定時(shí)器-計(jì)數(shù)器-精品課件

1、定時(shí)器-計(jì)數(shù)器-2022/9/161第1頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三本章主要內(nèi)容定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)與控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例2022/9/162第2頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.1.1 89S51定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)89S51單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16-bit的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1和T0，受特殊功能寄存器TMOD和TCON的控制，是16-bit加1計(jì)數(shù)器。結(jié)構(gòu)如圖6.1所示：2022/9/163第3頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 定時(shí)器工作模式單片機(jī)芯片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖加

2、計(jì)數(shù)，即每個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0或T1）的數(shù)值加1直至計(jì)滿溢出。2022/9/164第4頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 計(jì)數(shù)器工作模式通過(guò)引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對(duì)外部脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)輸入脈沖信號(hào)產(chǎn)生由1至0的下降沿時(shí)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的值加1。CPU檢測(cè)一個(gè)1至0的跳變需要兩個(gè)機(jī)器周期，故最高計(jì)數(shù)頻率為振蕩頻率的1/24。為了確保某個(gè)電平在變化之前被采樣一次，要求電平保持時(shí)間至少是一個(gè)完整的機(jī)器周期。輸入信號(hào)波形如下圖所示。2022/9/165第5頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 對(duì)輸入脈沖寬度的要求2022/9/166第

3、6頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.1.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制工作方式控制寄存器TMOD特殊功能寄存器TMOD是89S51單片機(jī)的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式控制寄存器，用于選擇定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式和工作方式，字節(jié)地址為89H，不能位尋址，其格式如圖6.2所示。2022/9/167第7頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三TMOD各位定義及具體的意義2022/9/168第8頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三2022/9/169第9頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.1.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)

4、器控制寄存器TCOM特殊功能寄存器TMOD的字節(jié)地址為88H，可位尋址。TCON的格式如圖6.3所示 。2022/9/1610第10頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 控制寄存器TCOM各位定義TCON中的低4-bit與外部中斷有關(guān)，已在本書第5章中介紹 。TF1、TF0計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位 當(dāng)計(jì)數(shù)器作加1計(jì)數(shù)而產(chǎn)生溢出時(shí)，該位被單片機(jī)內(nèi)部硬件電路自動(dòng)置“1”。使用查詢方式時(shí)，此位作為狀態(tài)位供CPU查詢，但應(yīng)該注意的是，當(dāng)CPU查詢有效后，應(yīng)采用軟件指令及時(shí)將該位清“0”。使用中斷方式時(shí)，此位作為中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，CPU進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，該位由單片機(jī)內(nèi)部硬件電路自動(dòng)清“0” 2

5、022/9/1611第11頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 控制寄存器TCOM各位定義TR1、TR0加1計(jì)數(shù)運(yùn)行控制位當(dāng)TR1=1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1進(jìn)行加1計(jì)數(shù)；TR1=0時(shí)，停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的計(jì)數(shù)。TR0=1時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0進(jìn)行加1計(jì)數(shù)；TR0=0時(shí)，停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的計(jì)數(shù)。TR1、TR0可以由軟件置“1”和清“0”。 2022/9/1612第12頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的4種工作方式 工作方式1工作方式2工作方式3工作方式02022/9/1613第13頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月2

6、0日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.1 工作方式 1 當(dāng)M1、M0為01時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于工作方式1，等效邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖6.4所示（以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1為例，所以 TMOD.5、TMOD.4=01）。2022/9/1614第14頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.1 工作方式 11. 兩種工作模式的選擇 定時(shí)器工作模式（ ） 計(jì)數(shù)器工作模式（ ）2. 軟件控制和硬件控制的選擇 軟件控制（當(dāng)GATE=0時(shí) ） 軟件和硬件聯(lián)合控制（當(dāng)GATE=1時(shí) ）2022/9/1615第15頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.2 工作方式 2 當(dāng)M1、

7、M0為10時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于工作方式2，等效邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖6.4所示（以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1為例，所以 TMOD.5、TMOD.4=10）。2022/9/1616第16頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.2 工作方式 21. 工作方式2時(shí)，16-bit的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1被拆分為兩個(gè)8-bit寄存器TH1和TL1，其中，TL1為加1計(jì)數(shù)器，TH1作為TL1的初值預(yù)置寄存器，并始終保持為初值常數(shù)。當(dāng)TL1加1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，溢出標(biāo)志位TF1被硬件電路自動(dòng)置“1”，同時(shí)，自動(dòng)將TH1中的初值送給TL1，使TL1從初值開(kāi)始重新加計(jì)數(shù)。 2. 工作方式2可以省去用戶程序中重

8、裝初值的指令執(zhí)行時(shí)間，可以相當(dāng)精確地定時(shí)。2022/9/1617第17頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.3 工作方式 3工作方式3是為了增加1個(gè)附加的8-bit定時(shí)器/計(jì)數(shù)器而設(shè)置的，從而使89S51具有3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。工作方式3只適用于定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1不能工作在工作方式3 。2022/9/1618第18頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 工作方式3下的T0 當(dāng)TMOD.1、TMOD.0=11時(shí)，T0的工作方式被選為工作方式3，這時(shí)各引腳與T0的邏輯關(guān)系如圖6.7所示。 2022/9/1619第19頁(yè)，共34頁(yè)，20

9、22年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三（a） TL0作為8-bit定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（b） TH0作為8-bit定時(shí)器圖6.7 T0工作方式3時(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)框圖2022/9/1620第20頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 T0工作方式3時(shí)T1的各種工作方式 1. 一般情況下，當(dāng)T1用作串行口波特率發(fā)生器時(shí)，T0才工作于工作方式3。2. T0處于工作方式3時(shí)，T1可設(shè)置為工作方式0、工作方式1、工作方式2，用來(lái)作為串行口的波特率發(fā)生器，以確定串行通信的速率 。 2022/9/1621第21頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 圖6.8 T0工作方式3時(shí)T1為

10、工作方式0的工作示意圖2022/9/1622第22頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三圖6.9 T0工作方式3時(shí)T1為工作方式1的工作示意圖2022/9/1623第23頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三圖6.10 T0工作方式3時(shí)T1為工作方式2的工作示意圖2022/9/1624第24頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.2.4 工作方式 0 當(dāng)M1、M0為00時(shí)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于工作方式1，等效邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖6.11所示（以定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1為例，所以 TMOD.5、TMOD.4=00）。2022/9/1625第25頁(yè)，共3

11、4頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 工作方式 0工作方式0與工作方式1的差別僅僅在于計(jì)數(shù)器的模不同，工作方式1為16-bit加1計(jì)數(shù)器，而工作方式0為13-bit加1計(jì)數(shù)器，由TL1的低5-bit和TH1的8-bit構(gòu)成，當(dāng)TL1的低5-bit計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH1進(jìn)位，TH1計(jì)數(shù)溢出時(shí)，將TCON中的溢出標(biāo)志位置“1”。由于工作方式0是為了兼容MCS-48系列的單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，并且其計(jì)數(shù)初值的計(jì)算比較復(fù)雜，所以在實(shí)際應(yīng)用中，一般不使用工作方式0，而采用工作方式1。2022/9/1626第26頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用舉例脈

12、沖信號(hào)的產(chǎn)生脈沖寬度的測(cè)量 2022/9/1627第27頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.3.1 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生例6.1 設(shè)單片機(jī)的晶振頻率為=12MHz，要求在P1.0引腳上輸出周期為2ms的方波。分析：不妨設(shè)T1處于定時(shí)器工作模式，工作方式1。周期為2ms的方波要求定時(shí)間隔為1ms，每次定時(shí)1ms時(shí)間到，就將P1.0取反。定時(shí)器的計(jì)數(shù)信號(hào)頻率為/12=1MHz，計(jì)數(shù)周期為12/=1s，也就是說(shuō)，每個(gè)機(jī)器周期定時(shí)器就計(jì)數(shù)加1，而1ms=1000s，需計(jì)數(shù)次數(shù)為1000/（12/）=1000。由于加1計(jì)數(shù)器是向上計(jì)數(shù)，為了得到1000個(gè)計(jì)數(shù)之后的定時(shí)器溢出，必須給加1

13、計(jì)數(shù)器賦初值655361000=64536=FC18H，在C51語(yǔ)言中相當(dāng)于1000。2022/9/1628第28頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)（采用中斷方式 ）ORG0000H; 復(fù)位入口AJMPSTARTORG001BH; T1溢出中斷入口AJMPT1INTORG0030HSTART:MOVSP,#60H; 系統(tǒng)初始化MOVTMOD,#10H; 設(shè)置T1工作于定時(shí)工作方式1MOVTH1,#0FCH; 設(shè)置加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值高字節(jié)MOVTL1,#18H; 設(shè)置加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值低字節(jié)SETBTR1; 啟動(dòng)T1開(kāi)始定時(shí)SETBET1; 開(kāi)T1溢出

14、中斷SETBEA; 開(kāi)總允許中斷MAIN:AJMPMAIN; 主程序（等待T1溢出中斷）T1INT:CPLP1.0; T1溢出中斷服務(wù)程序MOVTH1,#0FCH; T1重賦初值MOVTL1,#18HRETI2022/9/1629第29頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三6.3.2 脈沖寬度的測(cè)量例6.2 測(cè)量輸入到單片機(jī)P3.3引腳上的周期性脈沖信號(hào)的脈沖寬度。分析：由前面的介紹可知，當(dāng)GATE=1時(shí)，是一種采用軟件和硬件聯(lián)合控制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器運(yùn)行與否的控制。下面以T1為例，若GATE=1，則只有當(dāng)TR1=1且=1時(shí)，T1計(jì)數(shù)。利用GATE的這一功能，可測(cè)量引腳，也就

15、是P3.3引腳上的周期性脈沖信號(hào)的脈沖寬度，其方法如圖6.12所示。2022/9/1630第30頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三供參考的匯編語(yǔ)言源程序如下:ORG0000H; 復(fù)位入口AJMPMAINORG0030HMAIN:MOVSP,#60H; 系統(tǒng)初始化MOVTMOD,#90H; 設(shè)置T1工作于定時(shí)工作方式1，且GATE=1MOVTH1, #00H; T1從0開(kāi)始作加1計(jì)數(shù)MOVTL1, #00HCLRTR1JBP3.3, $; 等待P3.3引腳的第一個(gè)下降沿JNBP3.3, $; 等待P3.3引腳的第一個(gè)上升沿SETBTR1; 啟動(dòng)T1開(kāi)始定時(shí)JBP3.3, $

16、; P3.3引腳電平為高電平時(shí)，CPU等待CLR TR1; P3.3引腳電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)停止T1的工作LCALL Display; 調(diào)用顯示子程序，顯示測(cè)量結(jié)果即脈沖寬度 2022/9/1631第31頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三思考題與習(xí)題 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于定時(shí)器工作模式時(shí)，其計(jì)數(shù)脈沖由誰(shuí)提供？定時(shí)時(shí)間與哪些因素有關(guān)？定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于計(jì)數(shù)器工作模式時(shí)，對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖頻率有何限制？如果采用的晶振頻率為6MHz，在定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式0、工作方式1、工作方式2下，其最大的定時(shí)時(shí)間分別是多少？判斷下列說(shuō)法是否正確。 特殊功能寄存器SCON，與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制無(wú)

17、關(guān)。 特殊功能寄存器TCON，與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制無(wú)關(guān)。 特殊功能寄存器IE，與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制無(wú)關(guān)。 特殊功能寄存器TMOD，與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制無(wú)關(guān)。 利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，每計(jì)數(shù)100個(gè)脈沖后，T0轉(zhuǎn)為定時(shí)器工作模式。定時(shí)1ms后，又轉(zhuǎn)為計(jì)數(shù)器工作模式，如此循環(huán)不止。假定89S51單片機(jī)的晶振頻率為6MHz，請(qǐng)使用工作方式1實(shí)現(xiàn)，要求編寫相應(yīng)的程序。2022/9/1632第32頁(yè)，共34頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)46分，星期三思考題與習(xí)題 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式2有什么特點(diǎn)？適用于哪些應(yīng)用場(chǎng)合？請(qǐng)編寫程序，要求使用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0，采用工作方式2定時(shí)，在P1.0引腳上輸出周期為400s，占空比為101的矩形脈沖。一個(gè)定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間有限，如何實(shí)現(xiàn)兩個(gè)定時(shí)器的串行定時(shí)，來(lái)達(dá)到較長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)的目的？