第6章定時計數(shù)器PPT課件

1、2021年11月21日星期日 6.1 定時器/計數(shù)器結(jié)構(gòu) 6.2 定時器/計數(shù)器的四種工作方式 6.3 定時器/計數(shù)器對輸入信號的要求 6.4 定時器/計數(shù)器編程和應用教學內(nèi)容第1頁/共68頁2021年11月21日星期日6.1.1 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與原理 重點：定時的實質(zhì)，定時與計數(shù)的關(guān)系6.1.2 定時/計數(shù)器方式寄存器TMOD6.1.3 定時/計數(shù)器控制寄存器TCON6.1.4 定時/計數(shù)器的初始化返回本章首頁6.1 6.1 定時定時/ /計數(shù)器結(jié)構(gòu)計數(shù)器結(jié)構(gòu)第2頁/共68頁2021年11月21日星期日6.1.1 6.1.1 定時定時/ /計數(shù)器結(jié)構(gòu)與原計數(shù)器結(jié)構(gòu)與原理理 定時器/計數(shù)器

2、簡稱定時器，89S51單片機內(nèi)部有2個16位的可編程定時/計數(shù)器：定時器0（T0）和定時器1（T1）?？删幊淌侵钙涔δ埽ㄈ绻ぷ鞣绞健⒍〞r時間、啟動方式等）可以由指令來確定和改變。 在定時器/計數(shù)器中除了有兩個16位的計數(shù)器用來存儲計數(shù)數(shù)據(jù)之外，還有2個特殊功能寄存器（控制寄存器TCON和方式寄存器TMOD）對其進行控制。第3頁/共68頁2021年11月21日星期日這些寄存器之間是通過內(nèi)部總線和控制邏輯電路連接起來的。定時器定時器/ /計數(shù)器的結(jié)計數(shù)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)第4頁/共68頁2021年11月21日星期日 從結(jié)構(gòu)圖可以看出: 16位的定時器/計數(shù)器分別由兩個專用寄存器組成，即T0由TH0和TL0構(gòu)

3、成；T1由TH1和TL1構(gòu)成。這些寄存器由于存放定時和計數(shù)初值。此外，內(nèi)部還有一個8位的TMOD和一個8位的TCON。TMOD 主要用于選定定時器的工作方式；TCON主要用于控制定時器的啟動與停止。定時器定時器/ /計數(shù)器的結(jié)計數(shù)器的結(jié)構(gòu)構(gòu)第5頁/共68頁2021年11月21日星期日定時器定時器/ /計數(shù)器的原理計數(shù)器的原理 16位的定時器/計數(shù)器的實質(zhì)上是一個加1的計數(shù)器,其控制電路受軟件控制、切換。 計數(shù)的次數(shù)和時間之間是相關(guān)的。 只要計數(shù)脈沖的間隔相等，計數(shù)值就代表時間的流逝第6頁/共68頁2021年11月21日星期日 當定時器/計數(shù)器為定時工作方式時，加1信號由振蕩器的12分頻產(chǎn)生，即

4、每過一個機器周期，計數(shù)值增1，直至計滿溢出為止。顯然，定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。由于一個機器周期等于12個振蕩周期，所以 計數(shù)頻率 fcount=1/12fosc 例：晶振為12MHZ ，則計數(shù)周期為 T=1/(12*106)Hz*1/12 =1微秒最短的定時周期第7頁/共68頁2021年11月21日星期日 當定時器/計數(shù)器為計數(shù)工作方式時，通過引腳T0和T1對外部信號計數(shù)，外部脈沖的下降沿觸發(fā)計數(shù) 采樣過程： 在每個機器周期的S5P2期間采樣引腳當輸入脈沖信號從1到0的負跳變時，計數(shù)器就自動加1。 由于檢測一個由1到0的跳變需要兩個機器周期，所以 計數(shù)的最高頻率為振蕩頻率的1/2

5、4。為了確保給定電平在變化前至少被采樣一次，外部計數(shù)脈沖的高低電平均需保持一個機器周期以上。（占空比沒有限制）第8頁/共68頁2021年11月21日星期日 單片機中的定時器和計數(shù)器是一個部件，只不過計數(shù)器用來記錄外界發(fā)生的事情，而定時器則是對一個固定時間間隔（機器周期）進行計數(shù)而已。本質(zhì)都是計數(shù)。結(jié)論第9頁/共68頁2021年11月21日星期日 綜上所述，我們已知定時器/計數(shù)器是一種可編程部件，所以在其開始工作之前，必須將一些命令（控制字）寫入定時器/計數(shù)器。這個過程稱為定時器/計數(shù)器的初始化。 當給定時器設置了某種工作方式之后，定時器就會按設定的工作方式獨立運行，不再占用CPU的操作時間，除

6、非定時器計數(shù)溢出，才可能中斷CPU當前操作。結(jié)論第10頁/共68頁2021年11月21日星期日 6.1.2 定時器定時器/計數(shù)器方式寄存器計數(shù)器方式寄存器TMODGATEC/T M10MGATE C/T1M0M控 制 T 1控 制 T 089H和T 類同01M0M0 00 11 01 1方 式方式0 13位方式1 16位方式2 自動重裝方式3 適用T001定時器模式計數(shù)器模式01與INT 無關(guān)00與INT 有關(guān)M1M0：方式選擇位C/T:功能選擇位GATE: 門控位第11頁/共68頁2021年11月21日星期日GATE=1時 若TR1=1，且 INT1=1,允許T0計數(shù)， 若TR1=0，或IN

7、T1=0,禁止T0計數(shù) GATE=0,若TR1=1,允許計數(shù) 若TR1=0，禁止計數(shù) 第12頁/共68頁2021年11月21日星期日 由于在不同方式下計數(shù)器位數(shù)不同，因而最大計數(shù)值（量程）也不同。 方式0：M=213=8192 方式1：M=216=65536 方式2：M=28=256 方式3：定時器分成兩個8位計數(shù)器，兩個M均256第13頁/共68頁2021年11月21日星期日TR1(0):運行控制位6.1.3 定時器定時器/計數(shù)器控制寄存計數(shù)器控制寄存器器TCON（88H）定時器工作模式寄存器TCON TF1(0): 溢出標志第14頁/共68頁2021年11月21日星期日6.1.4 6.1.

8、4 定時器定時器/ /計數(shù)器的初始計數(shù)器的初始化化初始化的步驟如下：確定工作方式-對TMOD賦值置定時或計數(shù)的初值-可直接寫入TH0(1),TL0(1)根據(jù)需要開放定時器/計數(shù)器的中斷啟動定時器/計數(shù)器。 當實現(xiàn)了啟動要求之后，定時器就按規(guī)定的工作方式和初值開始計數(shù)或定時。第15頁/共68頁2021年11月21日星期日 因為定時器/計數(shù)器是作“加1”計數(shù)，并在計滿溢出時產(chǎn)生中斷，初值X可以這樣計算： X = M - 計數(shù)值(計數(shù)次數(shù)） 例：在6MHZ主頻下，要求產(chǎn)生1ms的定時,計算初值 分析：因為定時器每“加1”一次所需的時間為2s,如果要產(chǎn)生1ms的定時，需加500次，500即為計數(shù)值。方

9、式1下工作。 初值 X =M-計數(shù)值=65536-500=FE0CH第16頁/共68頁2021年11月21日星期日6.2 6.2 定時器定時器/ /計數(shù)器的計數(shù)器的4 4種工作種工作方式方式 由上節(jié)可知，通過對TMOD中的M1、M0的設置,可以選擇四種工作方式。也就是每個定時器可構(gòu)成4種電路結(jié)構(gòu)模式。 在模式0、1和2，T0和T1的工作方式相同，在模式3，兩個定時器的方式不同。下面以T1為例，分述各種工作方式的特點和用法。第17頁/共68頁2021年11月21日星期日方式方式016位寄存器中只用13位，其中TL1的高三位未用。第18頁/共68頁2021年11月21日星期日16位寄存器全用方式方

10、式1第19頁/共68頁2021年11月21日星期日這種工作方式可省去用戶軟件中重裝常數(shù)的程序，并可產(chǎn)生相當精度的定時時間。方式方式2第20頁/共68頁2021年11月21日星期日該方式只適用于定時器T0，T0被拆成兩個獨立的8位計數(shù)器TH0和TL0。方式3下的T0方式方式 3第21頁/共68頁2021年11月21日星期日 T0工作在方式3時,T1可定為方式0、方式1和方式2,用來作為串行口的波特率發(fā)生器,或不需要中斷的場合.T1工作在方式0第22頁/共68頁2021年11月21日星期日T0工作在方式3時T1為方式1的工作示意圖T1工作方式1第23頁/共68頁2021年11月21日星期日T0工作

11、在方式3時T1為方式2的工作示意圖 T1工作方式2第24頁/共68頁2021年11月21日星期日T1的控制字M1M0=11時,T1停止計數(shù) 注意:在T0為方式3時,T1運行的控制條件只有2個,即C/T和M1,M0。T1工作方式3第25頁/共68頁2021年11月21日星期日6.3 6.3 定時器定時器/ /計數(shù)器對輸入信號的要計數(shù)器對輸入信號的要求求當T0或T1被選定為定時工作模式時, 定時器/計數(shù)器的輸入脈沖的周期與機器周期一樣,為時鐘振蕩頻率的1/12。若 f振蕩=12MHz,則計數(shù)的時間間隔為1s。當T0或T1用作計數(shù)器時,計數(shù)脈沖來自相應的外部輸入引腳.一次負跳變要花2個機器周期,因此

12、外部輸入的計數(shù)脈沖的最高頻率為系統(tǒng)振蕩頻率的1/24.如:f振蕩=12MHz,則可輸入的最高頻率為500KHz。 注:外部輸入信號脈沖寬度至少保持1個機器周期.保證在兩個機器周期可以采樣高低電平兩個不同狀態(tài)。返回本章首頁第26頁/共68頁2021年11月21日星期日6.4 6.4 定時定時/ /計數(shù)器編程應用計數(shù)器編程應用【例6.1】設MCS-51單片機系統(tǒng)時鐘頻率CLK為6MHZ，要在P1.0引腳上輸出1個周期為1毫秒占空比為50%的方波信號。如下圖： P1.01ms1msT=2ms第27頁/共68頁2021年11月21日星期日解:(1)計算初值: 機器周期=2s=2*10-6s (216-

13、X)*2*10-6=1*10-3, 即(216-X)=500,X=65036 X=FE0CH=1111111000001100B 則TH0=0FEH,TL0=0CH第28頁/共68頁2021年11月21日星期日(2)初始化程序: 對定時器初始化和中斷初始化 即對IP,IE,TCON,TMOD的相應位設置,并將計 數(shù)初值裝入定時器.如: TMOD=01H, 定時方式1 IP=00H,IE=92H,TCON=10H即ET0=1,EA=1, TR0=1第29頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 0000H RESET : AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG

14、 0100H MAIN : MOV SP , #60H MOV TMOD,#01H方法一：中斷方式方法一：中斷方式第30頁/共68頁2021年11月21日星期日MOV TL0 , #0CH MOV TH0 , #0FEH SETB TR0 SETB ET0 SETB EAAJMP HEREIT0P : MOV TL0 , #0CH MOV TH0 , #0FEH CPL P1.0 RETI 第31頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 0000H MOV TMOD,#01H LOOP: MOV TH0,#0FEH MOV TL0,#0CH SETB TR0LOOP1: JNB TF0

15、,LOOP1 CLR TR0 CPL P1.0 SJMP LOOP方法二：軟件查詢方法二：軟件查詢；設定工作方式 ；設定時器初值 ；啟動定時器；軟件查看到時；停止計時；將P1.0位取反；返回 LOOP第32頁/共68頁2021年11月21日星期日 【例6.2】設MCS-51單片機系統(tǒng)時鐘頻率CLK為6MHZ，請編出利用定時/計數(shù)器T0在P1.0引腳上產(chǎn)生周期為2秒，占空比為50%的方波信號的程序（1）主程序任務： 1）T0工作方式的設定： 選擇方式1（16位方式）（最大定時131ms） 2）定時常數(shù)的設定： TC=216-100ms/2s =15536=3CB0H 每隔100ms中斷一次,中斷

16、10次為1s第33頁/共68頁2021年11月21日星期日即：TH0應裝3CH，TL0應裝B0H。3）中斷管理： 允許T0中斷，開放總中斷 即：IE應裝10000010B4）啟動定時器T0： SETBTR05）設置軟件計數(shù)器初值：（如使用R7） 即R7應裝0AH6）動態(tài)停機：SJMP $第34頁/共68頁2021年11月21日星期日MAIN： MOV TMOD，#01H ；設定T0為方式1MOV TH0 ，#3CH ；裝入定時常數(shù)高8位MOV TL0 ，#0B0H ；裝入定時常數(shù)低8位MOV IE ，#82H ；開放T0中斷SETB TR0 ；啟動T0MOV R7 ，#0AH ；設置軟件計數(shù)器

17、SJMP $主程序主程序第35頁/共68頁2021年11月21日星期日任務：1）恢復T0常數(shù)；2）軟件計數(shù)器減1； 3）判斷軟件計數(shù)器是否為0。為0時，改變P1.0狀態(tài)，并恢復軟件計數(shù)器初值；不為0時中斷返回。（2）中斷服務程序第36頁/共68頁2021年11月21日星期日TOINT：MOV TL0，#0B0H ；恢復定時常數(shù)MOV TH0，#3CHDJNZ R7， NEXTCPL P1.0 MOV R7，#0AHNEXT：RETI中斷服務程序中斷服務程序第37頁/共68頁2021年11月21日星期日ORG 0000H MOV TH0，#3CH AJMP MAIN MOV TL0，#0B0HO

18、RG 000BH MOV IE，#82H AJMP TOINT SETB TR0ORG 0030H MOVR7，#0AH MAIN：MOV TMOD，#01H完整程序完整程序第38頁/共68頁2021年11月21日星期日 SJMP$TOINT: MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH DJNZ R7，NEXT CPL P1.0 MOV R7，#0AHNEXT： RETI END第39頁/共68頁2021年11月21日星期日 【例6.3】把T0（P3.4）作為外部中斷請求輸入線即T0引腳發(fā)生負跳變時，向CPU請求中斷，當在T0產(chǎn)生一次負跳變后，使P1.0產(chǎn)生周期為1ms的方波。 方

19、式方式2 2的應用的應用 思路：T0定義方式1計數(shù)，即計數(shù)輸入端T0發(fā)生一次負跳變，計數(shù)器加1即產(chǎn)生溢出標志，向CPU發(fā)中斷； 定時器T1以方式2產(chǎn)生0.5ms定時。 第40頁/共68頁2021年11月21日星期日0.5ms0.5msT=1sT0(P3.4)P1.0T1為方式2定時T0為方式1計數(shù)第41頁/共68頁2021年11月21日星期日T0的計數(shù)初值: TH0=0FFH,TL0=0FFHT1的定時初值: (28-X)*2*10-6=5*10-4 ,X=06H第42頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 0000HRESET: AJMP MAIN ；復位入口轉(zhuǎn)主程序 ORG 00

20、0BH LJMP IT0P ；轉(zhuǎn)T0中斷服務程序 ORG 001BH LJMP IT1P ；轉(zhuǎn)T1中斷服務程序 方法一：（中斷方式）方法一：（中斷方式）第43頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 0100HMAIN: MOV SP, #60H MOV TMOD, #26H MOV TL0 , #0FFH ；T0置初值 MOV TH0 , #0FFH SETB TR0 ；啟動T0 SETB ET0 ；允許T0中斷 MOV TL1,#06H ；T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0 ；PSW中為用戶做標志用 SETB EA ；CPU開放中斷 第44頁/共68頁2021年11

21、月21日星期日LOOP: JNB F0,LOOPT0產(chǎn)生中斷了嗎,產(chǎn)生過,則F0=1 SETB TR1 ；啟動T1 SETB ET1 ；允許T1中斷HERE: AJMP HERE 第45頁/共68頁2021年11月21日星期日IT0P: CLR TR0 ；停止T0計數(shù) SETB F0 ；建立產(chǎn)生中斷標志 RETIIT1P: CPL P1.0 ；P1.0位取反 RETI第46頁/共68頁2021年11月21日星期日【例6.4】用定時器T1的方式2對外部計數(shù),要求每計滿100個數(shù),將P1.0引腳信號求反. 解:P3.5引腳輸入外部信號,每發(fā)生1次負跳變計數(shù)器加1,每輸入100個脈沖,計數(shù)器溢出中斷

22、,將P1.0引腳求反. TMOD=60H 注意:此處T0不能為方式3,其它皆可。 X=28-100=156=9CH方式方式2 2應用應用計數(shù)模式計數(shù)模式第47頁/共68頁2021年11月21日星期日程序清單: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH CPL P1.0 RETI ORG 0100HMAIN: MOV TMOD,#60H MOV TL1,#9CH MOV TH1,#9CH SETB TR1SETB ET1SETB EAHERE: AJMPHERE第48頁/共68頁2021年11月21日星期日 【例6.5A】T0方式3，分別產(chǎn)生200us和400us的定時并使P1

23、.0和P1.1分別產(chǎn)生400us和800us的方法, fosc=6MHZ 解:TL0用于定時200us,TH0用于定時400us (28-X)*2*10-6=200*10-6, X=156 即X=9CH (28-X)*2*10-6=400*10-6, X=56 即X=38H 方式方式3 3的應用的應用第49頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 0000H START: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP P1TO ORG 001BH AJMP PIT1 第50頁/共68頁2021年11月21日星期日MAIN : MOV SP , #60H MOV TMOD , #03

24、H MOV TL0 , #9CH MOV TH0 , #38H MOV TCON , #50H MOV IE , #8AHHERE : AJMP HEREPIT0 : MOV TL0 , #9CH CPL P1.0 RETIPIT1: MOV TH0,#38H CPL P1.1 RETI 第51頁/共68頁2021年11月21日星期日【例6.5B】假設某MCS-51應用系統(tǒng)的2個外部中斷源已被占用,設置定時器T1工作在方式2,作波特率發(fā)生器用.現(xiàn)要求增加1個外部中斷源,并控制P1.0引腳輸出1個5KHz的方波. fosc=6MHZ.T0(P3.4)TL0為方式3計數(shù)100s100sTH0為方式

25、3定時P1.0第52頁/共68頁2021年11月21日星期日(1)初值計算: TL0=0FFH (28-X)2*10-8=110-4 ,X=156=9CH即TH0=9CH ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP TL0INT 第53頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG 001BH LJMP TH0INT ORG0100HMAIN : MOV TMOD , #27H ;00100111 MOV TL0 , #0FFH MOV TH0 , #9CH 第54頁/共68頁2021年11月21日星期日 MOV TL1,#data1 ；data據(jù)波特率常數(shù)定 MO

26、V TH1,#data1 MOV TCON , #55H ；邊沿觸發(fā),啟動定時 MOV IE , #9FH ；中斷允許 TL0INT:MOV TL0, #0FFH RETITH0INT: MOVTH0,#9CH CPL P1.0 RETI第55頁/共68頁2021年11月21日星期日門控位門控位 GATEGATE的應用的應用【例6.6】門控GATE1使定時/計數(shù)器T1啟動計數(shù)受INT1的控制。當GATE1為1，TR為1時，只有INT1引腳輸入高電平，T1才被允許計數(shù)，故可測引腳P3.3上正脈沖寬度（機器周期數(shù)）。 解: 門控位為1，定時器啟動計數(shù)受外部中斷引腳輸入電平的影響，可測外部輸入脈沖寬

27、度。 被測脈沖輸入P3.3 (INT1 ) , T1為定時方式。第56頁/共68頁2021年11月21日星期日第57頁/共68頁2021年11月21日星期日 ORG0000H RESET: AJMP MAIN ORG0100HMAIN : MOV TMOD , #90H; 門控定時,T1為方式1 MOV SP , #60H MOV TL1 , #00H MOV TH1 , #00H;定時器初值LOOP1 : JB P3.3 LOOP1 ; 等待P3.3到低電平 SETB TR1 ；將TR1置1LOOP2 : JNB P3.3 LOOP2； 等待P3.3為1LOOP3 : JB P3.3 LOO

28、P3；定時器已經(jīng)開始定時第58頁/共68頁2021年11月21日星期日 CLR TR1；定時結(jié)束LOOP3: SJMPLOOP3 讀定時器中的時間值第59頁/共68頁2021年11月21日星期日 【例6.7】 P3.4 輸入低頻負脈沖，要求P3.4每次發(fā)生負跳變時，P1.0輸出一個400us的同步脈沖。第60頁/共68頁2021年11月21日星期日START : MOV TMOD , #06H ; T0為方式2外部計數(shù) MOV TH0 , #0FFH MOV TL0 , #0FFH SETB TR0 ；允許計數(shù)LOOP1 : JBC TF0, PTF01 ; 溢出后 AJMP LOOP1方法一方法一: : 軟件查詢方軟件查詢方式式 第61頁/共68頁2021年11月21日星期日PTF01 : CLR TR0 MOV TMOD , #02H ; T0為方式2定時 MOV TH0 , #0AH ; 500