微機(jī)原理及應(yīng)用 第6章 MCS-51單片機(jī)的定時(shí)、計(jì)數(shù)器.ppt

1、第6章 MCS-51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,復(fù) 習(xí),1、SFR使用的注意事項(xiàng)？ 字節(jié)地址、位地址；位定義；區(qū)分控制位和標(biāo)志位；標(biāo)志位的清除。 2、中斷的處理過(guò)程？ 采樣；查詢；響應(yīng)；處理；返回。 3、主程序設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)框架？ 中斷子程序設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)框架？ 4、MCS-51中斷源有哪些？,第6章 MCS-51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,6.1 定時(shí)器的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能 6.2 定時(shí)器的有關(guān)特殊功能寄存器 6.3 定時(shí)器的四種工作方式 6.4 定時(shí)器的應(yīng)用,6.1 定時(shí)器的定時(shí)與計(jì)數(shù)功能,1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu) 2 定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能 3 定時(shí)器的定時(shí)功能,1 定時(shí)器的結(jié)構(gòu),定時(shí)器的實(shí)質(zhì)是16位加1計(jì)數(shù)器,1 定時(shí)器的

2、結(jié)構(gòu),加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來(lái)；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。 每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。 如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。 可見(jiàn)，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。,2 定時(shí)器的計(jì)數(shù)功能,設(shè)置為計(jì)數(shù)器模式時(shí)。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0、T1引腳電平。 當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過(guò)1

3、/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2 s。,3 定時(shí)器的定時(shí)功能,設(shè)置為定時(shí)器模式時(shí)：加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。 計(jì)數(shù)值N乘以機(jī)器周期Tcy就是定時(shí)時(shí)間t 。,6.2 定時(shí)器的有關(guān)寄存器,6.2.1 TCON定時(shí)器控制/狀態(tài)寄存器,1）啟動(dòng)控制位TR0、TR1 =0，停止定時(shí)器工作;=1，啟動(dòng)定時(shí)器工作 例：?jiǎn)?dòng)T0：SETBTR0 停止T0：CLRTR0,2）溢出中斷標(biāo)志位TF0、TF1 定時(shí)器溢出時(shí),由硬件置位TFx=1； 若中斷開(kāi)放，向CPU請(qǐng)求中斷，CPU響應(yīng)Tx中斷后，自動(dòng)清0 TFx。,若中斷禁止，可用軟件檢測(cè)

4、TFx（判跳），必須軟件清0。 WAIT：JBC TF0，NEXT；檢測(cè)T0是否溢出，溢出，TF0清0。 SJMPWAIT ；未溢出，繼續(xù)檢測(cè) NEXT： ；處理溢出,JNB TF0, $ ;檢測(cè)T0是否溢出,未溢出，繼續(xù)檢測(cè) CLR TF0;溢出，TF0清0. ;處理溢出.,6.2.2 TMOD定時(shí)器方式寄存器（89H）,2）功能選擇位C/T： =0，定時(shí)功能，計(jì)數(shù)內(nèi)部機(jī)器周期脈沖； =1，計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)引腳T0(T1)輸入的負(fù)脈沖。,3）方式選擇位M1、M0：4種工作方式：13/16/8位,1）門(mén)控方式選擇位GATE ： =0，非門(mén)控方式(內(nèi)部啟動(dòng))： 只要TRx=1，就啟動(dòng)定時(shí)器工作；

5、只要TRx=0，就停止定時(shí)器工作。 =1，門(mén)控方式(外啟動(dòng))：只有當(dāng)TRx=1且引腳INTx=1才啟動(dòng)定時(shí)器。,確定定時(shí)器工作方式指令：MOV TMOD，#方式字；字節(jié)訪問(wèn) 例：設(shè)T0用方式2非門(mén)控定時(shí)，T1用方式1門(mén)控計(jì)數(shù)。 MOVTMOD，#,11010010B,6.2.3 定時(shí)器的數(shù)據(jù)寄存器 TH1 TL1、TH0 TL08DH 8CH、8BH 8AH,可預(yù)置初值的16位加1計(jì)數(shù)器 TH0、TL0、 TH1、TL1 預(yù)置T0初值指令：MOVTH0，#XH MOVTL0，#XL,任何時(shí)候都可對(duì)它的當(dāng)前值進(jìn)行讀/寫(xiě)操作， 它們都只能字節(jié)尋址。,6.3 定時(shí)器的四種工作方式,6.3.1 定時(shí)/

6、計(jì)數(shù)器的工作方式0 方式0為13位計(jì)數(shù)，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位組成加1計(jì)數(shù)器。TL0的低5位溢出時(shí)向TH0進(jìn)位，TH0溢出時(shí)，置位TCON中的TF0標(biāo)志，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求。,定時(shí)器模式時(shí)有:Nt/Tcy 計(jì)數(shù)初值計(jì)算的公式為： 定時(shí)器的初值還可以采用計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)直接取補(bǔ)法獲得。 計(jì)數(shù)模式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖是T0引腳上的外部脈沖。,門(mén)控位GATE具有特殊的作用。當(dāng)GATE=0時(shí)，經(jīng)反相后使 或門(mén)輸出為1，此時(shí)僅由TR0控制與門(mén)的開(kāi)啟，與門(mén)輸出1 時(shí)，控制開(kāi)關(guān)接通，計(jì)數(shù)開(kāi)始；當(dāng)GATE=1時(shí)，由外中斷引腳信號(hào)控制或門(mén)的輸出，此時(shí)控制與門(mén)的開(kāi)啟由外中斷引腳信號(hào)和TR0共同控制。當(dāng)TR

7、0=1時(shí)，外中斷引腳信號(hào)引腳的高電平啟動(dòng)計(jì)數(shù)，外中斷引腳信號(hào)引腳的低電平停止計(jì)數(shù)。這種方式常用來(lái)測(cè)量外中斷引腳上正脈沖的寬度。,6.3.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式1 方式1的計(jì)數(shù)位數(shù)是16位，由TL0作為低8位、TH0作為高8位，組成了16位加1計(jì)數(shù)器 。,計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)N與計(jì)數(shù)初值X的關(guān)系為：,6.3.3 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式2 方式2為自動(dòng)重裝初值的8位計(jì)數(shù)方式。,工作方式2特別適合于用作較精確的脈沖信號(hào)發(fā)生器。如：串行口波特率發(fā)生器的使用,計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)N與計(jì)數(shù)初值X的關(guān)系為：,6.3.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式3 方式3只適用于定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，將T0分成為兩個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器TL0和TH0 。

8、,TL0作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器：TL0占用原T0控制位及相關(guān)引腳：其操作和功能與方式0、1基本相同 TH0僅作定時(shí)器：TH0占用T1控制位： TR1、TF1及T1中斷源。,6.3.4 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式3 定時(shí)器T0工作于方式3時(shí)， T1只能工作在方式0、1、2,計(jì)數(shù)溢出時(shí)輸出送串行口，此時(shí)T1作為串行口波特率發(fā)生器使用。以確定串行通訊的速率。 啟動(dòng)：設(shè)置好工作方式0、1、2時(shí)相當(dāng)于TR1=1,T1便自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行; 停止：當(dāng)設(shè)置為工作方式3時(shí)相當(dāng)于TR1=0， T1停止計(jì)數(shù)。,6.4 定時(shí)器的應(yīng)用,1、定時(shí)器的初始化編程 2、定時(shí)器的溢出處理編程格式 3、定時(shí)器的應(yīng)用舉例,1、定時(shí)器初始化編程,

9、使用定時(shí)器工作之前，先寫(xiě)入方式、控制寄存器，確定好定時(shí)器工作方式：,MOV TMOD，# 方式字;啟動(dòng)方式選擇（內(nèi)外共同啟動(dòng)/內(nèi)啟動(dòng)） 功能選擇（計(jì)數(shù)/定時(shí)） 位數(shù)選擇 （8/13/16位） MOV THx，#XH；計(jì)算時(shí)間常數(shù)X， MOV TLx，#XL ；Tx時(shí)間常數(shù)初值裝入數(shù)據(jù)寄存器 ， (SETB EA) ；開(kāi)Tx中斷 (SETB ETx) SETB TRx ；啟動(dòng)控制Tx定時(shí)器（啟動(dòng)/停止）,定時(shí)器初始化編程：在主程序中進(jìn)行,.計(jì)算時(shí)間常數(shù)X(計(jì)算初值),計(jì)數(shù)功能：X= 2n -計(jì)數(shù)值n：13/16/8 定時(shí)功能：X= 2n - t/T t：定時(shí)時(shí)間s 、T：機(jī)器周期s,由于計(jì)數(shù)器是

10、加1計(jì)數(shù)器，并在益處時(shí)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， 因此不能將計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器作為初值，而應(yīng)送入計(jì)數(shù)值的補(bǔ)碼數(shù)作為初值,計(jì)數(shù)器運(yùn)行之前，需要預(yù)先給定初值,.預(yù)置初值,方式0 MOVTHx，#X高8位 MOVTLx，#X低5位,方式1 MOVTHx，#X高8位 MOVTLx，#X低8位,方式2 MOVTHx，#X8位 MOVTLx，#X8位,方式3 MOVTH0，#X8位 MOVTL0，#Y8位,2、 溢出處理編程格式及初值恢復(fù)方式（自動(dòng)重裝/軟件重裝）,1）查詢方式：先查詢定時(shí)器溢出標(biāo)志，再進(jìn)行溢出處理。 ；定時(shí)器初始化 WAIT：JBC TFx，PT ；檢測(cè)溢出標(biāo)志 SJMP WAIT PT：MOVTHx

11、，#XH ；軟件恢復(fù)初值，重裝時(shí)間常數(shù) MOVTLx，#XL ；溢出處理 SJMPWAIT,2）中斷方式：初始化后執(zhí)行其他任務(wù)，中斷服務(wù)程序中處理溢出 ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH(001BH)；T0（T1）中斷入口 LJMPPTS MAIN：；初始化后執(zhí)行其他程序 PTS：MOVTHx，#XH；軟件重裝時(shí)間常數(shù) MOVTLx，#XL ；溢出中斷服務(wù)程序 RETI,3、定時(shí)器的應(yīng)用舉例,【例6-2、3】 ：設(shè)fosc=12MHz。由P1.0輸出周期為2ms的等寬度連續(xù)方波，使用T1的方式0、1。,解：每隔1ms改變一次P1.0的輸出狀態(tài)。用T1非門(mén)控方式定時(shí)。 計(jì)算時(shí)間

12、常數(shù)：方式1：X = 216 - t/T = 216 -1000/1 = FC18H,（1）查詢方式： ORG0000H START:MOVTMOD, #10H;（主程序開(kāi)始）定時(shí)器T1工作方式1 CLRP1.0;設(shè)置方波的起始狀態(tài) MOVTL1, #18H MOVTH1, #0FCH;送初值，保證定時(shí)時(shí)間為1ms SETBTR1;啟動(dòng)定時(shí)器 LOOP:JNBTF1, $;查詢是否溢出，等待1ms定時(shí)到 MOVTL1, #18H;溢出處理 MOVTH1, #0FCH;再送計(jì)數(shù)初值，保證定時(shí)時(shí)間始終為1ms CLRTF1;清溢出標(biāo)志，以便下次判斷 CPLP1.0;改變P1.0的狀態(tài) SJMPLO

13、OP;產(chǎn)生連續(xù)的方波 END,方式0：X = 213 - t/T = 213 -1000/1 = 1C18H,0000 0000B MOVTL0，#18H MOVTH0，#0E0H 。 MOVTL0，#18H MOVTH0，#0E0H,（2）中斷方式,ORG0000H AJMPSTART;跳轉(zhuǎn)主程序 ORG 001BH LJMPPITO1;跳轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 ORG 0100H START:MOVSP, #60H;堆棧初始化 MOVTMOD, #10H;（主程序開(kāi)始）定時(shí)器T1工作方式1 MOVTH1, #0FCH;設(shè)置計(jì)數(shù)初值 MOVTL1, #18H CLRP1.0;設(shè)置方波的起始狀態(tài) SE

14、TBEA;開(kāi)中斷 SETBET1 SETBTR1;啟動(dòng)定時(shí)器 SJMP$;等待中斷 PITO1:MOVTL1, #18H MOVTH1, #0FCH;再送計(jì)數(shù)初值，保證定時(shí)時(shí)間始終為1ms CPLP1.0;輸出方波 RETI;中斷返回 END,00000000B MOVTL0，#18H MOVTH0，#0E0H MOVTL0，#18H MOVTH0，#0E0H,解：計(jì)算初值：方式2：X = 28 - 100 = 156 = 9CH TMOD初始化： GATE=0 ， C/T=1， M1M0=10B,ORG0000H AJMPSTART;轉(zhuǎn)主程序 ORG0100H START:MOVIE, #0

15、0H;（主程序開(kāi)始）關(guān)中斷 MOVTMOD, #06H;設(shè)置定時(shí)器T0方式2計(jì)數(shù) MOVTH0, #9CH;設(shè)置計(jì)數(shù)初值 MOVTL0, #9CH SETBTR0;啟動(dòng)計(jì)數(shù) LOOP:JBCTF0, LOOP1;查詢計(jì)數(shù)是否計(jì)滿溢出 SJMPLOOP LOOP1:INCA;累加器加1 SJMPLOOP END,【例6-4】用T0以工作方式2計(jì)數(shù)，每計(jì)100次進(jìn)行累加器加1操作。,解：計(jì)算初值：方式2：X = 28 t(fosc/12)=256-100(6/12)=CEH TMOD初始化： GATE=0 ， C/T=0， M1M0=10B,ORG0000H START:MOV TMOD, #02

16、H;定時(shí)器T0工作方式2 CLRP1.0;設(shè)置方波的起始狀態(tài) MOVTL0, #0CEH ;送計(jì)數(shù)初值, MOVTH0, #0CEH; 保證定時(shí)時(shí)間始終為100s SETBTR0;啟動(dòng)定時(shí)器 LOOP:JNBTF0, $;等待100s定時(shí)到 CLRTF0;清溢出標(biāo)志，以便下次判斷 CPLP1.0;改變P1.0的狀態(tài) SJMPLOOP;產(chǎn)生連續(xù)的方波 END,【例6-5】用T0以工作方式2產(chǎn)生5kHz的連續(xù)方波，并由P1.0輸出。設(shè)fosc=6MHz，查詢方式。,解：頻率=每秒鐘內(nèi)T0輸入的脈沖數(shù) T0：計(jì)數(shù)方式2，T1：定時(shí)方式1 計(jì)算基準(zhǔn)初值：T1定時(shí)方式1： X = 216 t(fosc/

17、12) =65536-125000(6/12) =0BDCH TMOD初始化： T1：GATE=0 , C/T=0,M1M0=01B T0：GATE=0 , C/T=1,M1M0=10B,【例6-7】用單片機(jī)的定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)工頻計(jì)，并用二極管以二進(jìn)制形式顯示所測(cè)頻率。設(shè)fosc=6MHz,ORG0000H AJMPMAIN ORG001BH AJMPT_1 ORG0100H MAIN:MOVSP, #60H;堆棧初始化 MOVP1,#00;測(cè)量前顯示0 MOVTMOD, #16H; T0計(jì)數(shù)方式2，定時(shí)器T1定時(shí)方式1 MOVTH0, #00H;設(shè)置T0計(jì)數(shù)初值 MOVTL0, #00H MO

18、VTH1, #0BH;設(shè)置T1定時(shí)初值125ms MOVTL1, #0DCH MOVR3，#8;設(shè)置軟件計(jì)數(shù)器 SETBEA;開(kāi)中斷 SETBET1 ORLTCON，#0101000B;同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T1和計(jì)數(shù)器T0 SJMP$;等待中斷,T_1:DJNZR3,NEXT;1s時(shí)間未到則中斷返回，繼續(xù)定時(shí) ANLTCON，#10001111B;1s定時(shí)到，同時(shí)關(guān)閉T1、T0 MOVA，TL0；讀出頻率值到A CPLA；取反，低電平點(diǎn)亮二極管 MOVP1，A；送P1口進(jìn)行顯示 MOVTH0, #00H;重新設(shè)置T0計(jì)數(shù)初值 MOVTL0, #00H MOVTH1, #0BH;重新設(shè)置T1定時(shí)初值1

19、25ms MOVTL1, #0DCH MOVR3，#8;重新設(shè)置軟件計(jì)數(shù)器 ORLTCON，#0101000B;同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T1和計(jì)數(shù)器T0 RETI;中斷返回 EXIT:MOVTH1, #0BH; 1s未到,重新設(shè)置T1定時(shí)初值125ms MOVTL1, #0DCH RETI;中斷返回 END,解： INT1引腳輸入被檢測(cè)信號(hào)，記錄在正脈沖的時(shí)間內(nèi)包含 機(jī)器脈沖個(gè)數(shù)。設(shè)fosc=12MHz，使用門(mén)控位，定時(shí)方式1 1）設(shè)脈寬小于65.5ms 等待查詢INT1，正脈沖過(guò)后，讀出TH1TL1，送給R3R2。,START：MOV TMOD，#90H MOV TL1，#0H MOV TH1，#0H WAIT1：JBP3.3，WAIT1 SETB TR1 WAIT2 ：JNBP3.3，WAIT2 WAIT3 ： JBP3.3，WAIT3 CLRTR1 MOVR2，TL1 MOVR3，TH1 ,門(mén)控方式測(cè)量正脈沖寬度,2）設(shè)脈寬大于65.5ms，中斷方式記錄TH1TL1溢出中斷次數(shù)。,計(jì)算脈寬的子程序的計(jì)算式如下： 脈寬t = （R4 216 + R3 R2 ) T（T為機(jī)器周期）,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH INCR4 ；記錄T1溢出次數(shù) RETI ORG 0100H MAIN：MO