片机的定时器计数器-2.ppt

第6章 单片机的定时器/计数器,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.1.1 定时/计数器的基本原理 6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,纯软件定时/计数方法： 定时空循环预定周次，等待预定时间 计数读取I/O口电平，统计变化次数,基本思路：由CPU统计状态变化次数，待预定结果出现后结束统计。,delay(unsigned int time ) unsigned int j = 0; for(;time0;time-) for(j=0;j125;j+); ,存在问题：占用过多CPU机时,纯软件,单片机软硬件联合定时/计数方法：,定时器的本质是计数器(对时钟脉冲计数)，计数器则是对外来脉冲计数.,软硬件联合,计数器的溢出空间可随计数初值改变定时时间t,t =(计数器最大空间-计数初值)机器周期 =(2n-a)12/fosc (s),t与n、a、fosc三个因素有关,(每个机器周期产生一个计数脉冲),逻辑开关 功能： = 0定时器方式， = 1计数器方式,基本工作原理,计数值N = (计数器满计数值 - 计数初值) = (2 n a ),N与n、a两个因素有关,计数值N,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.1.1 定时/计数器的基本原理 6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,2个16位计数器T0 (TH0、TL0)和T1 (TH1、TL1)加1计数器 2个控制寄存器TCON和TMOD管理计数器的运行,2个外部引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)接入外部脉冲,定时/计数器的结构,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,门控位 GATE=0-允许TR1启动计数器 GATE=1-允许INT1启动计数器,启动控制位 TR1=1-启动计数器 TR1=0-停止计数器,外部中断1 参与定时器的启停管理,中断请求标志位 TF1=1-请求 TR1=0-复位,T1,定时/计数器的控制关系（以T1为例）,定时器方式寄存器 TMOD,T0,定时器控制寄存器TCON,注意，系统上电默认值为TCON = 0，则默认状态应为：,TR0和TR1均为关闭状态、电平中断触发方式、没有外部中断请求,TCON,GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,D7,D5,D4,D3,D2,D1,D0,TMOD,D6,（89H）,T1,T0,T1方式选择位 00-方式0 01-方式1 10-方式2,TMOD,注意：TMOD只能以字节方式进行初始化,例如，设置T0为定时器方式1，允许TR0启动； T1为计数器方式0，允许INT1启动。,则 TMOD = 1100 0001B =0xc1,又如，系统上电默认值为TMOD = 0，则默认状态应为：,T0和TI均为定时器方式0，允许TR0、TR1启动。,注意：,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,T0工作方式,注意： T0有4种工作方式，每种工作方式都有定时和计数2种方式。 T1只有3种工作方式（T0的方式3中占用了T1的部分资源）。,T1工作方式,学习顺序：方式1方式2 方式0 方式3,工作方式,定时时间：t = (216- a)12/fosc (s),使用16位定时/计数器（THx+TLx）,（M0 M1为01组合时）,定时范围为165,536 s（65ms）。,最大定时时间（a=0，fosc =12MHz）：t = 216(s) = 65536 (s),定时方式,(1) 方式1,最大计数值：N = 65536 (脉冲),计数值： N = (216 a ),由于检测一个负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期，故最高计数频率= 。,故，对于12MHz晶振，最大外部脉冲的频率为0.5MHz 。,计数方式,设单片机的fosc=12MHz，采用T0定时方式1在P1.0脚上输出周期为2ms的方波。,虚拟示波器,实例1,分析：周期为2ms的方波由2个半周期为1ms的正负脉冲组成,方波输出原理：定时1ms后将端口输出电平取反。,TH0 = 0xfc TL0 = 0x18,1ms定时的计数初值应为： a = 216 t* fos / 12 = 216 1000* 12/ 12 = 64536 = 0xfc18,注意：需要不断重装计数初值。,或：TH0 = 64536 / 256; TL0 = 64536 % 256;,#include sbit P1_0 = P10; main () TMOD = 0x01; /设置T0定时方式1(0000 0001B) TR0=1; /启动T0 for(;) TH0 = 0xfc; /装载计数初值 TL0 = 0x18; do while(!TF0); /等待TF0溢出 P1_0 =!P1_0; /定时时间到P1.0反相 TF0 = 0; /TF0标志清0 ,T0,（1）查询方式,图6.14 实例1仿真波形图,#include sbit P1_0=P10; timer0 () interrupt 1 /T0中断函数 P1_0 = !P1_0; /P1.0取反 TH0 = 0xfc; /装载计数初值 TL0 = 0x18; main () TMOD = 0x01; /T0定时方式1 TH0 = 0xfc; /装载计数初值 TL0 = 0x18; EA=1; /开总中断 ET0=1; /开T0中断 TR0=1; /启动T0 while(1); ,注意：中断响应后系统可自动将TFx标志位清0,（2）中断方式,小结：使用定时/计数器的步骤,强调：TMOD的设置只能以字节形式给出,T0,（1）设置TMOD确定定时/计数器的工作状态,（2）计算计数初值产生期望的定时间隔,计数初值 a = 216- tfosc/12 （t 65536 s）,THx = a / 256 TLx = a % 256,装载计数初值:,3）确定采用何种方式处理溢出结果,若是查询方式采用条件判断语句,若是中断方式中断初始化设置和中断服务程序：,do while (!TFx) ; / x=0或1 ,ETx =1； /开定时x中断，x=0或1 EA = 1； /开总中断 tx_srv () interrupt n /n=1或3 ,4）启动定时器： TR0 = 1 或 TR1= 1,5）进行定时或计数结束后的其它工作,6）为下次定时/计数做准备（清TFx标志+重装载计数初值） 若是中断方式，则无需软件清TFx标志位； 若是查询方式，需要软件清除TFx标志位。,采用8位计数器，延时时间 t = (28-a)12/fosc (微秒) 12MHz时的最大定时量为256s； 可自动重装载计数初值（TLx溢出后, THx数值可自动装入TLx）； 因没有装载计数初值造成的定时延误，方式2定时精度相对较高。,(2) 方式2,（1）查询方式 #include sbit P1_0 = P10; main() TMOD = 0x02; TH0= TL0 = 0x06; TR0=1; for(;) do while(!TF0); P1_0 =!P1_0; TF0 = 0; ,（2）中断方式 #include sbit P1_0=P10; timer0 () interrupt 1 P1_0 = !P1_0; main() TMOD = 0x02; TH0 = TL0 = 0x06; EA= ET0 = 1; TR0=1; while(1); ,采用T0定时方式2在P1.0口输出周期为0.5ms的方波(设fosc=12MHz)。,分析：计数初值TL0= (256-250)*12/12)%256 = 0x06，TMOD = 0x02,实例2,周期为0.5ms方波,将第4章实例5“计数显示器”中的软件查询法进行按键检测改用T0计数器方式2，并以中断方式编程。,【解】原图中按键是由I/O口P3.7引脚接入的，本实例需要将其改由T0（P3.4）引脚接入。,实例3,分析：将T0设置为计数器方式2，设法使其在1个外部脉冲到来时就能溢出（即计数溢出周次为1）产生中断请求。 计数初值为： a = 2 8 1 = 255 = 0xff 初始化TMOD = 0000 0110B = 0x06,#include unsigned char table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; unsigned char count=0; sbit p1_0=P10; int0_srv() interrupt 1 /T0中断服务 if(+count=100)count=0; P0=tablecount/10; P2=tablecount%10; main() P0=P2=table0; /开始显示00 TMOD=0x06; /T0方式1计数 TH0 = TL0 = 0xFF; /计数初值0xFF ET0=1; /允许T0中断 EA=1; /允许CPU中断 TR0=1; /启动T0 while(1); /无限循环 ,实例3参考程序,运行效果,使用13位的定时/计数器（THx7-0+TLx4-0）,定时时间 t = (213 - a)12/fosc (s),计数初值 a = 213 - tfosc/12,12MHz时的最大定时量t=213s = 8.192ms,(3) 方式0,解：计数初值a=213-500012/12=3192= 1100 0111 1000B,计算T0方式0定时5ms的计数初值a,由于方式0的TL0高3位未用（一般填0） ，因此 a= 0110 0011 0001 1000 = 6318H,即，TH0 = 0x63; TL0 = 0x18;,实例4 fosc=12MHz,或：TH0 = 3192 / 32; TL0 = 3192 % 32;,除计数器位数不同外，方式0与方式1的逻辑结构并无差异。 方式0采用13位计数器是为了与早期产品MCS-48单片机兼容。 方式0的初值计算比较麻烦，一般采用方式1替代。,方式0,方式1,T1仍可设置为方式02；通常将T1设定为定时方式2（作为波特率发生器使用）,TH0+TF1+TR1组成的8位定时器 TL0+TF0+TR0组成的8位定时/计数器 T1组成的无中断功能的定时器 特点：方式3下T0可有2个具有中断功能的8位定时器,（4）方式3,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,应用： 定时器用于定时控制，或作为分频器发生各种不同频率的方波； 计数器用于外部脉冲统计或外部中断源扩充； 复杂应用需要将定时与计数结合起来。,实例5 由P3.4口输入一个外部低频窄脉冲信号。当该信号出现负跳变时，由P3.0口输出宽度为500s的同步脉冲，如此往复。要求据此设计一个波形展宽程序（fosc= 6MHz）。,1）将T0设置为1次计数方式2，初值设为0xff。这样P3.4一旦发生负跳变T0就会产生溢出； 2）查询TF0标志位。当TF0=1时将T0设置为500s定时方式2，初值a为0x06(=256-5006/12），同时使P3.0输出低电平； 3）查询TF0标志位。待T0再次溢出后使P3.0输出高电平，然后将T0设置为1次计数方式2，如此往复进行。,分析：可以采取如下做法：,实例5参考程序,#include sbit P3_0=P30; void main () TMOD = 0x06; /设置为T0计数方式2 TH0 = 256-250; /6MHz晶振时500s相当于250个机器周期 TL0 = 255; /初值0xff可使1个外来脉冲即产生溢出 TR0 = 1; /启动计数器 while (1) while (!TF0); /等待首次溢出 TF0 = 0; /清TF0溢出标志 TMOD = 0x02; /设置为T0定时方式2 P3_0 = 0; while (!TF0); /等待再次溢出 TF0 = 0; /清TF0溢出标志 P3_0 = 1; TMOD = 0x06; /设置为T0计数方式2 TL0 = 255; /重新置初值 ,实例5仿真运行效果,P3.0,P3.4,采用10MHz晶振，在P1.0脚上输出周期为2.5s，高电平占空比为20%的脉冲信号。,分析：10兆晶振，方式1最大定时为78.643ms； 可以采用定时中断与软件计数联合法：利用定时中断进行中断次数统计； 若取10ms产生定时，则2.5s =250次中断之和； 则500ms（20%占空比）相当于50次中断之和。,实例6,10ms定时，晶振fosc=10MHz. 定时器计数次数=10*1000*10/12=8333,实例6参考程序,#include #define uchar unsigned char uchar time; uchar period=250; uchar high=50; timer0 (void) interrupt 1 using 1 /-定时器0中断处理程序- TH0=(65536-8333)/256; /重载计数初值 TL0= (65536-8333)%256; if (+time=high) P1=0; /高电平时间到变低 else if (time=period) /周期时间到变高 time=0; P1=1; main ( ) /-主函数- TMOD=0x01; /定时器0方式1 TH0=(65536-8333)/256; /计数初值 TL0= (65536-8333)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; do while (1); ,实例6仿真运行效果,采用定时中断控制流水灯，实现每秒1位，自上而下循环功能（fosc=12MHz）。,实例7,分析：可以利用20次50ms的定时中断方案，计数初值为：,a = 65536-5000012/12 = 0x3cb0,中断函数的任务过多，不利于实时控制。,如何减少中断函数任务？ 新方案：中断函数中仅做中断次数统计和计数初值重入，控制操作改在主函数中进行。,实例6的问题：,实例7参考程序,/定时中断方式实现的跑马灯实例 #define uchar unsigned char /定义一下方便后面使用 #include /包括一个51标准内核的头文件 bit ldelay=0; /长定时溢出标记 uchar t=0; /定时溢出次数 /定时器0中断函数 timer0() interrupt 1 t+; if(t=20) t=0; ldelay=1;/每次溢出置一个标记，以便主程序处理 TH0 =0x3c; /重置T0初值0x3cb0 TL0 =0xb0; ,void main(void) uchar code ledp8=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; uchar ledi=0; /用来指示显示顺序 TMOD=0x01; /定义T0定时方式1 TH0 =0x3c; /溢出20次=1秒（12M晶振) TL0 =0xb0; TR0=1; /启动定时器 ET0=1; /打开定时器0中断 EA=1; /打开总中断 while(1) /主程序循环 if(ldelay) /发现有时间溢出标记，进入处理 ldelay=0; /清除标记 P2=ledpledi; /读出一个值送到P2口 ledi+; /指向下一个 if(ledi=8)ledi=0;/到了最后一个灯就换到第一个 ,测量从P3.2（INT0）输入的正脉冲的宽度,测量结果以BCD码形式存放在片内RAM 40H开始的单元处（设40H地址存放个位,系统时钟为12MHz，被测脉冲信号周期不超过100ms) 。,0,分析：GATE=TR0=1时允许INT0的脉冲控制定时器的启停，则根据T0先启动、再关闭后的计数值可算出被测脉冲宽度。,实例8,实例8参考程序,#include sbit P3_2=P32; main() unsigned char *P; unsigned int a; P=0x40; /指针指向片内RAM40H单元 TMOD = 0x09; /T0定时方式1，允许INT0启动计数器 TH0=TL0=0; /装入计数初值 dowhile (P3_2=1);/等待INT0变低 TR0=1 /启动计数器条件之一 while(P3_2=0); /等待脉冲上升沿，启动计数器条件之二 while(P3_2=1); /等待脉冲下降沿，关闭计数器 TR0=0; /关闭计数器 a=TH0*256+TL0; /将TH0和TL0中的数据合成到变量a for(a;a!=0;) /循环分解各位数据 *P=a%10; /40H单元开始放个位 a/=10; /删除已分解位 P+; /指针指向下一单元 while(1)