单片机AT89S52定时器计数器.ppt

1,第8章 定时器/计数器,第一节 概述 第二节 模式0、模式1及其应用 第三节 模式2及其应用 第四节 模式3及其应用 第五节 定时器/计数器2,2,第一节 概述,回忆8051结构特点：由单一内部总线连接各功能模块，通过特殊功能寄存器（SFR）集中控制。嵌入式结构，不同型号引脚定义和SFR定义有所不同，因此，从两个方面来认识和掌握某一个功能模块。 相关引脚功能 相关SFR功能,4,两个16位定时计数器，最大计数范围：0000-FFFFH。 相关的SFR：TMOD、TCON、TH0、TL0、TH1、TL1。 相关引脚：T0、T1、INT0、INT1。 4种工作方式。,8051定时器/计数器概况,5,T0、T1相关引脚,T0、T1：计数脉冲输入，定时方式时不用，作I/O INT0、INT1：与定时器运行控制有关，也可以无关，可编程设定,6,T0、T1相关SFR,7,定时器/计数器原理,8,定时功能：对固定频率的机器周期计数, 每个机器周期定时器加1，计数速率=Fosc/12 计数功能：对外部引脚（T0和T1）上的负跳变计数，每产生 一个负跳变，计数器加1，要求高低电平均要大 于1Tm, 计数速率Fosc/24,9,以N位计数器构为核心，要解决以下问题： （1）、何时控制启动、停止计数？ （2）、如何控制定时还是计数？ （3）、如何控制定时/计数的长短？ （4）、如何用查询或中断管理溢出事件？,10,GATE 选通门: GATE=0时, 只要TRx=1,计数器就开始工作； GATE=1时, 只有INTx脚和TRx同时为“1”时,计数器才开始工作.主要用于测量INTx脚上高电平脉冲的宽度. C/T 计数/定时方式选择位: C/T=1时,计数方式. 即计数器的计数脉冲来自T0或T1引脚的外部事件.C/T=0时:定时方式,计数脉冲来自内部振荡频率fosc的12分频.,模式寄存器TMOD (SFR的地址:89H，不可按位寻址),11,M1、M0 模式选择:分别对应四种模式. M1 M0=00, 方式0：13位定时计数器 M1 M0=01, 方式1： 16位定时计数器 M1 M0=10, 方式2： 自动重装入的8位定时计数器 M1 M0=11, 方式3： T0成为两个独立的8位计数器,12,T=(M-TC)t 其中,T: 定时时间，M: 计数器的模，TC:计数初值，t:计数器计数脉冲的周期（对于定时方式t = fosc/12)。,定时/计数器4种模式比较,13,TF1,TF0 定时器T1,T0的溢出标志:计数器溢出时硬件自动置位, 即TFx=1, 进入中断后再由硬件自动清除; TR1,TR0 计数器T1,T0的控制位:由软件置位(计数器开始工作)或清零(计数器停止工作). IE1,IE0 外部中断INT1,INT0的请求标志:当单片机检测到INTx引脚上有低电平或下降沿时, IEx=1，申请中断. IT1,IT0 外中断触发类型控制:ITx=1时,外中断信号的下降沿触发IEx标志,ITx=0时,外中断信号的低电平触发IEx标志.,控制寄存器TCON (SFR地址:88H),(LSB),(MSB),14,第一节 概述 第二节 模式0、模式1及其应用 第三节 模式2及其应用 第四节 模式3及其应用 第五节 定时器/计数器2,15,Timer/Counter 0/1 Mode 0: 13-Bit Counter (Timer 1 shown),16,Timer/Counter 0/1 Mode 1: 16-Bit Counter (Timer 0 shown),17,1、设置GATE=0，则GATE=1, 因此Y=TR0，这样： TR0=1; 启动定时器T0运行 TR0=0; 停止定时器T0运行 我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。 2、设置GATE=1，则GATE=0, 因此Y=TR0*INT0电平， 进一步令TR0=1, 则Y=INT0电平， 这样： INT0为高电平，启动定时器T0运行 INT0为低电平，停止定时器T0运行 我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。,定时器/计数器运行控制方法,18,根据要求给方式寄存器TMOD送一个方式控制字，以设定定时器的工作方式；(要考虑定时/计数范围,重装方式) 根据需要给C/T送初值以确定需要的定时时间或计数次数；（可选，缺省为0000） 根据需要给中断允许寄存器IE送中断控制字，以开放相应的中断和设定中断优先级；（可选） 给TCON送命令字以启动或禁止C/T的运行。,定时器/计数器的初始化方法,19,计数器初值： 设计数模值为M，计数初值设定为TC，计数器计满为零所需的计数值为C，则：TC=M-C （M=213，216，28） 定时器初值： T=（M-TC）Tm , T为需要定时时间 初值TC=M-T/Tm 当定时或计数范围大于某一模式下的计数范围时，要用软件对溢出计数，以增加定时或计数的范围。,初值的计算,20,例: Fosc=12MHz,试计算定时时间2ms所需的定时器的初值.,方式2、方式3 TMAX=0.256ms，所以必须将工作方式设在方式0或方式1 方式0：TC=213-2ms/1us=6192=1830H TL0=10H，TH0=0C1H 注意1830H到TH0、TL0的重新表达，主要是由 于TL0已经不是每256进1， 而是每32进1 方式1：TC=216-2ms/1us =63536=0F830H TL0=30H，TH0=0F8H,21,采用查询方式：程序一直检测TF0（或TF1），若TF01（或TF1=1），说明定时时间到或计满数，从而开始相应处理，如： while(TF0=0); / while(!TF0); TF0=0; /清除标志位 / 开始处理溢出事件 采用中断方式：程序初始化时，设置定时器溢出中断允许后，内部硬件自动检测到TF01(或TF1=1)时，自动响应中断，进入中断服务程序。,CPU控制C/T的方式,22,例1：在P1.7引脚上输出50Hz的方波，已知Fosc=12MHz。,23,解决定时器/计数器应用问题的一般流程,确定定时/计数对象 C/T初始化 工作模式 计算初值 中断或查询 启动C/T运行 编程实现,24,1、确定定时对象: 20ms 或 10ms ? 应当为10ms，便于产生方波：每隔10ms引脚电平取反。 2、Fosc=12MHz, 1Tm=1us, 产生10ms定时, 应选择模式0、1、2、3 ? 应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。,分析: 50Hz的方波，周期为1/50=20ms,25,3、计算初值 TC=65536-10ms/1us=55536=0D8F0H,分析: 50Hz的方波，周期为1/50=20ms,26,编程实现（查询方式）,#include /要用到SFR sbit SQW=P17; /*定义输出方波引脚*/ main() TMOD=0x01; /* T0 模式1， 定时， GATE=0 */ TR0=1; /* 启动 T0 运行 */ while(1) /* 无限循环作为main的结束 */ TH0=0xD8; TL0=0xF0; /* 每次要重新赋10ms 定时的初值*/ while (! TF0); TF0=0; /* 查询等10ms时间到，并清除标志 */ SQW = ! SQW ; /* 引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波*/ ,27,编程实现（中断方式）,#include /* 要用到SFR */ sbit SQW=P17; /*定义输出方波引脚*/ main() /*主程序*/ TMOD=0x01; /* T0 模式1， 定时， GATE=0 */ TH0=0xD8; /* 赋初值 */ TL0=0xF0; ET0=1; EA=1; /* 允许T0中断 */ TR0=1; /* 启动 T0 运行 */ while(1); /* 无限循环作为main的结束 */ ,28,编程实现（中断方式）,void out_sqw(void) interrupt 1 /*中断服务程序*/ /* TF0 标志被自动清除 */ SQW = ! SQW; /* 引脚每隔10ms电平取反，产生50Hz方波 */ TH0=0xD8; TL0=0xF0; /* 重赋初值 */ ,29,例2 ：在P1.0引脚上输出周期1秒，占空比为20%的方波，已知Fosc=12MHz。,30,1、确定定时对象: 1s、200ms 或 800ms ? 应当小于定时器的最大定时时间，对于模式1，最长为65.536ms，为了便于计算，取50ms作为定时对象，再用一个字节对溢出计数。 50ms * 4 = 200 ms 50ms * 16 = 800 ms,分析: 占空比20%的方波，周期为1s,31,2、Fosc=12MHz, 1Tm=1us, 产生50ms定时, 应选择模式0、1、2、3 ? 应选择模式1，16位定时器，最大范围65.536ms。在所有工作模式中，模式1的定时/计数范围是最大的。,分析: 占空比20%的方波，周期为1s,32,3、计算初值 TC=65536-50ms/1us=15536=3CB0H,分析: 占空比20%的方波，周期为1s,33,编程实现（查询方式）,#include /要用到SFR sbit SQW=P10; /*定义输出方波引脚*/ bit will_be_high=0; /*定义一个标志位，0：将要输出低电平， 1：将要输出高电平*/ unsigned char overflow_counter=16; /*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时， overflow_counter=4 */ main() TMOD=0x10; /* T1 模式1， 定时， GATE=0 */ TH1=0x3C; TL1=0xB0; /* 赋50ms定时初值 */ TR1=1; /* 启动 T1 运行 */,34,编程实现（查询方式）,for(; ;) /* 无限循环作为main的结束 */ /* 如果要输出高电平，则输出高电平，4*50ms，下一次将为低电平；否则输出低电平，16*50ms，下一次将为高电平 */ if (will_be _high) overflow_counter=4; SQW=1; will_be _high=0; else overflow_counter=16; SQW=0; will_be _high=1; do while (! TF1); TF1=0; /* 查询等50ms时间到，并清除标志 */ TH1=0x3C; TL1=0xB0; /* 每次要重新赋50ms 定时的初值*/ while( - overflow_counter); /end of for(; ;) /end of main,35,编程实现（中断方式）,#include /要用到SFR sbit SQW=P10; /*定义输出方波引脚*/ bit is_high=0; /当前状态 unsigned char overflow_counter=16; /*由800ms低电平开始，减到0，时间到，改200ms定时， overflow_counter=4 */ main() TMOD=0x10; /* T1 模式1， 定时， GATE=0 */ TH1=0x3C; TL1=0xB0; /* 赋50ms定时初值 */ ET1=1; EA=1; /* 允许T1中断 */ TR1=1; /* 启动 T1 运行 */ SQW=0; /* 输出低电平 */ while(1); /* 无限循环作为main的结束 */ ,36,编程实现（中断方式）,void out_sqw(void) interrupt 3 /*中断服务程序*/ /* TF1 标志被自动清除 */ TH1=0x3C; TL1=0xB0; /* 重赋50ms定时初值*/ if (- overflow_counter != 0) return; /* 定时未到返回 */ if (is_high) overflow_counter = 16; SQW=0; is_high=0; else overflow_counter = 4; SQW=1; is_high=1; ,37,例3 ：在P1.0引脚上每隔2ms产生4us的负脉冲，已知Fosc=6MHz，采用T0模式0。,38,1、确定定时对象: 2ms 或 4us ? 应当是2ms， 而4us负脉冲可以通过指令本身的延时来实现。如: P10=0; /1Tm =2us _nop_(); /1Tm =2us P10=1; /1Tm =2us,分析: 周期性负脉冲,39,2、指定模式0，不用选择。 3、计算初值 TC=213-2ms/2us=7192=1C18H 0001 1100 0001 1000B, 初值: TH0=0E0H, TL0=18H,分析: 周期性负脉冲,40,编程实现（查询方式）,#include /要用到SFR #include /包含_nop_(); sbit Pulse=P10; /*定义输出脉冲的引脚*/ main() TMOD=0x0; TR0=1; /* T0 模式,定时, GATE=0, 启动 T0 */ while(1) /* 无限循环作为main的结束 */ TH0=0xE0; TL0=0x18; /* 每次要重新赋2ms 定时的初值*/ while (! TF0); TF0=0; /* 查询等2ms时间到，并清除标志 */ Pulse=0; _nop_(); Pulse=1; /* 产生4us负脉冲*/ ,41,编程实现（中断方式）,#include /要用到SFR #include /包含_nop_(); sbit Pulse=P10; /*定义输出脉冲的引脚*/ main() TMOD=0x0; /* T0 模式,定时, GATE=0 */ TH0=0xE0; TL0=0x18; /* 赋2ms 定时的初值*/ ET0=1; EA=1; /* 允许T0中断 */ TR0=1; /* 启动 T0 运行 */ for(;); /* 循环结束, 也可以做别的事 */ ,42,编程实现（中断方式）,void out_pulse(void) interrupt 1 /*中断服务程序*/ /* TF0 标志被自动清除 */ TH0=0xE0; TL0=0x18; /* 重赋2ms定时初值*/ Pulse=0; _nop_(); Pulse=1; /* 产生4us负脉冲*/ ,43,例4 ：利用T0门控位测量INT0引脚上出现的正脉冲的宽度，并以机器周期数表示。,44,1、设置GATE=0，则GATE=1, 因此Y=TR0，这样： TR0=1; 启动定时器T0运行 TR0=0; 停止定时器T0运行 我们把这种控制定时器运行的方法叫软触发，最常用。 2、设置GATE=1，则GATE=0, 因此Y=TR0*INT0电平， 进一步令TR0=1, 则Y=INT0电平， 这样： INT0为高电平，启动定时器T0运行 INT0为低电平，停止定时器T0运行 我们把这种控制定时器运行的方法叫硬触发，较少用，可以用来测量正脉冲的宽度。,回顾：定时器/计数器运行控制方法,45,1、确定定时对象？ 高电平期间定时器计了多少个机器周期，因此在上升的时候让（TH0,TL0）=0000并开始计时, 下降后停止，看计数器的值为多少即为所求，假定机器周期数不超过定时器的最大值。,分析,46,2、应选择模式0、1、2、3 ? 应选择模式1，16位定时器，最大范围65536Tm。在所有工作模式中，模式1的范围是最大的。 3、计算初值 从0000开始，但要注意要在从低到高跳变前赋值。,分析,47,#include /要用到SFR sbit PPulse=P32; /*定义输入脉冲的引脚*/ unsigned char data *p=0x30; /结果存入30H开始的2个单元中 main() TMOD=0x09; TH0=0; TL0=0; /* T0 模式1, 定时, GATE=1*/ while (PPulse); TR0=1; /等低电平，准备计时 while (! PPulse); /等高电平后，自动开始计时 while (PPulse); TR0=0; /等低电平，停止计时 *p+=TH0; *p=TL0; /存入结果 while(1) ; /* 循环结束 */ ,编程实现,48,第一节 概述 第二节 模式0、模式1及其应用 第三节 模式2及其应用 第四节 模式3及其应用 第五节 定时器/计数器2,49,Timer/Counter 0 Mode 2: 8-Bit Auto-Reload,50,Timer/Counter 1 Mode 2: 8-Bit Auto-Reload,51,例5：在P1.7引脚上输出2KHz的方波，已知Fosc=12MHz。,52,1、确定定时对象: 250us, 便于产生方波：每隔250us引脚电平取反。 2、Fosc=12MHz, 1Tm=1us, 产生256us定时, 应选择模式0、1、2、3 ? 应选择模式2，8位定时器，最大范围256us，由于自动重装载，重装过程没有引入误差，最理想。,分析: 2KHz的方波，周期为1/2000=500us,53,3、计算初值 TC=256-250us/1us=6,分析: 2KHz的方波，周期为1/2000=500us,54,编程实现（查询方式）,#include /要用到SFR sbit SQW=P17; /*定义输出方波引脚*/ main() TMOD=0x02; /* T0 模式2， 定时， GATE=0 */ TH0=6; TL0=6; /* 只在此赋初值一次 */ TR0=1; /* 启动 T0 运行 */ while(1) /* 无限循环作为main的结束 */ while (! TF0); TF0=0; /* 查询等250us时间到，并清除标志 */ SQW = ! SQW ; /* 每隔250us电平取反，产生2KHz方波*/ ,55,编程实现（中断方式）,#include /* 要用到SFR */ sbit SQW=P17; /*定义输出方波引脚*/ main() /*主程序*/ TMOD=0x02; /* T0 模式2， 定时， GATE=0 */ TH0=6; TL0=6; TR0=1; /* 赋初值并启动 T0运行 */ ET0=1; EA=1; /* 允许T0中断 */ while(1); /* 无限循环作为main的结束 */ void out_sqw(void) interrupt 1 /*中断服务程序*/ SQW = ! SQW; /* 引脚每隔250us电平取反，产生2KHz方波, 不 用反复赋初值 */,56,第一节 概述 第二节 模式0、模式1及其应用 第三节 模式2及其应用 第四节 模式3及其应用 第五节 定时器/计数器2,57,Timer/Counter 0 Mode 3: Two 8-Bit Counters,58,1、TH0计数脉冲来自内部fosc,所以它只能处于”定时”方式; 2、TH0分别借用了定时器T1的TR1和TF1来为自己工作,使TH0能象TL0那样用TR1启动定时,并用TF1来作为TH0的溢出中断的标志; 3、由于T1缺少了启动控制信号TR1和溢出中断标志TF1,那么在模式3时,T1是如何工作？ 没有溢出中断标志TF1,则T1就不能用中断方式工作(实际上连查询也不行);没有启动控制信号TR1, 让它事先设定为自动重装模式， 则T0模式3会让T1自动工作。,模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:,59,4, 模式3就是将单片机原有的T0,T1两个计数器变成三个独立的计数器,其中T1要事先设定为模式2(串行口的波特率发生器)。 5、注意:T0不用时的处理,一般置0方式,禁止进入方式3，以防止影响T1的工作。,模式3时T0（TH0,TL0）及T1的各自特点:,60,将T0分解为两个计数器 TL0和TH0,其中TH0借 用了T1的TR1和TF1,T1已无TR1,TF1功能, 建议T1做波特率发生器,TH0,TL0和T1组成3个8位计数器,模式3时T0、T1的工作原理示意图,61,例6：设一个89S51系统已经使用了2个外部中断，并置T1于模式2作串口波特率发生器用，现要求通过T0再增加一个外部中断，同时由P1.0输出5KHz的方波。已知Fosc=12MHz。,62,1、已经用掉的资源: 2个外部中断、T1（模式2）、串口 2、用T0实现: 1个外部中断、定时产生5KHz方波 用方式3：TH0、TL0作为2个独立的8位定时器/计数器。 1个外部中断: TL0，计数方式，初值FFH，每来一个负跳变就溢出，相当于一个边沿触发的外部中断。 定时产生5KHz方波：TH0，定时方式，初值156，每隔100us使P1.0取反，产生周期为200us的方波。,分析,63,编程实现,#include /要用到SFR sbit SQW_5KHz=P10; /*定义输出脉冲的引脚*/ main() TMOD=0x27; /* GATE=0, T1 模式2, 定时，T0模式3,计数 */ TH1=0xE8; TL1=0xE8; /*T1的初值, 产生一种波特率*/ TL0=0xFF; /*TL0的初值*/ TH0=156; /* 赋100us定时的初值*/ IE=0x9F; /* 允许所有中断 */ PT1=1; /* 产生方波优先级最高 */ TR0=1; TR1=1; /* 启动 T0, T1运行 */ for(;); /* 循环结束, 也可以做别的事 */ ,64,编程实现,void No3_int(void) interrupt 1 /*中断服务程序*/ /* 进行中断处理, 省略*/ TL0=255; /* 重赋0xFF 计数初值*/ void out_sqw(void) interrupt 3 /*中断服务程序*/ TH0=156 /* 重赋100us定时初值, 如果精确定时, 应加几个Tm*/ SQW_5KHz = ! SQW_5KHz; /* 产生5KHz方波*/ ,65,编程实现,void No1_int(void) interrupt 0 /*外部中断0 中断服务程序*/ /* 进行中断处理, 省略*/ void No2_int(void) interrupt 2 /*外部中断1 中断服务程序*/ /* 进行中断处理, 省略*/ void Serial_int(void) interrupt 4 /*串口中断服务程序*/