单片机(c语言版)定时器计数器.pptx

第6章AT89S51单片机的定时器/计数器,1,内容概要：介绍AT89S51单片机片内定时器/计数器的结构与功能，两种工作模式和4种工作方式，以及与其相关的两个特殊功能寄存器TMOD和TCON各位的定义及其编程，最后介绍定时器/计数器的C51编程及应用实例。,6.1定时器/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位THX（X=0或1）和低8位TLX两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。,外部脉冲,3,图6-1AT89S51单片机的定时器/计数器结构框图,6.1.1工作方式控制寄存器TMODAT89S51定时器工作方式寄存器TMOD用于选择工作模式和工作方式，字节地址为89H，不能位寻址。8位分为两组，高4位控制T1，低4位控制T0。（1）GATE门控位GATE=0时，仅由运行控制位TRx(x=0,1)来控制定时器运行GATE=1时，用外中断引脚INT0*（或INT1*）上的电平与运行控制位TRx共同控制定时器运行。,4,图6-2寄存器TMOD格式,（2）M1、M0工作方式选择位M1、M0的4种编码，对应于4种工作方式的选择。（3）C/T*计数器模式和定时器模式选择位C/T*=0，为定时器工作模式，对单片机的晶体振荡器12分频后的脉冲进行计数。C/T*=1，为计数器工作模式，计数器对外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）的外部脉冲（负跳变）计数。,5,6.1.2定时器/计数器控制寄存器TCONTCON字节地址为88H，可位寻址，位地址为88H8FH。（1）TF1、TF0计数溢出标志位。当计数器计数溢出时，该位置“1”。使用查询方式时，应注意查询有效后，使用软件及时将该位清“0”。使用中断方式时，中断请求标志位在进入中断服务程序后由硬件自动清“0”。（2）TR1、TR0计数运行控制位。TR1位（或TR0位）=1，启动定时器工作。TR1位（或TR0位）=0，停止定时器工作。该位可由软件置“1”或清“0”。,6,图6-3TCON格式,6.2定时器/计数器的4种工作方式6.2.1方式0M1M0=00方式0为13位计数，由TL0的低5位（高3位未用）和TH0的8位组成。TL0的低5位溢出时向TH0进位，TH0溢出时，置位TCON中的TF0标志，向CPU发出中断请求。,7,图6-4定时器/计数器方式0逻辑结构框图,C/T*位决定定时器/计数器的两种工作模式（1）C/T*=0，T1（或T0）为定时器工作模式，把时钟振荡器12分频后的脉冲作为计数信号。（2）C/T*=1，T1（或T0）为计数器工作模式，计数脉冲为P3.4（或P3.5）引脚上的外部输入脉冲，当引脚上发生负跳变时，计数器加1。,9,GATE位决定定时器的运行控制取决于TRx一个条件，还是取决于TRx和INTX*(x=0,1)引脚状态这两个条件。（1）GATE=0时，仅由TR0控制与门的开启。与门输出1时，控制开关接通，计数开始；（2）GATE=1时，由外中断引脚信号控制或门的输出，此时控制与门的开启由外中断引脚信号和TR0共同控制。当TR0=1时，外中断引脚信号引脚的高电平启动计数，外中断引脚信号引脚的低电平停止计数。这种方式常用来测量外中断引脚上正脉冲的宽度。,定时器模式时有:Nt/Tcy,计数初值计算的公式为：,6.2.2方式1M1M0=01方式1的计数位数是16位，由TLX作为低8位、THX作为高8位，组成了16位加1计数器。,计数个数与计数初值的关系为：,6.2.3方式2M1M0=10方式2为自动重装初值的8位计数方式。,工作方式2特别适合于用作较精确的脉冲信号发生器。,计数个数与计数初值的关系为：,工作过程,T0分成两个8位定时/计数器TL0和TH0；TL0：既可计数也可定时，是一个8位定时/计数器。占用了T0所有控制位：C/T,TR0,GATE,TF0和INT0、T0引脚；TH0：只能作为定时器，因为T0已被TL0占用，TH0用T1的控制位：TR1、TF1；,6.2.4方式3M1M0=11,13,T0在方式3时T1的工作模式T1只能工作在0、1、2方式，作为串行口的波特率发生器使用。因为T1的运行控制位TR1及计数溢出标志位TF1已被定时/计数器T0借用。当作为波特率发生器使用时，只需要设置好工作方式，便可自动运行。如要停止工作，只需送入一个把T1设置为方式3的方式控制字。因为定时/计数器T1不能在方式3下工作，因为T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数。,14,6.3对外部输入的计数信号的要求当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器值增1。由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。,图6-12对外部计数输入信号的要求,例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。,15,6.3对外部输入的计数信号的要求当定时器/计数器工作在计数器模式时，计数脉冲来自外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1至0的跳变（即负跳变）时，计数器值增1。由于确认一次负跳变花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。,图6-12对外部计数输入信号的要求,例如，选用6MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率最高为250kHz。如果选用12MHz频率的晶体，则可输入最高频率为500kHz的外部脉冲。,时间常数的计算时间常数：定时器/计数器T0或T1的初始计数值，在T0或T1被启动后，每个机器周期使计数器中的计数值加1，计数器产生溢出后。定时时间：计数器溢出时间，时间常数越大，定时时间就越短；时间常数越小，定时时间就越长。时钟的频率越高，定时时间越短；时钟的频率越低，定时时间越长。,设系统时钟的频率为fosc，计数器的初始值为N，定时器工作于方式1，则定时时间：T=（216-N）12/fosc(1)如果定时器工作于方式2或方式3，定时时间为：T=（28-N）12/fosc(2),当初始值N=0时，如果fosc=12MHZ，最大定时时间为：方式1为：Tmax=21612/fosc=65536us=65.536ms方式2、方式3为：Tmax=2812/fosc=256us,根据定时时间T，及公式(1)、(2)分别可以求出初值N为：方式1：N=216-Tfosc/12（3）方式2、方式3：N=28-Tfosc/12（4）如果fosc=12MHZ,以上公式可简化为方式1：N=216-T方式2、方式3：N=28-T,例如：系统的时钟频率是12MHz，在方式1下，如果希望定时器/计数器T0的定时时间T为10ms，则初值N=216-T=65536-10000=55536,如何将55536给两个8位寄存器TH0、TL0赋值呢？可将十进制数55536转换成四位十六进制数，将高2位送TH0，低2位送TL0。,更简单的方法是：对于16位计数器来讲，216等效为0，对于8位计数器，28等效为0，这样公式（3）、（4）可简化为N=-T，直接用下面两条语句就可以完成计数器初值的设置：TH0=-10000/256；/取-N的高8位TL0=-10000%256；/取-N的低8位,例如：设系统的时钟频率是12MHz，定时器工作于方式2，定时时间200us。根据前面分析，N=-T=-200，可直接用以下语句实现：TH0=-200；TL0=-200；,MCS-51单片机的定时器是可编程的，但在进行定时或计数之前要对程序进行初始化，具体步骤如下：（1）确定工作方式字：对TMOD寄存器正确赋值；（2）确定定时初值：计算初值，直接将初值写入寄存器的TH0、TL0或TH1、TL1；初值计算：设计数器的最大值为M，则置入的初值X为：计数方式：X=M-计数值定时方式：由(M-X)T=定时值,得X=M-定时值/TT为计数周期，是单片机的机器周期。（模式0-M为213，模式1-M为216，模式2和3-M为28）（3）根据需要，对IE置初值，开放定时器中断；（4）启动定时/计数器，对TCON寄存器中的TR0或TR1置位，置位以后，计数器即按规定的工作模式和初值进行计数或开始定时。,6.4定时器/计数器的编程和应用,6.4.1P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。【例6-1】在AT89S51单片机的P1口上接有8只LED（电路见图4-7）。下面采用定时器T0的方式1的定时中断方式，使P1口外接的8只LED每0.5s闪亮一次。（1）设置TMOD寄存器方式1；计时工作模式；仅由TR0来控制；T1不使用。TMOD寄存器应初始化为0 x01=00000001B,（2）计算T0计数初值设定时时间5ms（即5000s），设定时器T0的计数初值为X，假设晶振的频率为11.0592MHz，则定时时间为：定时时间=(216X)12/晶振频率则5000=(216X)12/11.0592得：X=60928，转换成16进制后为：0 xee00，其中0 xee装入TH0，0 x00装入TL0。（3）设置IE寄存器本例由于采用定时器T0中断，因此需将IE寄存器中的EA、ET0位置1。（4）启动和停止定时器T0将定时器控制寄存器TCON中的TR0=1，则启动定时器T0；TR0=0，则停止定时器T0定时。,21,#includeChari=100；/*给变量i赋初值，定时0.5S，每次定时中断5MS，需要中断100次*/voidmain()TMOD=0 x01；/*设置定时器T0为方式1*/TH0=0 xee；/*向TH0写入初值的高8位*/TL0=0 x00；/*向TL0写入初值的低8位*/P1=0 x00；/*P1口8只LED点亮*/EA=1；/*总中断允许*/ET0=1；/*定时器T0中断允许*/TR0=1；/*启动定时器T0*/while(1)；/*无穷循环，等待定时中断*/,22,/*以下为定时器T0的中断服务程序*/voidT0_int(void)interrupt1TH0=0 xee；/*给T0装入16位初值，计4608个数后，T0溢出TL0=0 x00；i-；/*循环次数减1*/if(i0；i-)for(j=0；j125；j+)；/*空函数*/voidmain()/*主函数*/TMOD=0 x50；/*设置定时器T1为方式1计数*/TH0=0 xff；/*向TH0写入初值的高8位*/,30,TL0=0 xfc；/*向TL0写入初值低8位*/EA=1；/*总中断允许*/ET1=1；/*T1中断允许*/TR1=1；/*启动T1*/while(1)；/*无穷循环，等待定时中断*/*以下为定时器T1的中断服务程序*/voidT1_int(void)interrupt3for(；)/*无限循环*/P1=0 xff；/*8位LED全灭*/Delay(500)；/*延时500ms*/P1=0；/*8位LED全亮*/Delay(500)；/*延时500ms*/,31,案例4用定时器来控制数码管的动态显示。,用定时器控制数码管动态显示的方法：设定时器的定时时间为1ms，每次产生溢出中断，就根据位选变量bsel（主程序中将其初值设置为0 xfe）送位选口，点亮一位数码管，并将bsel左移一位，为下一位的显示做好准备，4次定时中断分别完成4位数码管的显示，之后将bsel的值再次初始化为0 xfe，准备下一轮显示。因此这种显示方式由定时中断自动完成，无需在主程序中调用,主程序ucharbsel,n;voidmain(void)n=0;bsel=0 xfe;/首先显示数码管的最低位TMOD=0 x01;/T0工作于定时方式2TH0=-1000/256;/T0的定时时间为1000usTL0=-1000%256;ET0=1;/允许T0中断TR0=1;/启动定时EA=1;/开中断while(1);,ucharcodesegtab=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 x88,0 x83,0 xc6,0 xa1,0 x86,0 x8e,0 x89,0 x8c;uchardbuf4=4,3,2,1;,字符0F的字形码表,显示缓存，存放要显示字符,voidtime0(void)interrupt1TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;P0=0 xff;P2=bsel;P0=segtabdbufn;bsel=_crol_(bsel,1);n+;if(n=4)n=0;bsel=0 xfe;,重新装入时间常数,定时器T0中断服务程序,熄灭数码管，防止上一位字符在当前位置显示出来。,点亮当前位,根据显示缓存查字段码,准备显示下一位,指向下一位要显示的数据,如果四位已显示完,重新从最低位开始,6.4.3扩展一个外部中断源方式2可自动重新装载初值。此方式可省去用户程序中重新装初值的指令。当某个定时器/计数器不使用时，可为AT89S51扩展一个负跳沿触发的外部中断源。基本思想：把定时器溢出中断做成外部中断，然后把计数输入信号接到定时器的相应引脚上T0脚（或T1脚），并把定时器被设置为方式2（自动装入常数方式）计数工作模式，计数器TH0、TL0初值均为0FFH，并允许T0中断，总中断开放。当检测到T0脚（或T1脚）引脚电平发生负跳变时，计数器TF0(或TF1)溢出，这时将产生一个中断请求。【例6-3】扩展一个负跳沿触发的外部中断源，把定时器T0计数输入引脚作为外部中断请求信号的输入端。,35,#includevoidmain()TMOD=0 x06；/*设置定时器T0为方式2计数*/TH0=0 xff；/*给T0装入初值*/TL0=0 xff；/*给T0装入初值*/ET0=1；/*允许T0中断*/EA=1；/*总中断开*/TF0=0；/*T0中断溢出标志位清0*/TR0=1/*接通T0计数*/while(1)/*无限循环等待*/*以下为定时器T0的中断服务程序*/voidT0_int(void)interrupt1using0/*外中断处理部分*/,36,6.4.4P1.0上产生周期为2ms的方波【例6-4】系统时钟为12MHz，编程实现从P1.0引脚上输出一个周期为2ms的方波，如图6-14所示。基本思想：要在P1.0上产生周期为2ms的方波，定时器应产生1ms的周期性的定时，定时对P1.0求反。选择定时器T0，方式1定时，采用中断方式，GATE不起作用。,37,图6-14定时器控制P1.0输出一个周期为2ms的方波,计算T0的初值计算：设T0的初值为X，则(216X)1106=1103=65536X=1000则初值为：655361000=64536，因此TH0=(655361000)/256，TL0=(655361000)%256。参考程序如下：,38,#includesbitP1_0=P10;voidmain(void)TMOD=0 x01；/*设置定时器T0为方式2计数*/P1_0=0;TH0=(655361000)/256；/*给T0装入初值*/TL0=(655361000)%256；/*给T0装入初值*/ET0=1；/*允许T0中断*/EA=1；/*总中断开*/TR0=1/*接通T0计数*/dowhile(1);/*无限循环等待*/voidT0_int(void)interrupt1using1P1_0=!P1_0;TH0=(655361000)/256；TL0=(655361000)%256；,39,6.4.5P1.1上产生周期为1s的方波【例6-5】假设系统时钟为12MHz，编程实现从P1.1引脚上输出一个周期为1s的方波。基本思想：要在P1.0上产生周期为1s的方波，定时器应产生500ms的周期性定时，定时到则对P1.0求反。由于定时时间较长，用定时器不能直接实现，直接定时时间最长的就是方式1，仅为65ms(系统时钟12MHz)多一点。实现：T0定为10ms定时，每10ms对P1.0求反一次，P1.0输出的脉冲加到定时器T1的计数输入脚P3.5（T1脚），作为计数输入，定时500ms需计数50次。T1设为方式2计数，初值X为：28X=50，则X=206，,40,所以TH1=TL1=206。T0设为方式1定时，则控制字为61H。定时器T0和T1均采用中断方式工作。参考程序如下：#includesbitP1_0=P10;sbitP1_1=P11;voidmain(void)TMOD=0 x61；/*设置定时器T0为方式1定时，T1为方式2计数*/P1_0=0;TH0=(6553610000)/256；/*给T0装初值*/TL0=(6553610000)%256；TH1=206；/*给T1装初值*/TL1=206；,41,EA=1；/*总中断开*/ET0=1；/*允许T0中断*/ET1=1；/*允许T1中断*/TR0=1;TR1=1;while(1);voidT0_int(void)interrupt1TH0=(655361000)/256；TL0=(655361000)%256；P1_0=!P1_0;voidT1_int(void)interrupt3P1_1=!P1_1;；/*P1.1脚产生1s的方波*/。,42,6.4.6T1控制发出1KHz的音频信号【例6-6】利用定时器T1的中断来控制蜂鸣器发出1KHz的音频信号，电路图见图6-15。假设系统时钟为11.0592MHz，则每个脉冲的周期为12/11.0592=1.085s。1KHz的音频信号周期为1ms，因此要计数的脉冲数为1000/1.085=921次。所以T1的初值：TH1=(65536921)/256；TL1=(65536921)%256参考程序如下：,43,#includesbitsound=P17;,voidmain(void)EA=1；/*总中断开*/ET1=1；/*允许T0中断*/TMOD=0 x10；/*设置定时器T1为方式1定时*/sound=0;TH1=(65536921)/256；/*给T1装初值*/TL1=(65536921)%256；TR1=1;while(1);voidT1_int(void)inter