單片機技術及應用(基于Proteus 的匯編和C語言版)項目6 定時計數器控制及應用

項目6

定時/計數器控制及應用知識與能力目標熟悉單片機定時/計數器的結構與功能；1掌握定時/計數器在各個模式下的程序初始化過程；2學會并掌握定時/計數器初始值的分析與計算；34理解并掌握定時/計數器的編程與控制方法；65初步學會定時/計數器應用程序的分析與設計。熟練使用Proteus進行單片機應用程序開發(fā)與調試。項目6定時/計數器控制及應用1定時/計數器結構與功能分析2定時/計數器編程與控制任務6.1定時/計數器分析與控制1控制要求與功能展示2硬件系統與控制流程分析3匯編語言程序分析與設計4C語言程序分析與設計任務6.2簡易定時鬧鐘控制任務6.3簡易按鍵計數器控制1控制要求與功能展示2硬件系統與控制流程分析3匯編語言程序分析與設計4C語言程序分析與設計5基于Proteus的調試與仿真

6.1.1定時/計數器結構與功能分析

定時/計數器是單片機系統的一個重要部件，此外定時/計數器還可用作為串口通信中波特率發(fā)生器。

工作方式靈活使用方便編程簡單定時/計數器信號檢測定時控制延時信號發(fā)生脈寬測量頻率測量定時/計數器6.1.1定時/計數器結構與功能分析

1、定時/計數器的組成

6.1.1定時/計數器結構與功能分析

（1）設置定時/計數器的工作方式通過對方式寄存器TMOD的設置，確定相應的定時/計數器是定時功能還是計數功能，以及工作方式及啟動方法。（2）設置計數初值定時/計數器允許用戶編程設定開始計數的數值，稱為賦初值。初值不同，則計數器產生溢出時，計數個數也不同。定時/計數器的工作過程如下：

6.1.1定時/計數器結構與功能分析

定時/計數器的工作過程如下：（3）啟動定時/計數器當設置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就按被設定的工作方式獨立工作，不再占用CPU的操作時間，只有在計數器計數溢出時才能中斷CPU當前的操作。

（4）計數溢出計數溢出標志位在控制寄存器TCON中，用于通知用戶定時/計數器已經計滿，用戶可以采用查詢方式或中斷方式進行操作。6.1.1定時/計數器結構與功能分析

2、定時/計數器的控制寄存器（1）定時/計數器的控制寄存器TCON：既參與中斷控制又參與定時控制表6-1TCON寄存器的結構TCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位含義T1的溢出中斷標志位T1的啟動停止控制位T0的溢出中斷標志位T0的啟動停止控制位INT1中斷請求標志位INT1觸發(fā)方式控制位INT0中斷請求標志位INT0觸發(fā)方式控制位位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H6.1.1定時/計數器結構與功能分析

2、定時/計數器的控制寄存器（2）定時/計數器的工作方式控制寄存器TMOD定時/計數器T0定時/計數器T1表6-2TMOD寄存器的結構TMOD(89H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名稱GATEC/

M1M0GATEC/

M1M0位含義T1門控位模式選擇位工作方式選擇位T0門控位模式選擇位工作方式選擇位6.1.1定時/計數器結構與功能分析

2、定時/計數器的控制寄存器M0、M1——工作方式選擇位M0和M1兩位二進制數可表示4種狀態(tài)，通過M1和M0可選擇4種工作方式表6-3工作方式M1、M0工作方式功能M1、M0工作方式功能00方式013位計數器10方式28位計數器，初值自動裝入01方式116位計數器11方式3T0：兩個8位計數器T1:停止計數6.1.1定時/計數器結構與功能分析

◆最大計數值M=8192◆定時時間為：（8192-初值）x時鐘周期x123、定時/計數器的工作方式（1）工作方式0：M1、M0=006.1.1定時/計數器結構與功能分析

（1）工作方式0：M1、M0=00工作于方式0下的13位定時/計數器

內部計數器為13位，由TLi低5位（高3位未用，一般清零）和THi高8位組成。TLi低5位計數滿時不向TLi的第六位進位，而是直接向THi進位。當13位計數計滿溢出，溢出標志位TFi置位。3、定時/計數器的工作方式6.1.1定時/計數器結構與功能分析

例如：當晶振為12M時，機器周期為1us，試著配置定時器1工作于方式0定時時間5ms的初值。

由于方式0采用13位計數器，其最大定時時間為：8192x1us=8.192ms，大于定時時間5ms，則計數值為5ms/1us=5000，T1的初值為：

X=M-計數值=8192-5000=3192=C78H=0110001111000B13位計數器中TL1的高3位未用，填寫0，TH1占高8位，所以X的實際填寫值應為：

X=0110001100011000B=6318H3、定時/計數器的工作方式（1）工作方式0：M1、M0=006.1.1定時/計數器結構與功能分析

3、定時/計數器的工作方式（2）工作方式1：M1、M0=01◆最大計數值M=65536◆定時時間為：（65536-初值）X時鐘周期X126.1.1定時/計數器結構與功能分析

3、定時/計數器的工作方式（3）工作方式2：M1、M0=10◆最大計數值M=256◆定時時間為：（256-初值）X時鐘周期X126.1.1定時/計數器結構與功能分析

3、定時/計數器的工作方式（3）工作方式2：M1、M0=10◆工作方式2具有初值自動裝載功能，適合用于比較精準的定時場合?！鬞Li用作8位計數器，THi用來保持初值。◆編程時，TLi和THi必須由軟件賦予相同的初值?！粢坏㏕Li計數溢出，TFi將被置位，同時THi中保存的初值自動裝入TLi，進入新一輪計數。

6.1.1定時/計數器結構與功能分析

3、定時/計數器的工作方式（4）工作方式3：M1、M0=11◆只有T0可以設置為工作方式3，T1設置為工作方式3后不工作◆T0被分解成兩個獨立的8位計數器TL0和TH06.1.1定時/計數器結構與功能分析

3、定時/計數器的工作方式（4）工作方式3：M1、M0=11當T0在工作方式3時，T1仍可設置為方式0、方式1或方式2。由于TR1、TF1和T1中斷源已被T0占用，定時器T1僅由控制位C/切換其定時或計數功能。當T1計數器計滿溢出時，只能將輸出送往串行口。T1一般用作串行口波特率發(fā)生器或不需要中斷的場合。當設置好工作方式后，T1自動開始計數；當送入一個設置T1為工作方式3的方式字后，T1停止計數。6.1.2定時/計數器編程與控制

中斷方式查詢方式定時/計數器的編程6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）中斷方式——編程步驟設置中斷優(yōu)先級，當中斷只有一個時不用設置設置TMOD初始化設置定時/計數初值啟動定時/計數器編寫定時/計數器中斷的處理服務程序124563編程步驟開中斷6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）中斷方式——匯編語言編寫ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中斷入口地址

LJMPTIMER0ORG0030HMAIN:SETBEA ；開總中斷

SETBET0 ；開定時器T0中斷

MOVTMOD,#XXH；設置TMODMOVTH0,#XXH；設置TH0、TL0MOVTL0,#XXH SETBTR0 ；啟動定時器T0……TIMER0:…… ；中斷服務程序

RETI6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）中斷方式——C語言編寫#include<regx51.h>voidmain(){ IE=0X83；//開中斷

TMOD=0XXX；//設置TMODTH0=0XXX；//設置TH0、TL0TL0=0XXX；

TR0=1；//啟動定時器T0……；

}//=====中斷服務程序=====voidtimer0()interrupt1//T0中斷服務子程序

{……；

}6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）查詢方式——編程步驟設置TMOD初始化設置定時/計數初值啟動定時/計數器查詢溢出標志位TF0或TF1置位情況及相關處理1

2

4

5

3

開中斷編程步驟6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）查詢方式——匯編語言編寫ORG0000HLJMP MAINORG0030HMIAN:CLREA ；關中斷

MOVTMOD,#XXH；設置TMODMOV TH0,#XXH；設置TH0、TL0MOV TL0,#XXHSETB TR0 ；啟動定時器T0……LOOP:JBCTF0,TIMER0；若TF0置位，則先跳轉到TIMER0,

；后再清零TF0LJMPLOOPTIMER0:…… ；中斷處理程序

LJMPLOOPEND6.1.2定時/計數器編程與控制

（1）查詢方式——C語言編寫#include<regx51.h>voidmain(){EA=0；

TMOD=0Xxx； //設置TMODTH0=0Xxx； //設置TH0、TL0TL0=0Xxx；

TR0=1；//啟動定時器T0if(TF0!=0) //查詢TF0標志位是否置位

{TF0=0；//清零TF0標志位

……； //相關處理

}……；}任務6.2簡易定時鬧鐘控制6.2.1控制要求與功能展示實物運行視頻兩位數碼管K1按鍵

蜂鳴器

單片機

K2按鍵

6.2.1控制要求與功能展示簡易定時鬧鐘控制電路原理圖任務6.2簡易定時鬧鐘控制6.2.2硬件系統與控制流程分析1、任務硬件系統分析

電路原理圖所示，該電路主要是由兩個按鍵電路、1個蜂鳴器驅動電路以及1個兩位數碼管顯示電路組成。數碼管顯示電路中單片機P0口提供段選信號，而P2口提供位選信號；蜂鳴器驅動電路由PNP型三極管驅動。

6.2.2硬件系統與控制流程分析2、任務控制流程分析圖6-9簡易定時鬧鐘控制程序流程6.2.3匯編語言程序分析與設計1、任務相關匯編指令

（1）位控制轉移指令：JBC

使用格式：JBCbit，<地址或地址標號>

使用說明：JBC指令是用來判斷某個位是否置位；置位后，則跳轉到所指定的地址中去執(zhí)行，同時再清零該位。

使用示例JBCTF0,TIMER0；判斷TF0是否置位，是則跳轉到；TIMER0執(zhí)行，后清零TF0…………；否，則順序執(zhí)行TIMER0:…………6.2.3匯編語言程序分析與設計

（2）邏輯或操作指令：ORL使用格式：ORL<目的操作數>，<源操作數>使用說明：①將目的操作數與源操作數按位進行“或”運算后，將其結果放回目的目的操作數中。②任意邏輯量和1相或，其結果為1；和0相或，其結果不變。邏輯或指令常用來把累加器、內部RAM或特殊功能寄存器的指定位置1。③目的操作數一般情況為累加器A，但也可以是內部數據存儲單元的地址。

使用示例ORLA,#01H；將A中的內容與立即數01H相或后結果放入A中6.2.3匯編語言程序分析與設計

（3）邏輯與操作指令：ANL使用格式：ANL<目的操作數>，<源操作數>使用說明：①將目的操作數與源操作數按位進行相“與”之后，將其結果放在目的操作數中;②任意邏輯量（0或1）和0相與，其結果為0；和1相與，其結果不變。邏輯與指令常用來完成將若干數據位清0，而其余位不變的操作。③目的操作數一般情況為累加器A，但也可以是內部數據存儲單元的地址。

使用示例ANLA,#01H；將A中的內容與立即數01H相與后結果放入A中6.2.3匯編語言程序分析與設計

（4）邏輯異或操作指令：XRL使用格式：XRL<目的操作數>，<源操作數>使用說明：①將目的操作數與源操作數按位進行相“異或”之后，將其結果放在操作數一中。②任意邏輯量（0或1）和1相異或，其結果取反；和0相異或，其結果不變。邏輯異或指令常用來完成將若干數據位取反，而其余位不變的操作。④相同邏輯量（0或1）相異或，結果為0，不同邏輯量相異或，結果為1，利用這個特點，也可判斷兩數是否相等。

使用示例XRLA,#01H；將A中內容與立即數01H相異或后結果放入A6.2.3匯編語言程序分析與設計

匯編程序6.2.4C語言程序分析與設計

C程序C語言程序主函數main()程序初始化子函數Init()數碼管顯示子函數display()輸出處理子函數shuchu()程序初始部分（含數據表定義）按鍵去抖子函數qu_doudong()定時器中斷子函數timer0_server()延時子函數delay()1、創(chuàng)建Proteus仿真電路圖（1）列出元器件表；（2）繪制仿真電路圖6.2.5基于Proteus的調試與仿真

6.2.5基于Proteus的調試與仿真

安裝插件vdmagdi.e（注意：應把插件安裝在Keil3的安裝目錄下）將Keil安裝目錄\C51\BIN中的VDM51.dll文件復制到Proteus軟件的安裝目錄Proteus\MODELS目錄下修改Keil安裝目錄下的Tools.ini文件，在C51字段中加入TDRV11=BIN\VDM51.DLL(“PROTEUS6EMULATOR”)并保存。(1)(2)(3)2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

打開“簡易定時鬧鐘控制.DSN”文件，在Proteus的“Debug”菜單中選中“UseRemoteDebugMonitor（遠程監(jiān)控）”。右鍵選中STC89C51單片機，在彈出的對話框“ProgramFile”項中，導入在Keil中生成的HEX文件。Keil打開“簡易定時鬧鐘控制.UV2”，打開窗口“OptionforTarget‘工程名’”。在Debug選項中右欄上部的下拉菜單選中ProteusVSMSimulator。點擊進入Settings窗口，設置IP為127.0.0.1，端口號為8000。

在Keil中點擊，使用單步執(zhí)行來調試程序，同時在Proteus中查看直觀的仿真結果。(4)(5)(6)6.2.5基于Proteus的調試與仿真

工作模式定時工作方式定時器當前值中斷標志位程序初始化后，T0窗口

2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

開啟定時器定時器當前值啟動后中斷前，T0窗口

2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

中斷后定時器當前值為0000H標志位當進入中斷后自動清零中斷時，T0窗口

2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

TH0=0x3C、TL0=0xB0T0中斷后，重新賦初值3CB0H2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

R0=0x01T0中斷次數計數控制2、Proteus與Keil聯調2、Proteus與Keil聯調6.2.5基于Proteus的調試與仿真

低電平，蜂鳴器鳴叫TR0=0定時時間到，TO停止運行6.2.5基于Proteus的調試與仿真

3、Proteus仿真運行6.2.5基于Proteus的調試與仿真

仿真運行視頻任務6.3簡易按鍵計數器控制

實物運行視頻數碼管單片機K1按鍵K2按鍵6.3.1控制要求與功能展示6.3.1控制要求與功能展示簡易按鍵計數器控制電路原理圖任務6.3簡易按鍵計數器控制

6.3.2硬件系統與控制流程分析1、任務硬件系統分析

電路原理圖所示，該電路主要是由2個按鍵電路和1個數碼管顯示電路組成。該數碼管顯示電路中由單片機P0口提供段選信號，其共陰端串上阻值200歐的限流電阻接地。但要使用計數器來實現該控制要求，需要了解單片機計數器的部分具體知識。

6.3.2硬件系統與控制流程分析（1）單片機定時/計數器的計數功能注意：計數器的位數確定了計數器的計數范圍

定時/計數器有定時和計數兩種功能，通過定時/計數器的工作方式控制寄存器TMOD中的C/位控制。當C/位為1時，定時/計數器設為計數工作方式，對由T0(P3.4引腳)或T1(P3.5引腳)引入的外部脈沖計數，其余設置與定時器的設置相同。

6.3.2硬件系統與控制流程分析2、任務控制流程分析圖6-22簡易按鍵計數器控制流程6.3.3匯編語言程序分析與設計

匯編程序6.3.4C語言程序分析與設計

C程序C語言程序主函數main()程序初始化子函數Init()數碼管顯示子函數display()計數0中斷子函數T_0()定時器1中斷子函數T_1()外部中斷1子函數int_1()外部中斷1子函數int_1()延時子函數delay()1、創(chuàng)建Proteus仿真電路圖（1）列出元器件表；（2）繪制仿真電路圖6.3.5基于Proteus的調試與仿真

6.3.5基于Proteus的調試與仿真

安裝插件vdmagdi.e（注意：應把插件安裝在Keil3的安裝目錄下）

將Keil安裝目錄\C51\BIN中的VDM51.dll文件復制到Proteus軟件的安裝目錄Proteus\MODELS目錄下修改Keil安裝目錄下的Tools.ini文件，在C51字段中加入TDRV11=BIN\VDM51.DLL(“PROTEUS6EMULATOR”)并保存。(1)(2)(3)2、Proteus與Keil聯調6.3.5基于Proteus的調試與仿真

打開“簡易按鍵計數器控制.DSN”文件，在Proteus的“D