhljmp tointmian:movtmod,#10hmovth1, #0ffhmovtl1, #83hsetbeasetbet1setbtr1here:sjmpheretoint:movth1, #0ffhmovtl1, #83hcplp1.0reti17例例5.2:利用定時器利用定時器t1方式方式1進行定

14、時，使進行定時，使p1.1端每隔端每隔1s取反一次，設(shè)取反一次，設(shè)晶振頻率為晶振頻率為12mhz。解：方式解：方式1下最大定時時間：下最大定時時間：tmax2161us65536us65.536ms當(dāng)定時時間大于當(dāng)定時時間大于tmax時，可設(shè)置軟件計數(shù)器。時，可設(shè)置軟件計數(shù)器。設(shè)設(shè)t1定時時間為定時時間為50ms，則計滿，則計滿20次就可。次就可。（ 216x）1us50000usx15536=3cb0h所以所以th1=3ch,tl1=b0h程序如下：程序如下：18start:mova,#00;a賦計數(shù)初值賦計數(shù)初值0movtmod,#10h;t1為方式為方式1movth1,#3chmovtl

15、1,#0b0hsetbtr1;啟動啟動t1loop:jbctf1,nextsjmploopnext:movth1,#3chmovtl1,#0b0hincacjnea,#20,loopcplp1.1mova,#00sjmploop195.4.3 定時工作方式定時工作方式2 p113m1=1 m0=0m1=1 m0=0 自動裝載自動裝載初值初值8 8位定時位定時/ /計數(shù)器。計數(shù)器。tlxtlx為為8 8位加位加1 1計數(shù)器，計數(shù)器，thxthx為為8 8位初值暫存器。位初值暫存器。 用于需要重復(fù)定時和計數(shù)的場合，最大計數(shù)值：用于需要重復(fù)定時和計數(shù)的場合，最大計數(shù)值：256 (2256 (28 8

16、) ) 最大定時時間最大定時時間(12mhz t=1(12mhz t=1 s)s)： 256256 s s 定時時間定時時間= =（ 2 28 8 -tx -tx初值）初值）x x 振蕩周期振蕩周期 x 12x 1220 例例5.3 使用定時器使用定時器0以工作方式以工作方式2產(chǎn)生產(chǎn)生100s定時，在定時，在p1.0輸出周期為輸出周期為200s的連續(xù)正方波脈沖。已知晶的連續(xù)正方波脈沖。已知晶振頻率振頻率fosc = 6mhz。 1計算計數(shù)初值計算計數(shù)初值 6mhz晶振下，一個機器周期為晶振下，一個機器周期為2us，以，以th0作重裝作重裝載的預(yù)置寄存器，載的預(yù)置寄存器，tl0作作8位計數(shù)器，假

17、設(shè)計數(shù)初值位計數(shù)器，假設(shè)計數(shù)初值為為x，則，則 （256x ）2= 100us 求解得求解得x = 206d = 11001110b = 0ceh 把把0ceh分別裝入分別裝入th0和和tl0中：中：th0 = 0ceh ，tl0 = 0ceh 21例例5.3 (查詢方式查詢方式) org 0000h ljmp main org 0030h main: movie,#00hmovtmod,#02hmovth0,#0cehmovtl0,#0cehsetbtr0loop: jbctf0,loop1ajmplooploop1:cplp1.0ajmp loop end22（中斷方式）（中斷方式） ；等

18、待中斷；等待中斷$sjmphere：；定時開始；定時開始tr0setbloop：；定時器；定時器0允許中斷允許中斷et0setb；開中斷；開中斷easetb；設(shè)置計數(shù)初值；設(shè)置計數(shù)初值# 0cehtl0 ，mov；保存計數(shù)初值；保存計數(shù)初值# 0cehth0 ，mov；設(shè)；設(shè)t0為工作方式為工作方式2# 02htmod ，movmain:org0000hljmpmainorg000bhljmpt1int；中斷返回；中斷返回reti；輸出方波；輸出方波p1.0cplt1int:23 例例5.4:用定時器用定時器1以工作方式以工作方式2實現(xiàn)計數(shù)，每計實現(xiàn)計數(shù)，每計100次進行累加器加次進行累加器加

19、1操作。操作。 1.計算計數(shù)初值計算計數(shù)初值256-100=156d9ch則則th1=tl1=9ch 2.tmod初始化初始化m1m0=10,c/t=1,gate=0因此因此tmod=60h24例例5.4 org0000h p115ljmpmain org 0030h ;查詢方式查詢方式main: movie,#00hmovtmod,#60hmovth1,#9chmovtl1,#9chsetbtr1del:jbctf1,loopajmpdelloop: incaajmp del end25例例： （應(yīng)用兩個定時器）（應(yīng)用兩個定時器）設(shè)重復(fù)周期大于設(shè)重復(fù)周期大于1ms的低頻脈沖信號從的低頻脈沖信

20、號從p3.5引腳（引腳（t1）輸入。要）輸入。要求求p3.5每發(fā)生每發(fā)生1次負跳變時，次負跳變時，p1.0輸出輸出1個個500s同步負脈沖，同同步負脈沖，同時時p1.1輸出輸出1個個1ms的同步正脈沖，其波形圖如下，設(shè)的同步正脈沖，其波形圖如下，設(shè)fosc6mhz。p3.5p1.0p1.11ms500s1ms26計算計數(shù)初值計算計數(shù)初值：定時器：定時器t0定時定時500us，使用方式，使用方式2，t1用于用于計數(shù)計數(shù)1個脈沖（每一次負跳變發(fā)生一次變化，個脈沖（每一次負跳變發(fā)生一次變化，考慮如何檢測考慮如何檢測負跳變？負跳變？）同時使用兩個定時計數(shù)器同時使用兩個定時計數(shù)器:t0: （28-x）2

21、us500us x=6d=06h th006h，tl006ht1: x=28-1 x=255d=0ffh th1=0ffh, tl1=0ffht0用于定時用于定時ct0 ，方式，方式2 m1 m010 ，gate=0 t1用于計數(shù)用于計數(shù)ct1 ，方式，方式2 m1 m010 ，gate=0 tmod寄存器初始化：寄存器初始化： tmod62hp3.5p1.0p1.11ms500s1ms27org 0030hstart1: mov tmod,#62hmov th0,#06h ；t0，定時，定時500usmov tl0,#06hmov th1,#0ffh; t1, 計數(shù)一個脈計數(shù)一個脈沖沖mov

22、 tl1,#0ffhsetb p1.0 clr p1.1 setb tr1 ; 啟動啟動t 1lp1:jbc tf1,nex1 ；檢測外部跳變信號檢測外部跳變信號sjmp lp1nex1: clr p1.0setbp1.1 setb tr0 ; 啟動啟動t 0lp2:jbc tf0,nex2；定時；定時500ussjmp lp2nex2:setb p1.0lp3:jbc tf0,nex3sjmp lp3nex3:clr p1.1 ;定定2次次500us共共1msclr tr0 ;t0停止工作停止工作ajmp lp1p3.5p1.0p1.11ms500s1ms285.4.4 定時工作方式定時工作

23、方式3 p115 只適用于定時器t0,被分成兩個獨立的8位計數(shù)器tl0和th0. 定時器t1沒有方式3狀態(tài)，若設(shè)置為方式3,則停止工作。29振蕩器振蕩器1212tl1tl1(8/5(8/5位位) )t1t1（p3.5)p3.5)端端c/c/ t = 0t = 0c/c/ t = 1t = 1th1th1(8(8位位) )串行口串行口控制控制振蕩器振蕩器1212tl1tl1(8(8位位) )串行口串行口t1t1（p3.5)p3.5)端端c/c/ t = 0t = 0c/c/ t = 1t = 1th1th1(8(8位位) )重新裝入重新裝入（a）t1方式方式1或或0（b）t1方式方式2t0方式方

24、式3時時t1的工作方式的工作方式305.5 外部中斷源的擴展外部中斷源的擴展 5.5.1 通過通過oc門線或?qū)崿F(xiàn)門線或?qū)崿F(xiàn)8051int0int1p1.3p1.2p1.1p1.0xi0xi1xi2xi3xi4r5.1kvcc利用一個外部中斷輸入線利用一個外部中斷輸入線int0(或或int1)，采用集電極開路的非門，采用集電極開路的非門構(gòu)成或非電路。構(gòu)成或非電路。查詢查詢p1.0p1.3的邏輯電平來判斷哪個中斷源引起中斷。的邏輯電平來判斷哪個中斷源引起中斷。31中斷中斷int1服務(wù)程序段如下：服務(wù)程序段如下：org00013h ；中斷矢量地址；中斷矢量地址ljmpintrpt;轉(zhuǎn)到入口地址轉(zhuǎn)到入

25、口地址intrpt:push psw;保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場。pushaccjbp1.0,serv1jbp1.1,serv2jbp1.2,serv3jbp1.3,serv4exit:popaccpoppswretiserv1:.ajmpexit32 利用利用t0/t1的外部事件計數(shù)輸入端作為邊沿觸的外部事件計數(shù)輸入端作為邊沿觸發(fā)器的外部中斷輸入端；發(fā)器的外部中斷輸入端； 將將t0/t1設(shè)置成計數(shù)方式，計數(shù)器初值設(shè)為滿設(shè)置成計數(shù)方式，計數(shù)器初值設(shè)為滿量程值，即全量程值，即全1狀態(tài)；狀態(tài)； t0/t1端出現(xiàn)負跳變脈沖時，計數(shù)器加端出現(xiàn)負跳變脈沖時，計數(shù)器加1就溢就溢出產(chǎn)生中斷；出產(chǎn)生中斷； tf0/tf

26、1作為外部中斷請求標志。作為外部中斷請求標志。5.5.2 通過定時器通過定時器/計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)器實現(xiàn)33 例：定時器例：定時器t1設(shè)置為方式設(shè)置為方式2外部計數(shù)方式，外部計數(shù)方式，允許允許t1中斷，且中斷，且cpu開放中斷。開放中斷。movtmod,#60hmovtl1,#0ffhmovth1,#0ffhsetbeasetbet1setbtr15.5.2 通過定時器通過定時器/計數(shù)器實現(xiàn)計數(shù)器實現(xiàn)345.6 定時器與中斷綜合應(yīng)用定時器與中斷綜合應(yīng)用例例:利用定時器利用定時器0控制產(chǎn)生周期為控制產(chǎn)生周期為2ms和和100ms的方波信號，分別的方波信號，分別由由p1.0和和p1.1引腳輸出，引腳輸

27、出，采用中斷方式采用中斷方式。系統(tǒng)時鐘為。系統(tǒng)時鐘為12mhz。分析：方波為分析：方波為2ms，定時時間為，定時時間為1ms。 機器周期為機器周期為1s，采用方式，采用方式0，則計數(shù)初值為，則計數(shù)初值為 x=213-1000=7192=1110000011000b th0=e0h，tl0=18h 方波為方波為100ms，定時時間為，定時時間為50ms，可采用，可采用50次次1ms定時定時35org 0000hljmp beginorg 000bhljmp tointorg 2000hbegin：mov tmod，#00h mov tl0，#18h mov th0，#0e0h mov r2，#5

28、0 setb ea setb et0 setb pt0 setb tr0here：sjmp heretoint：mov tl0，#18h mov th0，#0e0h cpl p1.0 djnz r2，return cpl p1.1 mov r2，#50return：reti36查詢方式查詢方式中斷方式中斷方式loop1:jbctf0,loop2sjmploop1here：sjmp hereorg 000bhljmp toint setb ea setb et0 setb pt0 setb tr0setb tr0 toint:使用中斷方式時：使用中斷方式時：定時定時器溢出中斷請求標志位器溢出中斷

29、請求標志位tf0,tf1,由硬件自動清由硬件自動清0。使用查詢方式時：使用查詢方式時：定時器溢定時器溢出中斷請求標志位出中斷請求標志位tf0,tf1,由用戶軟家清由用戶軟家清0。37例例 :設(shè)單片機振蕩頻率為設(shè)單片機振蕩頻率為6mhz，要求每隔，要求每隔100ms，從外部，從外部rom以以data開始的數(shù)據(jù)區(qū)傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)到開始的數(shù)據(jù)區(qū)傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)到p1口輸出，口輸出，共傳送共傳送100個數(shù)據(jù)。要求個數(shù)據(jù)。要求（1）定時采用定時器）定時采用定時器t0以方式以方式2實實現(xiàn)（現(xiàn)（2）數(shù)據(jù)輸出在中斷服務(wù)程序中完成。）數(shù)據(jù)輸出在中斷服務(wù)程序中完成。解：定時器解：定時器t0,方式方式2,最大定時時

30、間最大定時時間512us0.512ms因此，設(shè)定時時間為因此，設(shè)定時時間為0.5ms500us，采用一個軟件計數(shù)器計，采用一個軟件計數(shù)器計數(shù)數(shù)200次實現(xiàn)達到次實現(xiàn)達到100ms。（256x）2=500x6=06h。程序如下：程序如下：38org0000hajmpstartorg000bhajmptointstart: movtmod,#02hmovtl0,#06hmovth0,#06hsetbeasetbet0setbpt0setbtr0movdptr,#datamovr6,#100dloop:movr7,#200dmova,r7here:jnzheredjnzr6,loopclrtr0toint: djnzr7,lp1clramovca,a+dptrmovp1,aincdptrlp1:mova,r7reti39單片機專門固化的定時器單片機專門固化