第六章定時器及應用

第六章定時器及應用第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月教學內(nèi)容基本要求：掌握計數(shù)/定時器的應用及編程方法重點：定時器/計數(shù)器工作模式及應用難點：定時器/計數(shù)器的應用編程定時器/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)及功能定時器/計數(shù)器的控制定時器/計數(shù)器的4種工作模式及其應用定時器/計數(shù)器的編程方法第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月§6.1定時器概述89C51單片機內(nèi)有兩個16位定時器/計數(shù)器，即定時器0(T0)和定時器1(T1)，都是16位加1計數(shù)器。功能：定時和事件計數(shù)，可用于定時控制、延時、對外部件計數(shù)和檢測等場合。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。第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月每個定時器都可由軟件設置為定時工作方式或計數(shù)工作方式。由特殊功能寄存器TMOD和TCON所控制。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的當前操作。定時器/計數(shù)器有四種工作模式。第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器對89C51片內(nèi)振蕩器輸出經(jīng)12分頻后的脈沖進行計數(shù)，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89C51采用12MHz晶振時，一個機器周期為1μs，計數(shù)頻率為1MHz。定時工作方式若89C51采用6MHz晶振，計數(shù)頻率為多少？第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月通過引腳T0（P3.4）和T1（P3.5）對外部脈沖信號計數(shù)。當輸入脈沖信號產(chǎn)生由1至0的下降沿時計數(shù)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Tcy。計數(shù)工作方式>Tcy>Tcy第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月定時器共有兩個控制字，由軟件寫TMOD和TCON兩個8位寄存器，用來設置T0和T1的工作模式和控制功能。單片機系統(tǒng)復位時，兩個寄存器所有位都被清0。

§6.2定時器的控制

第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月TMOD用于控制T0和T1的工作模式，其各位的定義格式如下圖所示。

一、工作模式寄存器—TMOD（89H）TMOD不能位尋址，只能字節(jié)尋址。第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

TMOD

GATEC/T

M1

M0用于T0工作模式

(89H)

工作模式

00—模式001—模式110—模式211—模式3

功能選擇

1—計數(shù)0—定時

選通控制

1—受/INT1控制0—不受/INT1控制第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月M1M0工作模式功能描述00模式013位計數(shù)器01模式116位計數(shù)器10模式2自動裝入8位計數(shù)器11模式3定時器0:分成兩個8位計數(shù)器定時器1:停止計數(shù)M1、M0形成四種編碼控制四種工作模式第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月C/T：定時器/計數(shù)器方式選擇位C/T=0：定時方式計數(shù)片內(nèi)脈沖（即對機器周期計數(shù)，周期確定）C/T=1：計數(shù)方式計數(shù)片外脈沖（即對通過P3.4/P3.5來自片外的計數(shù)信號計數(shù)，周期不定）第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月GATE：門控位GATE=0：軟件使TR0/TR1置1，即可啟動定時器GATE=1：只有INT0/INT1輸入信號為高電平，軟件使TR0/TR1置1，才可啟動定時器定時器的使用：設置工作方式----置初值----啟動----溢出中斷第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、控制寄存器—TCON（88H）TCON各位的作用如下：①TF1(TCON.7)——T1溢出標志位。有溢出,TF1=1.②TF0(TCON.5)——T0溢出標志位。有溢出,TF0=1.③TR1(TCON.6)——T1運行控制位。TR1=1,啟動T1④TR0(TCON.4)——T0運行控制位。TR0=1,啟動T0⑤IE1,IT1,IE0和IT0(TCON.3～TCON.0)——外部中斷INT1,INT0請求及請求方式控制位。89C51復位后，TCON的所有位被清0。第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月§6.3定時器的四種模式及應用

89C51單片機的定時/計數(shù)器T0和T1的四種工作模式，在模式0、模式1和模式2時，T0和T1的工作模式相同；在模式3時，兩個定時器的工作模式不同。第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、模式1及其應用（一）模式1的邏輯電路結(jié)構(gòu)(以T0為例)模式1對應的是一個16位的定時器/計數(shù)器。定時計數(shù)第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在這種模式下，寄存器（TH0和TL0）以全16位參與計數(shù)。TH0占高8位，TL0為低8位。當TL0計數(shù)溢出時，向TH0進位；TH0溢出時，向中斷標志TF0進位（硬件置位TF0），并申請中斷。（二）模式1工作特點第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）模式1工作特點計100個機器周期數(shù)所需的時間為多少？(所接晶振為12MHz)定時時間為：t=計數(shù)值×機器周期=(216－T0初值)×振蕩周期×12如何實現(xiàn)定時?如何得到所需的定時時間？最大可計數(shù)多少個機器周期？當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)。這就是定時工作方式。利用溢出中斷,并給出相應的計數(shù)初值第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）模式1工作特點當C/T=1時，T0對外部輸入計數(shù)。計數(shù)長度為：L=(216－T0初值)（個外部脈沖）第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：設晶振頻率為12MHz，試計算定時器T0工作于模式1時的最大定時時間T。解：當T0處于工作模式1時，加1計數(shù)器為16位。定時時間為：t=(216－T0初值)×振蕩周期×12

最大定時時間為“T0初值=0”時。所以：T=216×振蕩周期×12第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：用定時器T1產(chǎn)生一個50Hz的方波，由P1.1輸出。fosc=6MHz。解：1）確定定時器T1初值∵方波周期T=1/50=0.02s=20ms

∴用T1定時10ms,時間到P1.1引腳電平取反?！啵═H1）=ECH，（TL1）=78H20ms10ms10ms第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月解：2）確定工作模式寄存器TMOD的值∵定時器T1工作于模式1的定時器工作方式，

∴高四位：GATE=0，C/T=0，M1M0=01，低四位：取0。

∴（TMOD）=00010000B=10H3）編程（查詢方式）

#include<at89x51.h>voidmain(){TMOD=0x10;TH1=0xec;TL1=0x78;TR1=1;P1_1=1;while(1){if(TF1==1){TF1=0;TH1=0xec;TL1=0x78;P1_1=~P1_1;}}}第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3）編程（定時器溢出中斷方式）#include<at89x51.h>voidmain(){TMOD=0x10;TH1=0xec;TL1=0x78;ET1=1;EA=1;TR1=1;P1_1=1;while(1);}voidtimer_1()interrupt3{TH1=0xec;TL1=0x78;P1_1=~P1_1;}思考:設定時器T0用于定時10ms，晶振為6MHz。編程實現(xiàn)：P1.0輸出周期為40ms,高電平寬為10ms,低電平寬為30ms的矩形波。如何編程?

第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：設定時器T0選擇工作模式1的計數(shù)器工作方式，其計數(shù)器初值為FFFFH，問此時定時器T0的實際用途是什么？解：因其初值為FFFFH，只要隨機外來一脈沖即可溢出，向CPU申請中斷，故這一內(nèi)部中斷源實質(zhì)上已作為外部中斷源使用。因此此定時器T0并不用于定時或計數(shù)。第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月該模式對應的是一個13位的定時器/計數(shù)器。在這種模式下，（以T0為例）16位寄存器（TH0和TL0）只用了13位。其中TL0的高3位未用，其余5位為整個13位的低5位，TH0占高8位。當TL0的低5位溢出時，向TH0進位；TH0溢出時，向中斷標志TF0進位（硬件置位TF0），并申請中斷?！痢痢罷H0TL08位5位二、模式0及其應用第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、模式0及其應用用于定時工作方式時，定時時間為：

t=(213–T0初值)×振蕩周期×12

用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度為：(213－T0初值)（個外部脈沖）。

第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：設晶振頻率為12MHz，試計算定時器T0工作于模式0時的最大定時時間T。解：當T0處于工作模式0時，加1計數(shù)器為13位。定時時間為：t=(213－T0初值)×振蕩周期×12

最大定時時間為“T0初值=0”時。所以：第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月模式2把TL0(或TL1)配置成一個可以自動重裝載的8位定時器/計數(shù)器，邏輯電路結(jié)構(gòu)如下圖。三、模式2及其應用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。第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在程序初始化時，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=(28－TL0初值)×機器周期用于計數(shù)工作方式時，計數(shù)長度為：

(28－TL0初值)（外部脈沖的個數(shù)）該模式可省去軟件中重裝常數(shù)的語句，并可產(chǎn)生相當精確的定時時間，適合于作串行口波特率發(fā)生器。第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例5：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。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。第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）計算T1的計數(shù)初值

X=28－100=156=9CH

因此:TL1的初值為9CH，重裝初值寄存器TH1=9CH。（3）程序清單#include<at89x51.h>main(){TMOD=0x60;TH1=0x9c;TL1=0x9c;ET1=1;EA=1;TR1=1;while(1);}voidtimer_1()interrupt3{P1_1=~P1_1;}第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、模式3及其應用工作模式3對T0和T1大不相同。若將T0設置為模式3，TL0和TH0被分成為兩個相互獨立的8位計數(shù)器，邏輯圖如下圖：第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月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。

定時器T1無工作模式3狀態(tài)。在T0用作模式3時，T1仍可設置為模式0～2。第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月五、綜合應用舉例解：（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512μs；LED每1秒閃爍一次?！喽〞r0.5s，可選用模式1，每隔100ms中斷一次，中斷5次從而達到0.5s的定時。（2）求計數(shù)器初值X∵(216－X)×12/(6×106)=100×10-3s∴X=15536=3CB0H因此：(TL0)=0B0H(TH0)=3CH例6：設時鐘頻率為6MHz，試編寫用T0產(chǎn)生定時使P1.0所接的發(fā)光二極管每1秒鐘閃爍一次。第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月源程序清單（使發(fā)光二極管閃爍，每1S閃爍1次）#include<at89x51.h>unsignedchartemp=5;main(){TMOD=0x01;TH0=0X3C;TL0=0XB0;ET0=1;EA=1;TR0=1;P1_0=1;while(1);}voidtimer_0()interrupt1{TH0=0X3C;TL0=0XB0;temp--;if(temp==0){temp=5;P1_0=~P1_0;}}第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例7：設計實時時鐘程序。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)合應用。解：（1）實現(xiàn)時鐘計時的基本方法①計算計數(shù)初值。

時鐘計時的最小單位是秒，可把定時器的定時時間定為100ms，計數(shù)溢出10次即得到1秒；10次計數(shù)可用軟件方法實現(xiàn)。

假定使用定時器T1，以工作模式1進行100ms的定時。如fosc=6MHz，則計數(shù)初值X為：∴X=15536=3CB0H∴

(TL0)=0B0H(TH0)=3CH第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例6：設計實時時鐘程序。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)合應用。②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。

設置軟件計數(shù)器初值為10，每100ms定時時間到溢出中斷，使軟件計數(shù)器減1，直到減到0，則1s到。③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。

設置幾個累加單元分別進行對1s，1min,1h進行計數(shù)。滿1s，秒位累加；滿60s，分位累加；滿60min，時位累加；滿24h全部累加單元清0第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）程序流程及程序清單 ①主程序流程如右圖所示。設T1為模式1設中斷次數(shù)清計時單元開中斷啟動T1調(diào)用顯示子程序時鐘主程序流程開始第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月保護現(xiàn)場賦計數(shù)初值到1s?秒單元加1