第6章MCS-51单片机定时器、计数器.ppt

第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,【学习目的和要求】 mcs-51单片机内部有两个定时器/计数器，它们可以用于对某一事件的计数结果进行控制，或按一定时间间隔进行控制。 了解和掌握定时器/计数器的结构原理和各种工作方式。 了解定时器/计数器的基本编程应用,6.1 定时器/计数器结构及工作原理 6.2 定时器/计数器的控制及工作方式 6.3 定时器/计数器的编程和应用,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.1.1 定时器/计数器的结构,t0、t1又可分为两个独立的8位计数器，即th0、tl0和th1、tl1，用于存储定时器/计数器的初值,tmod为方式控制寄存器，用来设置定时器/计数器的工作方式,tcon为控制寄存器，用来控制定时器/计数器的启动与停止,mcs-51系列单片机的51子系列由两个16位定时器t0、t1和两个寄存器tcon、tmod组成。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.1.2 定时器/计数器的工作原理,原理:都是进行计数操作，每来一个脉冲定时器/计数器就加1，加满溢出后，再从新开始计数,不同之处是输入的计数信号来源不同。,t0的结构示意图,定时功能：是通过对单片机内部时钟脉冲的计数来实现的。 计数输入信号是内部时钟脉冲，每个机器周期使寄存器的值加1。所以，计数频率是振荡频率的1/12。 计数功能：是通过对外部输入脉冲进行计数来实现的。计数脉冲来自相应的外部输入引脚，t0为p3.4，t1为p3.5。,6.1.2 定时器/计数器的工作原理,原理:都是进行计数操作，每来一个脉冲定时器/计数器就加1，加满溢出后，再从新开始计数,不同之处是输入的计数信号来源不同。,工作方式控制寄存器tmod,t1控制,t0控制,gate门控位,m1 m0工作方式选择,6.2 定时器/计数器控制及工作方式,定时器控制寄存器tcon,中断请求标志,触发方式选择,启动定时/计数器,0 低电平1 下降沿,0 停止 1 启动,6.2 定时器/计数器控制及工作方式,字节地址为88h，它可进行位寻址，位地址为8fh88h。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.2.3 定时器/计数器的工作方式,通过对tmod寄存器中m0、m1位进行设置，可选择4种工作方式。,一、方式0,方式0为13位计数，由tl0的低5位（高3位未用）和th0的8位组成。tl0的低5位溢出时向th0进位，th0溢出时，置位tcon中的tf0标志，向cpu发出中断请求。,计数器,定时器,计数脉冲输入,二、方式1 方式1的计数位数是16位，由tl0作为低8位、th0作为高8位，组成了16位加1计数器 。,计数个数与计数初值的关系为：,三、方式2 方式2为自动重装初值的8位计数方式。 计数个数与计数初值的关系为： 工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。,四、方式3 方式3只适用于定时/计数器t0，定时器t1处于方式3时相当于tr1=0，停止计数。 工作方式3将t0分成为两个独立的8位计数器tl0和th0 。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,两个定时器/计数器的设置和使用是不同的。,（1）工作方式3下的定时器/计数器0,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,图6-9 t0工作在方式3时t1为方式0,图6-10 t0工作在方式3时t1为方式1,图6-11 t0工作在方式3时t1为方式2,（2）工作方式3下的定时器/计数器1,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.2.4 定时器/计数器的初始化,1. 定时器/计数器的初始化设置,定时器/计数器是一种可编程部件，在使用定时器/计数器时，需要先对其进行初始化，初始化步骤如下。 1.确定工作模式和工作方式，将方式控制字写入tmod寄存 器中。 2.预置定时或计数初值，将计算出的定时或计数初始值装 入tl0、th0或tl1、th1中。不同工作方式，其定时或计 数长度不一样，在定时或计数时不能超过其最大值。 3.开放定时器/计数器的中断，即如果采用中断方式，要对 ie中的相关位进行设置。 4.启动定时器/计数器工作, 使tcon中的tr0或tr1位置1。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,2定时器/计数器初值的计算,定时器/计数器在不同工作方式时，定时初值或计数初值的计算方法不同，最大定时时间和最大计数值也不同，在定时或计数时不能超过其最大值。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.3 定时器/计数器的编程和应用,6.3.1方式0应用,【例6-1】使用定时器/计数器0的方式0，晶振频率为 = 6mhz，以中 断方式工作，在p1.0引脚输出一个周期为1ms的方波，试编写程序。,解：根据题意，只要使p1.0脚每隔500us 取反一次即可得到周期1ms的方波，因而t0的定时时间t=500us 。,（1）设定tmod（即控制字）。 tmod的低4位控制定时器/计数器0，设t0为定时模式，即 =0；工作在方式0，即 m1m0=00；设定为软件启动定时器，即gate=0。tmod高4位与t0无关，一般都取0，所以tmod的控制字为00h。,（2）计算定时初值。 晶振频率 为6mhz，机器周期 定时初值 =8192-250=7942=0001111100000110b=1f06h 因tl0的高3位未用，对计算出的初值要进行修正，即在低5位前插入3个0，修正后的定时初值x=1111100000000110b=f806h。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（3）源程序清单 org 0000h ajmp main ；转主程序 org 000bh ；t0中断矢量地址 ajmp iser ；转中断服务程序 org 100h main： mov sp，#60h ；设堆栈指针 mov tmod，#00h ；写控制字 mov tl0，#06h ；置t0 初值 mov th0，#0f8h setb et0 ；允许t0中断 setb ea ；cpu开中断 setb tr0 ；启动t0 sjmp $ ；等待中断 iser： mov tl0，#06h ；t0中断服务子程序，重置t0 初值 mov th0，#0f8h ； cpl p1.0 ；p1.0取反 reti end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,【例6-2】使用定时器/计数器1的方式0，晶振频率为6mhz，以查询 方式工作，在p1.0引脚输出一个周期为2ms的方波，试编写程序。,解：根据题意，只要使p1.0脚每隔1ms取反一次即可得到周期2ms的方波，因而t1的定时时间t=1ms。,（1）设定tmod（即控制字）。 tmod的高4位控制定时器/计数器1，设t1为定时模式，即 = 0；工作在方式0，即 m1m0=00；设定为软件启动定时器，即gate=0。tmod低4位与t1无关，一般都取0，所以tmod的控制字为00h。,（2）计算定时初值。 晶振频率 为6mhz，机器周期 定时初值 =8192-500=7692=1111000001100b=1e0ch 因tl0的高3位未用，对计算出的初值要进行修正，即在低5位前插入3个0，修正后的定时初值x=1111000000001100b=f00ch。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（3）源程序清单 org 100h mov tmod，#00h ；写控制字,t1工作方式0 mov tl1，#0ch ；置t1 初值 mov th1，#0f0h loop: setb tr1 ；启动t1 loop1: jnb tf1，loop1 ；查询tf1，有无溢出 clr tf1 ；有溢出清tf1 mov tl1，#0ch ；重置t1 初值 mov th1，#0f0h cpl p1.0 ；p1.0取反 sjmp loop,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,方式1与方式0基本相同，其差别只是计数长度不同。,【例6-3】在单片机p1口连接8个发光二极管，如图6-12所示。使用t1工作方式1，晶振频率 = 6mhz，以查询方式工作，定时时间为80ms，试编写程序，使图中p1.0接的发光二极管先亮，延时80ms后，p1.1亮，依次向左移动，当最左端p1.7亮后又回到最右端重新开始向左移动，不断循环。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（1）设定tmod（即控制字）。 tmod的高4位控制定时器/计数器1，设t1为定时模式，取 =0；工作方式1，取 m1m0=01；设定为软件启动定时器，取gate=0。tmod低4位与t1无关，一般都取0，所以tmod的控制字为10h。,解：根据题意，t1的定时时间t=80ms。,（2）计算定时初值。 晶振频率 为6mhz，机器周期 定时初值 =65536-40000=25536=0110001111000000b =63c0h,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（3）程序设计 1、流程图,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,2、源程序 org 100h start： mov r0，#08h ；设左移8次 mov a，#11111110b ；开始点亮灯p1.0 loop： mov p1，a ；送p1口输出 acall delay ；调用延时子程序 rl a ；累加器循环左移1位 djnz r0，loop ；判断移动次数 jmp start ；返回，循环执行 delay： mov tmod，#00010000b ；设定t1工作在方式1 setb tr1 ；启动t1开始计时 mov tl1，#0c0h ；装入低位 mov th1，#63h ；装入高位 jnb tf1，$ ；t1没有溢出 clr tf1 ；产生溢出，清除标志位 ret ；子程序返回 end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,【例6-4】设晶振频率为 =6mhz，要求利用定时器t1，每隔5s将p1.0取反一次。,解：因要求的定时时间5s已超出了定时器的定时能力，所以无法用定时器直接实现5s的定时。可将定时器的定时时间设为100ms(16位定时器的最长定时时间为131.072ms),在中断服务程序中对定时器溢出中断进行计数，当计数达50次时，将p1.0取反，否则直接返回主程序。,（1）确定工作方式控制字 设t1为16位定时器，即 =0；工作方式1，即 m1m0=01；设定为软件启动定时器，即gate=0。 所以tmod的控制字为10h。,（2）计算定时器t1初值x。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（3）源程序： org 0000h ljmp main ；转主程序 org 001bh ；t1中断服务程序入口地址 ljmp t0isr org 0100h main： mov sp，#60h ；设置堆栈指针 mov tmod，#10h ；t1为定时模式，工作方式1 mov tl0，#0b0h ；装入初值 mov th0，#3ch mov a，#50 ；累加器置初值50 setb ea ；cpu开中断 setb et1 ；允许t1中断 setb tr1 ；启动t1计数 sjmp $ ；等待 t0isr: mov tl0,#0b0h ；重新装入初值 mov th0,#3ch dec a ；累加器内容减1 jnz ext cpl p1.0 mov a,#50 ；累加器重置初值 ext: reti end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.3.3 方式2应用,【例6-5】使用t1的方式2，晶振频率为 =12mhz，以中断方式工 作，在p1.0引脚输出一个周期为100 的方波，试编写程序。,解：根据题意，只要使p1.0脚每隔50us 取反一次即可得到周期100 us的方波，因而t0的定时时间t=50us 。,（1）设定tmod（即控制字）。 tmod的高4位控制定时器/计数器1，设t1为定时模式，即c/t=0；工作方式2，即 m1m0=10；设定为软件启动定时器，即gate=0。tmod低4位与t1无关，一般都取0，所以tmod的控制字为20h。,（2）计算定时初值。 晶振频率 为12mhz，机器周期 定时初值 =256-50=206=11001110b=0ceh,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,（3）源程序 org 0000h ajmp main ；转主程序 org 001bh ；t1中断矢量地址 ajmp iser ；转中断服务程序 org 100h main： mov sp，#60h ；设堆栈指针 mov tmod，#20h ；写控制字 mov tl1，#0ceh ；置t1 初值 mov th1，#0ceh setb et0 ；允许t0中断 setb ea ；cpu开中断 setb tr1 ；启动t1 sjmp $ ；等待中断 iser： cpl p1.0 ；p1.0取反 reti end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,【例6-6】使用定时器/计数器1的方式2，晶振频率为 =12mhz，以查询方式工作，在p1.0引脚输出一个周期为100 us的方波，试编写程序。,解：根据题意，只要使p1.0脚每隔50 us取反一次即可得到周期100us 的方波，因而t1的定时时间t=50 us。,（1）设定tmod（即控制字）为20h。,（2）计算定时初值。 晶振频率 为12mhz，机器周期 定时初值 =256-50=206=11001110b=0ceh,（3）源程序 org 100h mov tmod，#20h ；写控制字,t1工作方式1 mov tl1，#0ceh ；置t1 初值 mov th1，#0ceh mov ie，#00h ；禁止中断 setb tr1 ；启动t1 loop： jbc tf1，loop1 ；查询tf1，有溢出转 loop1，并清tf1。 sjmp loop loop1：cpl p1.0 ；p1.0取反 sjmp loop,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,6.3.4 方式3应用,方式3只适于t0，且t0处于方式3时，t1只能工作在方式0、方式1和方式2。t0工作在方式3时，被分为tl0和th0两个独立的8位定时器/计数器。其中，tl0既可作定时器，也可作计数器。th0只能作8位的定时器。,【例6-7】使用定时器/计数器0的方式3，晶振频率为 =6mhz，以中断方式工作，在p1.0引脚输出一个周期为400us 的方波，试编写程序。,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,解：根据题意，只要使p1.0脚每隔200us 取反一次即可得到周期400us 的方波，因而t0的定时时间t=200us 。 （1）设定tmod（即控制字）。 tmod的低4位控制定时器/计数器0，设t0为定时模式，即c/t=0；工作方式3，即 m1m0=11；设定为软件启动定时器，即gate=0。tmod高4位与t0无关，一般都取0，所以tmod的控制字为03h。 （2）计算定时初值。 晶振频率 为6mhz，机器周期 定时初值 =256-100=156=10011100b=9ch,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,3）源程序 1使用tl0 org 0000h ajmp main ；转主程序 org 000bh ；t0中断矢量地址 ajmp iser ；转中断服务程序 org 100h main： mov sp，#60h ；设堆栈指针 mov tmod，#03h ；写控制字 mov tl0，#9ch ；置tl0 初值 setb et0 ；允许t0中断 setb ea ；cpu开中断 setb tr0 ；启动tl0 sjmp $ ；等待中断 iser： mov tl0，#9ch ；t0中断服务子程序，重置 t0 初值 cpl p1.0 ；p1.0取反 reti end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,2使用th0 org 0000h ajmp main ；转主程序 org 001bh ；t1中断矢量地址 ajmp iser ；转中断服务程序 org 100h main： mov sp，#60h ；设堆栈指针 mov tmod，#03h ；写控制字 mov th0，#9ch ；置th0 初值 setb et1 ；允许t1中断 setb ea ；cpu开中断 setb tr1 ；启动th0 sjmp $ ；等待中断 iser： mov th0，#9ch ；t0中断服务子程序，重置 th0 初值 cpl p1.0 ；p1.0取反 reti end,第六章 mcs-51单片机定时器/计数器,本章小结 mcs-51单片机有两个定时器/计数器，定时器采用的是对内部脉冲进行计数，计数器采用的是对外部脉冲进行计数。定时器的计数脉冲来自振荡信号的12分频，即每过一个机器周期计数器加1，直至计数器溢出。计数器的外部脉冲是从t0或t1引脚输入的，外部脉冲的下降沿触发计数器计数，直至计数器溢出。通过对定时器/计数器初值的设置，可以确定计数器的溢出时间，从而实现不同的定时时间。 定时器/计数器可实现定时控制、时间延时、脉冲计数、频率测量、脉宽测量、信号发生等功能，在串行通信中，还可作为波特率发生器。 mcs-51单片机的定时器/计数器有两种工作模式和4种工作方式，工作方式不同其最大计数值也不同。,四、应用举例,可编程器件在使用前需要进行初始化： 确定tmod控制字：编程时将控制字送tmod； 计算计数器的计数初值: 编程时将计数初值送thi、 tli； 开中断（如果使用中断方式）: 编程实置位ea、eti tri位置位控制定时器的启动和停止,例题1：设晶振频率fosc=6mhz，使用定时器1以方式1产生周期为500s的方波脉冲，并由p1.0 输出。试以中断方式实现。, tmod确定,t1控制,t0控制,控制字10h,要产生500s 的方波脉冲，只需在p1.0端以250s为间隔，交替输出高低电平即可实现。为此，定时间应为250s 。使用6z晶振，则一个机器周期为2s，设待求计数初值为，则：, 计算计数器的计数初值；,（216x）210 -6 =25010 -6 即216x=125 x216-125=10000h-7dh 0ff83h 所以，初值为： th1=0ffh，tl1=83h, 采用中断方式：编程时打开全局和局部中断。, 由定时器控制寄存器tcon中的tr1位控制定时器的启动和停止。 tr11，启动； tr10，停止。,程序设计,org 0000h ljmp main ；主程序入口 org 001bh ljmp intt1 ；t1中断入口,intt1： m