第六章 定时器及应用PPT幻灯片

第六章定时器及应用,6.1定时器概述6.2定时器的控制6.3定时器的四种模式及应用6.4思考题与习题,定时器概述,实现定时或计数，通常采用以下三种方法：1、硬件法硬件定时功能完全由硬件电路完成，不占用CPU时间。但当要求改变定时时间时，只能通过改变电路中的元件参数来实现，很不灵活2、软件法软件定时是执行一段循环程序来进行时间延时。优点是无需额外的硬件开销，时间比较准确，但牺牲了CPU的时间。3、可编程定时器/计数器8051内部提供了2个可编程的定时器/计数器T0、T1，它们可以用于定时或对外部脉冲计数，还可以作为串行口的波特率发生器。定时器达到预定定时时间或计数满时，给出溢出标志，还可以发出内部中断,定时器概述,组成：6个SFR寄存器，包括TMOD、TCON、TH0和TL0、TH1和TL1。定时/计数器的核心：一个加1计数器，完成加1计数功能。定时功能：若是对单片机内部的机器周期进行计数，从而得到定时时间，这就是定时功能。每个机器周期计数器加1计数功能：若是对单片机的T0、T1引脚输入信号进行计数，即计数功能，当外部输入信号出现下降沿时，计数器加1。定时功能和计数功能的设定和控制都是通过软件来设定的。,8051定时/计数器逻辑结构,T0、T1的内部结构框图,定时器/计数器0、1的初始化编程,定时器的控制,工作模式寄存器TMOD,GATE=1，T0、T1的启动由INTi引脚和TRi位共同控制。只有INTi引脚为高电平时，TRi置“1”才能启动定时/计数器。GATE=0，T0、T1由软件设置TRi来控制启动。TRi=1，启动；TRi=0，停止,定时器/计数器的工作方式,TMOD用于控制T0和T1的工作方式，低4位用于控制T0，高4位用于控制T1M1M0：工作方式控制位，对应的工作方式如下图：,控制寄存器TCON,TCON用于控制定时/计数器的启、停、溢出标志和外部中断信号触发方式。TFi：T0、T1溢出位。当计数溢出时，由硬件自动使TFi置1，并向CPU申请中断，中断响应后硬件自动清0。TFi也可作为程序查询的标志位，在查询方式下由软件清0。TRi：T0、T1运行控制位。TRi=1，启动计数，TRi=0，停止计数,定时器的4种模式及应用,每种工作模式对应的最大计数值模式0：13位计数器213=8192模式1：16位计数器216=65536模式2：8位计数器28=256模式3：8位计数器28=256定时初值：对机器周期进行计数。T：定时时间，X：初值，N：计数器位数，fosc：系统时钟频率(2N-X)12/fosc=TX=2N-fosc/12T计数初值：对外部脉冲计数，计数值根据要求确定。N：计数器位数，X：初值，则：X=2N-计数值,定时器/计数器工作模式0,模式0为13位计数器定时时间T：T=(213-X)12/fosc=(213-X)机器周期计数初值：X=213-计数值,工作模式0举例,例：应用定时器T0产生1ms定时，并使P1.0输出周期为2ms的方波，已知晶振频率为6MHz初值X：(213-X)12/(6106)=110-3X=7692=1E0CH,二进制表示为X=0001111000001100TH0=0F0H(高8位)，TL0=0CH(低5位),采用查询TF0状态方式：ORG2000HMOVTMOD，#00H；写入方式控制字MOVTL0，#0CH；计数初值写入MOVTH0，#0F0HSETBTR0；启动T0LOOP：JBCTF0，PE；TF0=1溢出转移PE，清TF0AJMPLOOP；未溢出PE：MOVTL0，#0C0H；重装计数初值MOVTH0，#0F0HCPLP1.0AJMPLOOPEND,采用定时器溢出中断方式的程序ORG0000H；主程序RESET:AJMPMAIN；跳过中断服务程序区ORG000BH；定时器T0中断矢量AJMPPE；转入中断服务程序ORG0030HMAIN：MOVTMOD,#00H；设置T0为模式0MOVTL0，#0CH；计数初值写入MOVTH0，#0F0HSETBEA；CPU开中断SETBET0；T0中断允许SETBTR0；启动定时HERE：SJMPHERE；等待中断ORG0120H；中断服务程序PE:MOVTL0，#0C0H；重装计数初值MOVTH0，#0F0HCPLP1.0；P1.0取反RETI；中断返回,定时/计数器工作模式1,模式1是16位定时/计数器，与模式0的区别是计数器的长度。比模式0常用。定时时间T：T=(216-X)12/fosc=(216-X)机器周期计数初值：X=216-计数值,模式1举例,例：用定时器T1产生一个50Hz的方波，由P1.1输出，采用查询的方式进行控制，设晶体频率为12MHz。确定计数初值方波周期T=20ms，用T1定时10ms，P1.1取反输出，计数初值X：T=(216-X)12/fosc=1010-3设置工作模式寄存器TMODTMOD=00010000B=10H启动定时计数器,模式1举例,ORG2000HMOVTMOD，#10HSETBTR1LOOP：MOVTH1，#0D8HMOVTL1，#0F0HJNBTF1，$CLRTF1CPLP1.1SJMPLOOPEND,定时/计数器工作模式2,模式2是能自动重装计数初值的8位计数器。低8位作计数器使用，高8位保存计数初值定时方式计数初值：X=28-Tfosc/12计数方式计数初值：X=28-计数值,工作模式2举例,例1、利用定时器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。思路：外部信号由T1（P3.5）引脚输入，每发生一次负跳变计数器加1，每输入100个脉冲，计数器发生溢出中断，中断服务程序将P1.0取反一次T1的计数初值：X=28100=156=9CH，因此，TH1=TL1=9CHTMOD=01100000B=60H,工作模式2举例,程序清单：ORG0000HLJMPMAINORG001BH；中断服务程序入口CPLP1.0RETIMAIN：MOVTMOD,#60H；设置T1为模式2,外部计数方式MOVTL1,#9CH；T1计数器初值MOVTH1,#9CHMOVIE，#88H;定时器开中断SETBTR1；启动T1计数HERE：SJMPHERE；等待中断,工作模式2举例,例2、由P3.4引脚(T0)输入一低频脉冲信号，要求P3.4每发生一次负跳变时，P1.0输出一个200us的同步负脉冲，同时P1.1输出一个400us的同步正脉冲。已知晶振频率为6MHz，初态为P1.0为高，P1.1为低。,思路：T0工作于模式2，外部事件计数方式，初值为FFH(一次计数就产生中断)，查询TF0，为1后改为200us定时，设置P1.0和P1.1状态。第一次200us定时完成，设置P1.0和P1.1状态，继续第二次200us定时，第二次定时完成，设置P1.0和P1.1状态，恢复初值FFH，循环。即：反复改变计数值。,程序清单：START：MOVTMOD，#06H；T0模式2，计数MOVTH0，#0FFH；计数初值MOVTL0，#0FFHCLRP1.1；P1.1初态为0SETBTR0LOOP：JBCTF0，LP1；检测外部信号负跳变SJMPLOOP；LP1：CLRTR0；关定时器MOVTMOD，#02H；T0改变为定时200us，模式2MOVTH0，#156；定时的计数初值MOVTL0，#156SETBP1.1；P1.1输出1CLRP1.0；P1.0输出0SETBTR0；启动定时,LOOP1：JBCTF0，LP2；第1个200us到否SJMPLOOP1；未到等待LP2：SETBP1.0；到了恢复P1.0LOOP2：JBCTF0，LP3；第2个200us到否SJMPLOOP2LP3：CLRP1.1CLRTR0；关定时器AJMPSTART,定时/计数器工作模式3,模式3下，T0和T1的结构、功能不同T0模式3：TL0和TH0分成两个互相独立的8位计数器。其中TL0用原T0的各控制位、引脚和中断源，即GATE0、TR0、TF0和T0引脚、INT0引脚TH0只有内部定时，占用定时器T1的TR1和TF1T1无模式3：将T1设置为方式3，会使T1立即停止计数。,定时/计数器工作模式3,在T0模式3时，T1仍可设置为方式02。由于TR1和TF1被T0的TH0占用，计数器开关K已被接通，此时仅用T1的C/T控制T1运行。计数器溢出时，只能将输出送入串行口或用于不需要中断的场合。在一般情况下，当T1用作串行口波特率发生器时，T0才设置为工作模式3。此时，常把定时器T1设置为模式2，用作波特率发生器。,T0模式3结构图,T0模式3下，T1结构,工作模式3举例,例：应用T0模式3，分别设定200us和400us定时，并使P1.0和P1.1分别产生周期为400us和800us方波，已知晶振频率为6MHz，采用中断方式。200us计数初值：(28-X)210-6=20010-6，X=156=9CH400us计数初值：(28-X)210-6=40010-6，X=56=38H,ORG2000HSTART：AJMPMAINORG000BHAJMPPIT0；转入T0中断处理入口ORG001BHAJMPPIT1；转入T1中断处理入口ORG2100HMAIN：MOVSP，#60HMOVTMOD，#03H；模式3MOVTL0，#9CH；定时200us初值MOVTH0，#38H；定时400us初值MOVTCON，#50H；启动TL0，TH0计数MOVIE，#8AH，开T0、T1中断,LOOP：AJMPLOOP；等待中断PIP0：MOVTL0，#9CH；T0中断处理程序CPLP1.0RETIPIT1：MOVTH0，#38H；T1中断处理程序CPLP1.1RETI,利用GATE测试外部输入脉冲宽度,GATE=0时，定时器的启动只受TRi位控制GATE=1时，定时器的启动受TRi位和外部中断信号INTi的共同控制。只有当INTi引脚为1，同时TRi=1时才能启动计数；INTi引脚为0时停止计数。换个角度看，当GATE=1时，定时器实际记录的时间就是相应INTi引脚上高电平的持续时间。通过反相器，则可测得相应引脚的低电平的持续时间。两个时间之和即为该引脚上输入波形的周期，其倒数为输入波形的频率，还可算出占空比等参数。,利用GATE测试外部输入脉冲宽度,测试原理(以T0为例，GATE=1，TR0=1),测试脉宽举例,例：利用T0门控位GATE来测试由INT0(P3.2)引脚输入的正脉冲宽度，已知晶振为12MHz，所测得的高8位值存入片内RAM的21H单元，低8位值存入片内20H单元中。思路：采用T0工作模式1(16位计数)，GATE=1，TR0=1，初值为0000H,测试脉宽举例,MOVTMOD，#09H；T0定时，模式1MOVTH0，#00H；T0计数初值0000HMOVTL0，#00HMOVR0，#20H；RAM的地址指针LOOP1：JBP3.2，LOOP1；等待INT0变低SETBTR0；启动T0准备计数LOOP2：JNBP3.2，LOOP2；等待INT0变高LOOP3：JBP3.2，LOOP3；等待INT0再次变低CLRTR0；INT0变低停止计数MOVR0，TL0；存入计数值INCR0MOVR0，TH0,综合应用举例,例1、设时钟频率为6MHz。编写利用T0产生1s定时的程序。,确定定时器T0的工作模式模式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;定时1s，可选用模式1，每隔100ms中断一次，中断10次从而达到1s的定时。求计数器初值X(216X)12/(6106)=10010-3sX=15536=3CB0H实现方法：对于中断10次计数，可使T0工作在计数方式，也可用循环程序的方法实现。本例采用循环程序法。,源程序清单ORG0000HAJMPMAIN；上电，转向主程序ORG000BH；T0的中断服务程序入口地址AJMPSERVE；转向中断服务程序ORG0080H；主程序MAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVB，#0AH；设循环次数MOVTMOD,#01H；设置T0工作于模式1MOVTL0,#0B0H；装计数值低8位MOVTH0,#3CH；装计数值高8位SETBTR0；启动定时SETBET0；T0开中断SETBEA；CPU开中断SJMP$；等待中断SERVE:MOVTL0,#0B0H；重新赋初值MOVTH0,#3CHDJNZB,LOOP；B-1不为0，继续定时CLRTR0；1s定时到，停止T0工作LOOP:RETI；中断返回END,综合应用举例,例2、设计实时时钟程序。计算计数初值。时钟计时的最小单位是秒,而单片机的最长定时时间只能达到131ms(时钟频率为6MHz)，可把定时器的定时时间定为100ms，计数溢出10次即得到1秒。如fosc=6MHz，使用定时器T1，以工作模式1进行100ms的定时，则计数初值X为：X=15536=3CB0H采用中断方式进行溢出次数的累计，计满10次即得到秒计时。从秒到分和从分到时的计时可通过累计和数值比较实现。满1s，秒位累加；满60s，分位累加；满60min，时位累加；满24h全部累加单元清0,设T1为模式1,设中断次数,清计时单元,开中断,启动T1,调用显示子程序,保护现场,赋计数初值,到1s?,(32H)加1,(32H)=60?,(32H)清0,(31H)加1,(31H)=60?,(31H)清0,(30H)加1,(30H)=24?,(30H)清0,恢复现场,返回,N,N,N,N,Y,Y,Y,Y,主程序流程图,中断服务程序流程图,ORG0000HAJMPMAIN；上电，转向主程序ORG001BH；T1的中断服务程序入口地址AJMPSERVE；转向中断服务程序ORG2000H；主程序MAIN:MOVSP,#60H；设堆栈指针MOVTMOD,#10H；设置T1工作于模式1MOV20H，#0AH；设循环次数CLRAMOV30H，A；时单元清0MOV31H，A；分单元清0MOV32H，A；秒单元清0SETBET1；T1开中断SETBEA；CPU开中断MOVTL1,#0B0H；装计数值低8位MOVTH1,#3CH；装计数值高8位SETBTR1；启动定时SJMP$；等待中断,中断服务程序：SERVE:PUSHPSW;保护现场PUSHACCMOVTL1,#0B0H；重新赋初值MOVTH1,#3CHDJNZ20H,RETUNT；1s未到，返回MOV20H，#0AH；重置中断次数MOVA，#01HADDA，32H；“秒位”加1DAA；转换为BCD码MOV32H，ACJNEA，#60H，RETUNT；未满60s，返回MOV32H，#00H；计满60s，“秒位”清0MOVA，#01HADDA，31H；“分位”加1DAA；转换为BCD码MOV31H，ACJNEA，#60H，RETUNT；未满60min，返回MOV31H，#00H；计满60min，“分位”清0,MOVA，#01HADDA，30H；“时位”加1DAA；转换为BCD码MOV30H，ACJNEA，#24H，RETUNT；未满24h，返回MOV30H，#00H；计满24h，“时位”清0RETUNT：POPACC；恢复现场POPPSWRETI；中断返回END,运行中读定时/计数器,8051可以随时读写TLi和THi，比如用于实时显示计数值等。但在读取时应注