单片机定时器的应用与误差纠正论文

1、单片机定时器的应用与误差纠正 论文关键字：计数器 定时器 误差 中断 单片机 设置 计数 方式 应用 工 作单片机定时器的应用与误差纠正王暄 （ 陕西师范大学物理学与信息 技术学院，陕西西安710062）摘 要：对MCS-51单片机定时器的原理与使用中 的几个关键问题进行了讨论，给出定时器的使用方法与误差补偿方法，并给出 了实现程序。1 前言定时器是MCS-51单片机非常重要的组成部分，由于其应用与单片机的其他硬件 相关，存在着一定的复杂性 1 。而定时器是单片机应用中解决某类复杂问题的 最有为效的方法，应用非常广泛。随着定时要求的提高，在定时处理过程中所 带来的误差需要校正2，本文就MCS-

2、51单片机的使用方法与误差校正方法进 行了讨论，并给出通用算法与程序。2 定时器工作方式与方式设置MCS-51单片机有两路独立的定时器，每路定时器有 4种工作方式（03）,方 式0是13位计数结构，计数器由TH全部8位与TL的低5位构成；方式1是 16位计数结构，计数器由TH与TL全部8位共16位组成；方式2是8位计数 结构方式，计数器由 TL8 位组成，与其他方式不同的是 , 当定时溢出时，硬件自 动将TH的值装入TL中，有自动加载功能。前三种工作方式，两路定时器的设 置与使用完全相同，但在工作方式 3下，两路定时器有很大差别，只有 0路定 时器可以工作在方式 3下， 1 路定时器只能工作在

3、方式 02下，在工作方式 3 下，0路定时器被拆分成两个独立的8位计数器TL0与TH1,其中0路定时器的 各控制位和引脚信号全归TL0使用，因此TH0只能做简单的定时器使用，其控 制位占用了 1路定时器的控制位，如果 0路定时器工作在方式 3下， 1路定时 器由于让出了所属控制位，通常作为串行口波特率发生器 3 。定时器的工作方式选择主要依靠设置 TMOD寄存器的值，其各位定义如下：位序 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 位符号 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 其中，B0B3用来控制0路定时器，B4B7用来控制1路定时器。GATE位为门控位，主要确定定

4、时器启动的方式，如果GATE=0则用TR0 （TR1）位启动/关闭定时器，如果GATE=1则以外中断请求信号（INT0或INT1）启动 定时器。C/T位为定时与计数选择位，C/T=0为定时方式，C/T=1为计数方式。M0 M1为工作方式选择位M1M0=0方式 0M1M0=1方式 2M1M0=0方式 1M1M0=1 方式 3选择定时器工作方式，应根据上述规定向寄存器 TMO中写入相应数，如设置0 路定时器工作在定时方式 0 下， 1 路定时器工作在方式 1 下，则应用下列指令设置:MOVTMOD,10H 3定时器的处理方式与计数初值的计算MCS-51单片机的定时器采用增值计数法，在定时工作方式下

5、，启动定时器后， 每机器周期CPU硬件会自动给相应计数器加1,直至超出对应计数器所能表示 的最大值，发生定时溢出，硬件自动将 TFO （TF1）置位，用户可以通过查询 TFO（TF1）位判断定时是否溢出，如果此时定时中断处于开放状态，将引发相 应定时中断，MCS-51响应中断，根据相应中断地址（0路定时中断的中断入口 地址为000B, 1路为001B）执行中断处理程序。 定时编程有两种基本方式，一种方式为查询方式，在启动定时时关闭相应定时 中断，然后循环检测TF0 （TF1 ）进行相应处理；另一种方式为中断方式，启动 定时时开放相应定时中断，并将定时溢出处理程序编写为中断处理程序形式通 过在相

6、应中断入口地址（000B, 001B）放置跳转指令转入定时溢出处理程序。 定时器工作方式选定后，定时溢出时间唯一取决于计数器的初值，如何根据应 用需要确定计数器初值，也是定时器应用的一个重要问题。假定单片机机器周 期为K0,所选定的定时方式计数器为 n位，所实现的定时时间长度为 T,则有:（ 2nx） K0=T（1）其中 x 为计数器的初值，根据式 1 可以求出初值 x 为: x=2n（T/K0）（2）4 定时器的编程步聚和各步聚的通用程序 定时器应用编程主要分为以下几个步聚。4.1 步骤 1 根据定时要求求计数初值 x 首先根据单片机时钟频率 f 确定单片机机器周期 k0, 即: k0=12

7、/f（3）在实际应用中，单片机时钟频率f 一般为6mHz或 12mHz所以单片机机器周期 k0=2卩s或1卩s，然后根据选定的工作方式确定计数器位数 n,将所得k0与n 代入式2,求出计数初值x,并根据所选择的计数方式将x的值分入TH0（TH1） 与 TL0（ TL1 ）。4.2 步骤 2 编写初始化程序 初始化程序与定时编程方式有关，中断方式初始化程序如下（以 0路定时器为 例）:movTMOD, n（ 规定定时工作方式 ） movTH0,n1（ 设置计数器低位 ） movTL1,n2（ 设置计数器高位 ）setBEA （开放中断） setBET0 （开放定时中断0） setBTR0（启动定

8、时） 查询方式初始化程序如下: movTMODf n（规定定时工作方式） movTH0,# n1（设置计数器低位） movTL1,# n2（设置计数器高位）clrET0 （开放定时中断 0）setBTRO（启动定时）其中# n1和# n2与计数初值x有关，如果采用方式2,有# n仁# n2,所有初 始化程序都以 O 路定时器为例，如果用 1 路定时器，则将程序中的寄存器和控 制位的下标 1 改为 O。4.3 步骤 3 编制定时处理程序中断方式处理程序如下：orgOOOB1jmpb1b1:clrEAmovTHO,n1movTH 1 , n2定时处理语句段reti其中，0路定时器为000B,如果为

9、1路定时器为001B,如果定时器工作在方式 2，则不需要给 THO、TH1 重新赋值。查询方式处理程序如下：L1:jbcTF0,LO1sjmpL1LO1:movTH0,n1movTH 1 , n2定时处理语句段sjmpL15 定时的误差校准由于单片机的机器周期为1 1 s2卩s，定时误差一般应在0卩s20卩s之内, 对于一般应用,此误差可以忽略,但是对于精确度要求比较高的应用场合,此 误差必须进行校正。定时误差是定时溢出后转入执行定时处理语句段之间所耗 费的时间,此时间主要由定时溢出转入定时处理语句段所必须执行的指令或硬 件过程产生。定时误差校准的简单原理是：在定时溢出响应后,停止定时器计数,读出当时 计数值（它反映了定时响应的延迟时间）,然后将完成这一任务的程序段执行 时间考虑进去,作为修正因子校正定时初值,以下程序段以中断处理方式为例： clrEAclrTR1clrcmovA, n 0clrTR0subbA,TL0subbA,