第六章-定时器--计数器

第六章定时器及应用,6.1定时器/计数器概述6.2定时器的控制6.3定时器的四种模式及应用,6.1定时/计数器概述,51系列内部有2个16位的定时/计数器T0、T1,52系列内部有3个16位的定时/计数器T0、T1、T2,定时/计数器的可编程特性：,确定其工作方式是定时还是计数,预置定时或计数初值,当定时时间到或计数终止时，要不要发中断请求,如何启动定时或计数器工作,T2,可编程,可编程的,1、结构,CPU,TCON(88H),TMOD(89H),图6-1定时/计数器逻辑结构,2、工作原理,定时器,定时输入信号：机器内部振荡信号的12分频,即每一个机器周期做一次“+1”运算,1个机器周期=12振荡脉冲,计数速率为振荡频率的12分频,若单片机的晶振主频为12MHz,则计数周期为1s,计数器,由外部引脚（T0为P3.4，T1为P3.5）输入计数脉冲,外部输入脉冲宽度应大于2个机器周期,TCY,TCY,下降沿,高电平,低电平,TCY:为机器周期,6.2定时器的控制,定时器共有两个控制字，由软件写入TMOD和TCON两个8位寄存器，用来设置T0或T1的操作模式和控制功能。当89C51系统复位时，两个寄存器所有位都被清0。,一、工作模式控制寄存器TMOD,控制T1,控制T0,门控位,功能选择位,工作模式选择,GATE=,0不受外部中断控制,00模式013位计数器,01模式116位计数器,10模式2可自动重新装载初值的8位计数器,11模式3T0分为2个8位计数器，T1停止计数,表6-1操作模式选择,1受外部中断控制,0为定时功能1为计数功能,二、控制寄存器TCON,T1、T0启/停控制位,T1、T0溢出标志位,“0”停止,“1”启动,“1”有溢出,“0”无溢出,可编程可控制,“+1”,亦可由指令清“0”,工作,“1”,“0”,记录有无溢出,一、模式0及应用,当,时，为定时工作方式。其定时时间为：,当,时，为计数工作方式。,6.3定时器的四种模式及应用,模式0是选择定时器（T0或T1）的高8位和低5位组成的一个13位定时器/计数器。如图6-7是T0在模式0时的逻辑电路结构。,TL40,方式0M1M0=00,图6-7定时/计数器方式0逻辑图,1,1,1,“+1”,中断,TF0,“+1”,“+1”,编制初始化程序：1）写TMOD；2）确定IE、IP；3）写计数初值；4）启动计数（TRi）,例1、设计一个能产生t=1ms的周期方波信号发生器，试编程。其中fosc=12MHZ。解：当T0处于工作模式0时，加1计数器为13位，设T0的初值为X；,（213X）（1/fosc）12=500所以，X=7692=1E0CH。C/T=0，GATE=0,=0001111000001100B，,1E0CH,TL0,TH0,F0H,0CH,先将低五位放入TL0中，再将剩余的数从右向左数出八位放入TH0中。,ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINSE1ORG1000HMAIN：MOVSP，#60HMOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HMOVTMOD，#00H,SETBTR0SETBET0SETBEASJMPINSE1：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP1.0RETI,（1）定时器溢出中断方式,（2）查询方式,ORG1000HMOVTMOD，#00HMOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HSETBTR0LOOP：JBCTF0，NEXTSJMPLOOPNEXT：MOVTL0，#0CHMOVTH0，#0F0HCPLP1.0SJMPLOOP,二、模式1及应用,用于定时工作方式时，定时时间为：,用于计数工作方式时，计数长度为：21665536（个外部脉冲）,该模式对应的是一个16位的定时器/计数器，见图6-8。其结构与操作几乎与模式0完全相同，唯一的差别是：在模式1中，寄存器TH0和TL0是以全部16位参与操作。,方式1M1M0=01,图6-8定时/计数器方式1逻辑图,“+1”,1,中断,TF0,“+1”,“+1”,三、模式2及应用,用于定时工作方式时，定时时间为：,用于计数工作方式时，计数长度为：28256（个外部脉冲）,模式2把TL0（TL1）配置成一个可以自动重装载的8位定时器/计数器，如图6-9所示。,模式2M1M0=10,可自动重装载的8位计数器,TH0（TH1）被定义为赋值寄存器,TL0（TL1）被定义为计数器,图6-9定时/计数器方式2逻辑图,重装载,1,“+1”,中断,TF0,“+1”,“+1”,例：当P3.4引脚上的电平发生负跳变时，从P1.0输出一个500s同步脉冲。请编程实现该功能。,解（1）模式选择首先选T0为模式2，外部事件计数方式。当P3.4引脚上的电平发生负跳变时，T0计数器加1，溢出标志TF0置1；然后改变T0为500s定时工作方式，并使P1.0输出由1变为0。T0定时到产生溢出，使P1.0引脚恢复输出高电平，T0又恢复外部事件计数方式。如下图：,外部计数方式,500s,500s,外部计数方式,定时方式,定时方式,P3.4,P1.0,（2）计算初值,T0工作在外部事件计数方式，当计数到0FFH时，再加1计数器就会溢出。设计数初值为X，当再出现一次外部事件时，计数器溢出。则X+128X=11111111B=0FFHT0工作在定时方式时，设晶振频率为6MHZ，500s相当于250个机器周期。因此，初值X为：（28X）2s500sX=6=06H,（3）程序清单,ORG0100HSTART：MOVTMOD，#06HMOVTH0，#0FFHMOVTL0，#0FFHSETBTR0LOOP1：JBCTF0，PTFO1SJMPLOOP1PTRO1：CLRTR0MOVTMOD，#02HMOVTH0，#06HMOVTL0，#06H,CLRP1.0SETBTR0LOOP2：JBCTF0，PTFO2SJMPLOOP2PTFO2：SETBP1.0CLRTR0SJMPSTART,如图,四、模式3及应用,工作模式3对T0和T1大不相同。若将T0设置位模式3，TL0和TH0被分成为两个相互独立的8位计数器，如图6-11所示。,图6-11定时/计数器方式3逻辑图,1,TH0借用了T1的TR1和TF1,因此控制了T1的中断此时T1只能用在一些不要中断的情况下,“+1”,“+1”,1,“+1”,“+1”,TF0,TF1,中断,中断,“+1”,TH1（8位）,TL1（8或5位）,串行口,12分频,fosc,C/T=0,C/T=1,T1(P3.5),12分频,fosc,C/T=0,C/T=1,T1(P3.5),TL1（8位）,TH1（8位）,串行口,重装入,(a)T1模式1（或模式0）,(b)T1模式2,图6-12T0模式3下的T1结构,fosc,例：设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，作串行口波特率发生器用。现要求再增加一个外部中断源，并由P1.0引脚输出一个5kHz的方波。fosc12MHz。,解：为了不增加其他硬件开销，可设置T0工作在模式3计数方式，把T0的引脚作附加的外部中断输入端，TL0的计数初值为FFH，当检测到T0引脚电平出现由1至0的负跳变时，TL0产生溢出，申请中断。这相当于边沿触发的外部中断源。T0模式3下，TL0作计数用，而TH0可用作8位的定时器，定时控制P1.0引脚输出5kHz的方波信号。,TL0的计数初值为FFH，TH0的计数初值X计算如下：P1.0的方波频率为5kHz，故周期T=1/(5kHz)=0.2ms用TH0定时100s时，X=256-10012/12156ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTLOINTORG001BHLJMPTHOINT,ORG0030HMAIN：MOVTMOD，#27H；T0为模式3，计数方式；T1为模式2，定时方式MOVTL0，#0FFH；置TL0计数初值MOVTH0，#156；置TH0计数初值MOVTH1，#data；data是根据波特率要求设置的常数（即初值）MOVTL1，#dataMOVTCON，#55H；外中断0，外中断1边沿触发，启动T0MOVIE，#9FH；开放全部中断SJMP$()TL0溢出中断服务程序（由000BH转来）TLOINT：MOVTL0，#0FFH；TL0重赋初值（中断处理）RETITH0溢出中断服务程序（由001BH转来）THOINT：MOVTH0，#156CPLP1.0RETI,T0定时/计数，而T1停止计数，但可作波特率发生器。T0分成两独立定时/计数器TL0和TH0。TL0使用C/T、GATE、TR0、/INT0、TF0定时/计数，TH0使用TR1、TF1因此，只能用于定时模式3时，T1可定时为模式0、1、2的定时/计数，但不可中断，所以一般只作串口波特率发生器用。,小结：1、89C51单片机内有几个定时计数器？如何计数？2、T0、T1有几种工作模式？3、编程应用前要事先确定的参数有几个？,例1：利用门控位GATE测量波形参数：宽度和周期。,解：复习GATE的用法：GATE=0时，TRi=1，即可启动Ti定时/计数GATE=1时，TRi=1，且=1，才启动定时/计数。,被测信号：,89C51,启动T0，开始计数,TN,五、定时/计数器的应用,关闭T0，停止计数启动T1，开始计数,TP,关闭T1，停止计数,ORG0000HLJMPMAINORG0050HMAIN：MOVTMOD，#99H；T0、T1均工作在定时，；模式1，GATE=1MOVA，#00H；T0、T1赋计数初值00H，;定时最长时间为0000065536MOVTL0，AMOVTH0，AMOVTL1，AMOVTH1，A,图,TEST0：JNBP3.2，TEST0；判断P3.2的电平，若为低电平，则等待SETBTR0；若为高电平，则启动T0TEST1：JBP3.2，TEST1；判断P3.2的电平，若为高电平，则继续计数CLRTR0；否则，停止SETBTR1；启动T1TEST2：JBP3.3，TEST2；判断P3.3的电平，若为高电平，则继续计数CLRTR1；否则，停止T1计数MOVR0，#35H；保存T0及T1的计数值MOVR0，TH0INCR0MOVR0，TL0INCR0MOVR0，TH1INCR0MOVR0，TL1END,图,包装机,包装命令,光源,选模式2,选计数器,0110,计数初值X=2864H=9CH,用P1.0启动外设发包装命令,用R5R4作箱数计数器,模式字TMOD=06H,图,程序：,图,中断服务：,图,例3：用89C51单片机的定时器和中断功能试制一个“航标灯”。设fosc=12MHz，具有如下功能：（1）航标灯在黑夜应能定时闪闪发光，设定时间隔为2s，即亮2s，熄灭2s，并以此为周期循环。（2）当白天到来时，航标灯应熄灭，停止定时器工作。,Vc,Vc,T1,T2,P1.7,/INT0,89C51,根据以上分析，可编写出如下控制程序：设T0定时50ms，选择模式1，计数初值X为：X=216-12501000/12=3CB0HR7软件计数21000/5040T0定时和R7计数可以延迟2s。,图,主程序：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPWBINTORG000BHAJMPT0INTMAIN：MOVSP,#30HCLRP1.7CLRIT0CLRPX0SETBEX0SETBEAHERE:AJMPHERE,；外部中断0入口地址；T0中断入口；设置堆栈指针；设灯的初态为“灭”；外部中断0为电平触发方式；外部中断0为低优先级；允许外部中断0中断；CPU允许中断；等待外部中断请求,图,外部中断0中断服务程序（由0003H转来）WBINT：MOVTMOD，#01HMOVTL0，#0B0HMOVTH0，#3CHSETBPT0SETBTR0SETBET0MOVR7，#40HERE1：JNBP3.2，HERE1CLRET0CLRTR0CLRP1.7RETI,；T0定时，模式1