ch6_定时器及应用

第6章 定时器及应用,定时/计数器是一种应用非常广泛的硬件逻辑电路，它有两种不同的工作方式-“定时”、“计数”。,6.1 定时器概述,1、定时:产生一个标准的时间间隔(对等间隔脉冲计数）。 如20mS,100mS或1000mS等。单片机使用这种方式可以产生一个符合某一要求的脉冲方波(如下图)。,2、计数：对外部的事件(脉冲)进行统计。 很明显外部事件的发生是随机的,单片机不可能预知外部事件何时发生，但能对间隔可能不相等的脉冲进行统计计数。当达到所要求的计数值时,单片机进行相应的操作。,定时/计数器的基本模型,TF,计数脉冲 CP,溢出标志,8位的加1计数器,8051定时/计数器结构,8051定时/计数器的工作原理 （1）：何时控制启动计数器？ 思考： （2）：如何控制是定时还是计数？ （3）：如何控制定时/计数的长短？,由启动控制开关TR来控制计数器是否计数： 当TR=0时：计数器计数脉冲被断开，所以停止工作； 当TR=1时：计数器的计数脉冲输入端与信号源接通， 计数器开始计数（工作）。 定时、计数方式由C/T控制。 当C/T=1时：多路器选择的是系统时钟（fosc/12）， 即定时方式； 当C/T=1时：多路器选择的是外部（T0或T1引脚）输入， 即计数方式。 定时/计数的长短由初值寄存器中的计数初值来设定。,作定时器用: 每个机器周期计数器加1,计数速率是fosc/12. 作计数器用：用2个机器周期识别一个脉冲下降沿，故最快计数速率是fosc/24.,定时/计数器的四种工作模式,模式0 ：13位计数器模式 模式1 ：16位计数器模式 模式2 ：8位自动重装初值模式 模式3 ：拆分/组合扩展8位模式,1、模式0:13位计数器模式 13位计数器在某一个初值的基础上加1计数，当计数器计满为全“1”,再来一个计数脉冲时，就产生一个“溢出中断信号”TF1=1。,GATE=0时,TR1=1开始定时/计数; GATE=1时(门控方式), TR=1且INT1=1时,开始工作.此种方式主要用于测量加在INT1脚上一个正脉冲的脉宽。,2、模式1 :既16位计数器模式(以T1为例),由TL1做计数器，TH1做初值寄存器， 工作前TL1,TH1分别预置相同的初值。 TL1计数时, 当产生溢出的同时, 将TH1中的初值自动重装TL1。TL1继续计数，此模式主要用于做串行口波特率发生器。,3、模式2 : 8位自动重装初值模式,在这种模式中,单片机将T0和T1重新进行“拆分、组合”，将T0变为由TH0,TL0组成的两个独立的8位定时/计数器。 将T1设定在模式3则相当于停止工作。,在模式3时的模式中定时器T0的结构图,4、模式3 拆分/组合扩展模式,模式3下T0（TH0,TL0）及T1的各自特点: 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为自己服务,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、 此时，由于T1缺少了启动控制信号TR1和溢出中断标志TR1,那么在模式3时,T1是如何启动和工作？ 没有溢出中断标志TF1,则T1就不用中断方式工作(实际上连查询也不行);没有启动控制信号TR1,可以让它在模式3之前就开始工作,并且让它事先设定为自动重装模式. 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)并启动起来。 注：8051系统只有T1能作串行口的波特率发生器。,模式3时T0,T1的电路结构,定时/计数器4种模式比较,6.2 定时器的控制,6.2.1 工作模式寄存器TMOD,6.2.2控制寄存器TCON,6.3 定时器四种模式应用,6.3.1模式0应用,模式0定时时间计算公式：,例1:设定时器T0选择工作模式0,定时时间为1ms,fosc=6MHz,试确定T0初值,计算最大定时时间. 解:X=8192-500=7692=1111000001100B (TH0)=0F0H,(TL0)=0CH 最大定时T=16.384ms 例2:设T0工作在模式0,定时时间为1ms,fosc=6MHz.在P1.0引脚输出2ms方波,编写其定时功能程序 解:(1)分析: (2)选择工作方式:计算T0初值X (3)程序: a.采用中断方式 b.采用查询方式,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP ITOP ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ACALL PTOMD HERE: AJMP HERE PTOMD: MOV TMOD,#00H MOV TL0,#0CH MOV TH0,#F0H SETB TR0 SETB ET0 SETB EA RET,;中断服务程序 ORG 0120H ITOP: MOV TL0,#0CH MOV TH0,#0F0H CPL P1.0 RETI,查询方式: ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#00H MOV TL0,#0CH MOV TH0,#0F0H SETB TR0 LOOP: JBC TF0,NEXT SJMP LOOP NEXT: MOV TL0,#0CH MOV TH0,#0F0H CPL P1.0 SJMP LOOP,6.3.2 模式1应用,模式1定时时间计算公式：,例3:用定时器T1产生一个50hz的方波,由P1.1输出,程序使用查询方式,fosc=12MHz. 解:(1)求定时器初值:T=1/50=0.02s,T1定时10ms,初值X=D8F0h (2)程序: MOV TMOD,#10H SETB TR1 LOOP: MOV TH1,#0D8H MOV TL1,#0F0H JNB TF1,$ CLR TF1, CPL P1.1 SJMP LOOP,6.3.3 模式2应用,模式2定时时间公式：,例4:当P3.4引脚上的电平发生负跳变时,从P1.0输出一个500us的同步脉冲。 解： (1) 模式选择: 先设T0为模式2,外部计数方式（TMOD:06H） 当P3.4负跳变时,T0计数器加1溢出,改为T0为500us定时工作方式（TMOD:02H） (2) 初值计算: 外部计数方式: X+1=28,X=0ffh 定时方式：X=(28-250)=6h (3) 程序:,START: MOV TMOD,#06H MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0FFH SETB TR0 LOOP1: JBC TF0,PTFO1 SJMP LOOP1 PTFO1: CLR TR0 MOV TMOD,#02H MOV TL0,#06H MOV TH0,#06H CLR P1.0 SETB TR0 LOOP2: JBC TF0,PTFO2 SJMP LOOP2 PTFO2: SETB P1.0 CLR TR0 SJMP START,例5： 利用T1的模式2对外部信号计数,要求每计满100次,将P1.0端取反.,解： (1)模式选择: 模式2,计数方式 (2)计算T1的初值：156（9CH) (3)程序 MAIN:MOV TMOD,#60H MOV TL1,#9CH MOV TH1,#9CH MOV IE,#88H SETB TR1 HERE:SJMP HERE ORG 001BH CPL P1.0 RETI,6.3.4 模式3应用 例6: 某用户系统中已使用了两个外部中断源,并置定时器T1工作在模式2,作为波特率发生器,现要求再增加一个外部中断源,并由P1.0输出一个5khz的方波,fosc=12Mhz。,根据输出信号频率= 5khz，则周期=200us. 由此得: 定时时间=100us.,(3)程序: MOV TMOD,#27H MOV TL0,#0FFH MOV TH0,#156 MOV TH1,#data MOV TL1,#data MOV TCON,#55H MOV IE,#9FH TL0INT: MOV TL0,#0FFH RETI TH0INT: MOV TH0,#156 CPL P1.0 RETI,解： (1)模式选择: 将T0工作在模式3计数方式,把T0的引脚作为附加的外部中断端,TL0作计数用,TH0作定时用。 (2)初值计算: TL0=ffh TH0 =256-100*12/12=156,6.3.5 综合应用举例,例7:设时钟频率为6Mhz,试编写利用T0产生的1s定时的程序 例8:设计实时时钟程序,7解：（1）定时器T0工作模式的确定 模式0最长可定时16.384ms 模式1最长可定时131.072ms 模式2最长可定时512us 题中要求定时1s,可选模式1,每间隔100ms中断1次,中断10次为1s (2)求计算值X (216-X)12/6106=10010-3s X=15 536 =3CB0H 因此(TL0)=0B0H;(TH0)=3CH (3)程序,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH AJMP SERVE ORG 2000H MAIN: MOV SP,#60H MOV B,#0AH MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA SJMP $,SERVE:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH DJNZ B,LOOP CLR TR0 LOOP: RETI END,8解：(1) 实现时钟计时的基本方法 a、计算计数初值,时钟计时的最小单元是秒,可以方式1,定时时间为100ms,计数溢出10次得到时钟计时最小单位1秒 b、采用中断方式进行溢出次数的累计 c、从秒到分和从分到时的计时是通过累加和数值比较实现 （2）程序,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP SERVE MAIN: MOV TMOD,#10H MOV 20H,#0AH CLR A MOV 30H,A ; 时单元清0 MOV 31H,A ；分单元清0 MOV 32H,A ；秒单元清0 SETB ET1 SETB EA MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 SJMP $,SERVE: PUSH PSW PUSH ACC MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H DJNZ 20H,RETUNT MOV 20H,#0AH MOV A,#01H ADD A,32