定时器深入研究.doc

定时器/计数器的深入研究-精确定时 作者:佚名发布时间：2009-10-9阅读次数：1372字体大小: 【小】 【中】【大】 今天结合救火车单片机实验室编写的小软件定时器时间计算工具1.0，来讲述定时器的工作过程。请到免费下载。我编这个小软件尽可能的模拟了51的定时器结构，相信你用过以后，一定会加深对定时器的理解。一、定时器相关寄存器与定时器有关的寄存器都在下面了。TCON 的高4位 TF1 TR1 TF0 TR0 TF1（TCON.7）：定时器1的溢出中断标志位TR1（TCON.6）：定时器1的运行控制位TF0（TCON.5）：定时器0的溢出中断标志位TR0（TCON.4）：定时器0的运行控制位TMODGATE1 C/T1 M1 M0 GATE0 C/T0 M1 M0 定时器1 | 定时器0 TH0、TL0、TH1、TL1这个不用说了吧中断允许控制寄存器IE中的三位。ET0(IE.1)、ET1(IE.4)、EA(IE.7)定时器的结构（以T0为例）把定时器分为六个部分来研究。脉冲源 控制端 计数器 中断请求位 中断允许控制 中断服务程序晶振或T0 TH0、TL0 TF0 ET0 EA void Tm0() interrup1 using 1 脉冲源：用作定时器时，取晶振作为脉冲源。每12个振荡周期（即一个机器周期）计数器（即TH0、TL0）加一。用作计数器时T0脚出现下降沿（管脚从1到0）跳变时，计数器加一。定时器和计数器的区别就是脉冲源不同，除此之外其他的工作过程完全相同。配置TMOD的C/T0可以选择脉冲源。置0是定时器，置1是计数器。控制端：相当于一个开关，开关打开时，脉冲源的信号才能传到计数器（TH0，TL0）中，计数器会不断增一。关闭这个开关，脉冲源的信号不能使计数器（TH0，TL0）增一。控制端的开启和关闭状态由TR0、GATE0和INT0脚电平决定。控制端的开启条件是TR0&(GATE0 | INT0)如下图。控制端的开启条件是TR0&(GATE0 | INT0)如图。一般情况下 令TR0=1 GATE0=0 开启控制端。TR0=0关闭控制端。当需要INT0引脚控制计数器时 令TR0=1 GATE0=1 这样INT0脚为高电平时计数，低电平时停止计数，这样可以很方便的测量脉冲宽度。在任何一本51书中的定时器部分都有详述。也可以使用本文配套的小软件，来体会控制端的逻辑。GATE=1的这种用法，我以前也没有注意过，在整理本文时才发现的。这也是我最新的学习收获。计数器，中断请求位：这里说的计数器是指TH0、TL0这两个寄存器。每收到一个脉冲源输出的脉冲，这个计数器就会增一。计数器计满溢出时，会置位TF0，产生中断请求。注意，这里只是产生中断请求，是否能够进入中断程序，还要由中断允许位决定。直接对TF0置位，也可以产生中断请求。计数器TH0、TL0一共有四种计数方式方式0（M1=0 M0=0）13位计数器。它由TH0的8位和TL0的低5位构成。TL0大于0x1F时就向TH0进位。TH0计满溢出就向TF0置位请求中断。方式1（M1=0 M0=1）16位计数器。与方式1差不多。由TH0的8位和TL0的8位构成。TH0计满溢出就向TF0置位请求中断方式2（M1=1 M0=0）8位定时器。TL0计满溢出时，置位TF0请求中断，并且将TH0中的数值重新装入TL0中。方式3（M1=1 M0=1）这个方式只有定时器0有，把定时器0当成两个8位定时器来用。这部分很有趣，你可以使用演示软件研究。定时器1没有方式3，如果设成方式3就相当于停掉了定时器1。中断允许控制：上一步产生中断请求（TF0被置1），并不代表会响应中断。还要看中断允许控制位，这是一个开关，只有开关在开启状态，中断才会响应。每个中断源都有自己的分开关，比如T0的中断允许位是ET0，T1的中断允许位是ET1还有一个总开总EA，它关闭时所有的中断都被禁止。必须是分开关和总开关都打开时，才能进入中断服务程序。 开定时器 关定时器开启和关闭定时器控制端，你可以点击小软件来体会逻辑关系。中断服务程序：如果中断条件都允许，程序跳转到中断服务程序。ORG 0000AJMP MainORG 000BHLJMP Tim0ORG 100HMain:MOV SP,#30HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#0EEHMOV TL0,#00HSETB ET0SETB EASETB TR0WHILE:。主程序LJMP WHILETIM0:;TIMER0中断服务程序PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0,#0EEH。其他程序POP PSWPOP ACCRETI#include /11.0592Mvoid timer0() interrupt 1 using 1 /5ms中断一次定时器中断处理函数TH0=0xEE; /重置定时初始值。其他程序void main (void)TMOD|=0x01; /选择定时器0，工作模式1，16位定时器TH0=0xEE; /置定时初始值TL0=0x00;ET0=1; /开启定时器0中断允许，允许定时器0中断。EA=1; /开启全局中断允许。允许所有中断TR0=1; /开启控制端 while(1)。主程序顺便把其他中断源的向量表也写出来。中断源 汇编语言 C语言 中断向量 例子 中断序号 例子 外部中断0（INT0） 0003H ORG 0003H 0 void _INT0() interrupt 0 using 1 定时器T0中断 000BH ORG 000BH 1 void _T0() interrupt 1 using 1 外部中断1（INT1） 0013H ORG 0013H 2 void _INT1() interrupt 2 using 1 定时器T1中断 001BH ORG 001BH 3 void _T1() interrupt 3 using 1 串行口中断 0023H ORG 0023H 4 void _UART() interrupt 4 using 1 定时器T2中断 002BH ORG 002BH 5 void _T2() interrupt 5 using 1 定时器例程之一：精确定时1秒钟我使用的硬件是救火车单片机工作室的JHC-51-A型学习板。晶振频率11.0592M。用定时器0的工作方式1实验。因为工作方式1，最大的计数是65536个机器周期。晶振是11.0592M时，最长溢出时间是71111.1111111111微秒，远远不够1秒，所以我把定时器溢出时间定成5毫秒。在定时器工具中输入5000，点 计算TH0 TL0 计算出 TH0 = 0xEF ,TL0 = 0x00.溢出时间是5毫秒，相当1秒的200分之一。在定时器工具中输入5000，点 计算TH0 TL0 计算出 TH0 = 0xEF ,TL0 = 0x00.溢出时间是5毫秒，相当1秒的200分之一。在程序中声时一个外部变量，计200次中断，就是1秒。unsigned char ms_5=0;void timer0() interrupt 1 using 1 /5ms中断一次定时器中断处理函数TH0=0xEE; /重置定时初始值if (+ms_5=200) ms_5=0; /程序每1秒钟进入这里一次。 /主程序如下:void main (void)TMOD|=0x01; /选择定时器0，工作模式1，16位定时器TH0=0xEE; /置定时初始值TL0=0x00;ET0=1; /开启定时器0中断允许，允许定时器0中断。EA=1; /开启全局中断允许。允许所有中断TR0=1; /开启控制端 到这里我们把定时器0做成了一秒钟的程序完成了。有很多朋友会有这样的疑问，这样做的1秒钟到底准不准？有多大误差？我可以负责任的告诉你，有误差，但可以控制到极其微小的程度。下面我们发析一下误差的产生，以及控制方法。晶振的误差 我们的晶振一般误差都是20PPM的，百万分之二十。想提高精度，只能选择误差更小的晶振，但它毕竟不是为精确定时设计的，很难达到时钟芯片晶振的精度。单片机中断系统的误差。 定时器产生中断请求以后，并不一定能马上响应这个中断。 单片机要把当前的指令执行完。51的指令是1到4个周期。如果赶上两周期指令，就会延误一个指令周期。最慢的情况会延误3个周期响应中断。这点误差倒是没什么关系。 但是如果单片机正处理其他的中断（同级或更高级）。要等其执行完其他中断，再执行一条主程序指令，才会响应定时器0中断。因为程序千差万别，所以其他中断占用的时间，就没准儿了。更要命的是，这类影响是随机的，你根本无法纠正。 看起来好像没有办法了，但是你深入研究定时器的工作原理以后，你会发现这个问题还是有可能解决的。请仔细看一下，我上面的中断程序，“TH0=0xEE;” 你是否注意到，我没有给TL0重新赋值。这可不是疏忽忘了。我们知道定时器只要开着，TH0和TL0就会不断的增一，增到FF FF，再增一就溢出，这时TF0被硬件置1（也就是中断请求）。我们要注意的就是不管定时器中断是否被响应，TH0和TL0仍然会不断增一，FF FF增一00 00 再增一 00 01 再增一 00 02 。这就是我为什么要选择5毫秒作为定时长度的原因。因为TH0=EE TL0=00。最主要的就是TL0=00。定时器在溢出产生中断以后，不论响应还是不响应，TL0并不停止计数。虽然中断响应有可能被延迟，但是延迟的时间仍然被计算。延迟的时间在下一次中断时会“补上”。这就是只对TH0重赋值的原因。从理论上说，真正是一个微秒都不差。研究出这个用法以后，着实让我兴奋了好长时间。呵呵。 还有一点需要注意。其他的中断占用的时间太长，TL0增数超过256，定时器中断响应时TH0已经大于0了，直接写TH0=0xEE;就有误差了可以改成 TH0=TH0+0xEE；但这样也会有一点点问题，我们不在这里详细讨论。最好还是控制其他的中断占用时间不要超过240个机器周期。每秒钟最后一次入中断的误差。原因和上面说的相同，误差在下一秒也会“补上”。定时器例程之二 ：模拟时钟这也是JHC-51-A的实验6-1的内容。以下是部分程序void init_timer0(void)/以下为初始化定时器TMOD|=0x01; /选择定时器0，工作模式1：16位定时器TH0=0xEE; /置定时初始值TL0=0x00;/初始化完毕。ET0=1; /开定时器0中断，允许定时器0中断。EA=1; /开全局中断。允许所有中断TR0=1; /开始计数 unsigned char time_allow; /整点报时标志unsigned char time_num; /报时的次数 ，unsigned char fmq_times; /整点报时 蜂鸣器声音维持时间计数unsigned char set_kk_times; unsigned char ms5_times; /5ms中断计次unsigned char hour,min,sec; /定义时，分，秒。void timer0() interrupt 1 using 1 /5ms中断一次定时器中断处理函数/重新置位计数初始值 在工作方式1下，需要重新置位定时初始值，程序才会再一次进入中断，/工作方式0,3也是如此，只有工作方式2不需要重新置位初始值。TH0=0xEE; /置定时初始值if(+ms5_times=200) /5ms中断一次，计数200次 达到1s ms5_times=0; dc1=0; /处理小数点 点亮 sec+; /时钟 秒+1 if(sec=60) /秒计数达到60 sec=0; min+; /分钟+1 if(min=60) /分钟计数达到60 min=0; hour+; /小时+1 if(hour23) hour=0; /24小时制，计数达到24，清零 if(0=sec) if(0=min) /如果时间达到整点。允许报时功能 if(hour12) time_num=hour-12; /如果时间超过12点，报时声音次数相应减 12 else if(0=hour) time_num=12; /如果时间为零点。报时声音为12次 else time_num=hour; /报时次数为时间值 time_allow=1; /报时允许标志置位 if(30=min) /如果时间达到半点，允许报时功能 time_allow=1; /报时标志置位 time_num=