单片机第七章

1、单片机第七章1第1页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二定时/计数器的应用1计数功能：生产线上产品计数。每个产品通过得到一个脉冲信号，计数器记录脉冲个数，当计数值与设定值相等，启动包装机器。检测转速。电机转动一圈发出一个脉冲，计数器记录一秒时间内脉冲个数，显示转速。2定时功能：用于实时控制，定时采样、定时启动等。当前时间与设定时间值相等，执行规定操作。2第2页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二定时/计数的方法 实现定时功能，比较方便的办法是利用单片机内部的定时/计数器。也可以采用下面三种方法：软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了CP

2、U的利用率。时基电路定时：例如采用555电路，外接必要的元器件（电阻和电容），即可构成硬件定时电路。但在硬件连接好以后，定时值与定时范围不能由软件进行控制和修改，即不可编程。可编程芯片定时：这种定时芯片的定时值及定时范围很容易用软件来确定和修改，此种芯片定时功能强，使用灵活。在单片机的定时/计数器不够用时，可以考虑进行扩展。3第3页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二7.1 定时/计数器的结构和工作原理 一、定时/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位和低8位两个寄存器组成。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

3、存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。 4第4页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二单片机工作的时间概念振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期。机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1S6, 也就是 12 个时钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立的操作。定时概念定时源、初始值、计数方向。容量、溢出。5第5页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二二、定时/计数器的工作原理 加1计数器输入的计数脉冲有两个来源,一个是由系统的时钟振荡器输出脉冲经12分频后送来；一个是T0或T1引脚输入的外部脉冲源。每

4、来一个脉冲计数器加1，当加到计数器为全1时，再输入一个脉冲就使计数器回零，且计数器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU发出中断请求。如果定时/计数器工作于定时模式，则表示设定时间到；如果工作于计数模式，则表示计数值已满。 可见，由溢出时计数器的值减去计数初值才是加1计数器的计数值。 6第6页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期T就是定时时间t ，t = NT。设置为计数器模式时，外部脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期

5、的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到高电平输入，而下一周期又采样到低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 s。 7第7页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 7.2 定时/计数器的控制 80C51单片机定时/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制。TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断申请。一、工作方式寄存器TMOD 工作方式寄存器TM

6、OD用于设置定时/计数器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。每位意义8第8页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二GATE：门控位。GATE0时，用软件启动定时/计数器工作（使TCON中的TR0或TR1为1）；GATA1时，由软件和硬件联合启动定时/计数器工作（外部中断引脚为高电平）。可据此测量脉宽。 : 定时/计数模式选择位。为0时选择定时模式；为1时选择计数模式。M1M0：工作方式设置位。定时/计数器有四种工作方式。9第9页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二T1停止，也可工作，具体见后10第10页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星

7、期二 二、控制寄存器TCON TCON的低4位用于控制外部中断。TCON的高4位用于控制定时/计数器的启动和中断申请。TF1（TCON.7）：T1溢出中断请求标志位。T1计数溢出时由硬件自动置TF1为1。CPU响应中断后TF1由硬件自动清0。T1工作时，CPU可随时查询TF1的状态。TF1也可以用软件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一样。TR1（TCON.6）：T1运行控制位。TR1置1时，T1开始工作；TR1置0时，T1停止工作。还需考虑GATE的功能。TF0（TCON.5）：T0溢出中断请求标志位，其功能与TF1类同。TR0（TCON.4）：T0运行控制位，其功能与TR1类同。11第11

8、页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二三、计数寄存器TH、TL定时/计数器的寄存器，高字节TH，低字节TL。计数的初始值保存其中。12第12页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 7.3 定时/计数器的工作方式 一、方式0（已不使用） 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。13第13页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 二、方式1（常用） 方式1的计数位数是16位，由TL0作为低8位、TH0作为高8位，组成了1

9、6位加1计数器 。计数个数与计数初值的关系为： 定时器的初值还可以采用计数个数直接取补法获得。如： MOV TH0，#high（5000） TH0=（5000） 8；14第14页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 三、方式2 方式2为自动重装初值的8位计数方式。 工作方式2特别适合精确的时间控制，信号发生器；串口通信。计数个数与计数初值的关系为： 15第15页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 四、方式3（T0对T1有影响）方式3只适用于定时/计数器T0，T1处于方式3时相当于TR1=0，停止计数；但仍可选其它方式工作/串口。T0在方式3时分为两个独立的

10、8位计数器TL0和TH0，TL0正常工作，TH0只能定时，借用TR1和TF1。16第16页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二五、80C52具有定时器/计数器T2T2的控制寄存器为T2CON和T2MOD17第17页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 7.4 定时/计数器用于外部中断扩展 利用计数器方式，计数初值设定为满程，将待扩展的外部中断源接到外部计数引脚。当该引脚输入一个下降沿信号时，计数器便加1，并产生溢出中断。外部信号加1计数溢出中断18第18页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二 例，利用T0扩展一个外部中断源。设置T0为方式2

11、工作，TH0、TL0的初值均为0FFH，允许中断。其初始化程序如下： TMOD=0 x06 ; 0000 0110置T0为计数器方式2 TL0=0 x0FF ; 计数初值为满程 TH0=0 x0FFTR0=1 ；启动T0工作ET0=1 ；允许T0中断 EA =1 ；CPU开中断19第19页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二7.5 定时/计数器应用初始化程序需完成如下准备：1 确定T0和T1的工作方式，对TMOD赋值。2 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-tf3 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。中断方式时，

12、则对IE赋值，开放中断。注意：T0和T1对号入座。20第20页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二应用结合I/O口产生脉冲波形；测量外接信号的频率和（正）脉宽；延时；串行通信等。21第21页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二单片机定时/计数器的应用实例22第22页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二基础知识初始化步骤：1 确定T0和T1的工作方式，对TMOD赋值。2 计算初值,并写入TH0、TL0或TH1、TL1。X=2n-N=2n-t/T=2n-tf简便方法：取补数：MOV TH0，#high（5000） TH0=（5000） 8；3

13、使TR0或TR1置位，启动定时/计数器工作。中断方式时，需对IE赋值，开放中断。并有中断服务程序。23第23页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二应用举例结合I/O口产生方波，结合D/A产生任意脉冲波形；测量外接信号的频率和正脉宽；延时；串行通信等。一. 产生方波，可采用中断和查询方式（清除TF ）。重点选择定时方式1和2（包括软件扩展）。提示：忽略方式0的例子。24第24页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二产生方波信号实例例，从P1.0管脚上输出脉冲波形，高电平持续时间为5ms，低电平持续时间为12ms（设单片机的时钟晶体为12MHz）。 算法：循环结构

14、，先定时5ms，P1.0脚输出高电平；5ms定时到后，从P1.0脚上输出低电平，再定时12ms，12ms定时到后，又回到5ms的定时循环工作。查询方式必须清除标志。初值：N5=5000/1=5000，N12=12000/1=12000。25第25页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二查询源程序 ORG 0000H CALL T0init ;调用T0初始化子函数LOOP: SETB P1.0 ;输出高电平 MOV TH0 , #high(-5000) ;T0送定时5ms初值 MOV TL0 , #low(-5000) JNB TF0 ,$ ;等5ms的定时到 CLR TF0 ;

15、时间到清TF0标志位 CLR P1.0 ;将P1.0置为低电平 MOV TH0 , #high(-12000) ;送定时12ms初值 MOV TL0 , #low(-12000) JNB TF0 ,$ ;等待12ms的定时到 CLR TF0 ;时间到清TF0标志位 AJMP LOOPT0init: MOV TMOD , #01H ;T0 方式1 定时 SETB TR0 ;启动T0工作 RET END 开始送高电平,定时5ms时间到清标志送低电平,定时12msYN时间到清标志YN定时初始化26第26页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二C51查询源程序#include void

16、 T0init (void) P1_0=1; TMOD=0 x01; / T0 方式1 定时 TH0=0 xec; /给定时器T0送5ms初值 TL0=0 x78; TR0=1; /启动T0工作 void main (void) T0init(); /调用T0初始化子函数 while(1) while(TF0=0); /等5ms的定时到 TF0=0; P1_0=0; TR0=0; TH0=0 xd1; TL0=0 x20; TR0=1; while(TF0=0); /等12ms的定时到 TF0=0; P1_0=1; TR0=0; TH0=0 xec; TL0=0 x78; TR0=1; 27第

17、27页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二中断源程序 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH AJMP T1PRGMAIN: MOV R0,#1 ;R0=0定时5ms R0=1定时12msT1init: SETB P1.0 ;P1.0位置高 MOV TMOD , #10H ;T1 方式1 定时 MOV TH1 , #0ECH ;给定时器T1送5ms初值 MOV TL1 , #78H SETB ET1 ;允许T1中断 SETB EA ;开中断 SETB TR1 ;启动T1工作 SJMP $ ;等待中断T1PRG:CJNE R0,#0,LP1 SETB P1.

18、0 ;R=0将P1.0置高 MOV TH1, #0ECH ;T1送定时5ms初值 MOV TL1 , #78H MOV R0,#1 ;下一次中断定时12ms AJMP LP2LP1: CLR P1.0 ;R=1将P1.0置为低电平 MOV TH1 , #0D1H ;T1送定时12ms初值 MOV TL1 , #20H MOV R0,#0 ;下一次中断定时5msLP2: RETI END修改定时值中断开始返回主开始5ms定时保存定时值等待送高电平,定时5msNY送高电平,定时5ms28第28页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二C51中断源程序#include bit i=0;

19、 /位变量i=0定时5ms i=1定时12msvoid main (void) TMOD=0 x10; / T1 方式1 定时 TH1=0 xec; /给定时器T1送5ms初值 TL1=0 x78; P1_0=1; ET1=1; /允许T1中断 EA=1; /开中断 TR1=1; /启动T1工作 while(1); /等待定时中断void T1PRG(void) interrupt 3 i=i; /位变量取反 if (i) P1_0=0; /产生12ms低电平 TH1=0 xd1; /i=1送定时12ms的初值 TL1=0 x20; else P1_0=1; /产生5ms高电平 TH1=0 x

20、ec; / i=0送定时5ms的初值 TL1=0 x78; 29第29页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二二. 测量频率（速率）例，外部信号接到T1（P3.5）管脚，测量其速率，结果保存在30H和31H单元（低高字节）。已知：单片机系统时钟为6MHz，被测信号速率在500-65536/分钟范围内。分析：T0用于定时，产生120ms，测量T1的计数结果，扩大500倍得到每分钟的转速。循环结构。初值：N120=120ms/2us=60000（教材P166的-6000错误）30第30页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二源程序 ORG 0000H MOV TMO

21、D , #51H ;T0 模式1定时,T1模式1计数start:MOV TL0 , #low(-60000) ;送定时120ms的初值 MOV TH0 , #high(-60000) MOV TH1,#0 ;T1的计数器清0 MOV TL1,#0 SETB TR0 ;启动T0定时 SETB TR1 ;启动T1计数 JNB TF0 ,$ ;等待T0 120ms的定时到 CLR TF0 ;清除TF0标志位 CLR TR0 ;停止T0定时 CLR TR1 ;停止T1计数 MOV 30H,TL1 ;将低8位放入30H中 MOV 31H,TH1 ;将高8位放入31H中 AJMP start END开始设

22、置定时和计数方式时间到清标志,停止计数YNT1计数清0T0定时120ms启动定时,计数保存计数结果31第31页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二C51源程序#include void init (void) TMOD=0 x51; /T0 方式1定时，T1 模式1计数 TL0=-60000; TH0=(-60000) 8; TL1=0; TH1=0; TR0=1; TR1=1; void main (void) unsigned char x, y; init(); /调用初始化子函数 while(1) while(TF0=0); /等待T0 120ms的定时到 TF0=0

23、; /清除TF0标志位 TR0=0; /停止T0定时 TR1=0; /停止T1计数 x=TH1; /将高8位放入x中 y=TL1; /将低8位放入y中 TL0=-60000; TH0=(-60000) 8; TL1=0; /T1的计数器清0 TH1=0; TR0=1; /启动T0工作 TR1=1; /启动T1工作 32第32页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二三. 测量正脉冲宽度例，脉冲信号接在单片机的INT0（P3.2）引脚，测其正脉冲宽度，结果以机器周期数的形式存放在单片机RAM中的30H（低8位）和31H（高8位）两个单元中。单片机系统时钟为12MHz。分析：被测信号

24、作为T0的门控信号，T0设置为定时器，初值为0。在INT0为低时取结果并准备下次测量。取数准备 计数 取数准备33第33页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二源程序 ORG 0000H MOV TMOD, #09h ;T0方式1定时 GATE=1 MOV TH0 , #0 ;给定时器T0送初值 MOV TL0 , #0 JB P3.2 ,$ ;将检测到的第一个高电平放弃Loop: SETB TR0 ;启动T0工作 JNB P3.2 , $ ;等待下一个高电平来 JB P3.2 ,$ ;等待高电平结束 CLR TR0 ;停止T0计数 MOV 30H,TL0 ;将计数值的低8位放

25、入30H中 MOV 31H,TH0 ;计数值的高8位放入31H中 MOV TH0 , #0 ;给定时器T0送初值 MOV TL0 , #0 AJMP LOOP END开始设置门控定时方式定时清0等待低电平定时清0启动定时保存定时结果等待高,低电平停止定时34第34页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二C51源程序#include void main (void) TMOD=0 x09; /T0模式1内部时钟GATE1 TH0 =0; /给定时器T0送初值 TL0=0; while(P3_2 =1); /将检测到的第一个高电平放弃 while(1) TR0=1; /启动T0工作

26、 while(P3_2 =0); /等待下一个高电平来 while(P3_2 =1); /等待高电平结束 TR0=0; /高电平结束，立即停止T0计数 y=TL0; /将计数值的低8位放入y中 x=TH0; /将计数值的高8位放入x中 TH0=0; /给定时器T0送初值 TL0=0; 35第35页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期二四. 长时间精确定时方法例，在P3.1管脚输出100ms周期的脉冲信号。单片机系统时钟为12MHz。分析：选择方式2，机器周期为1us，一个定时器的最长定时时间为256us。可用硬件定时250us结合软件计数200次的方法扩展设定时间为50ms。36第36页，共40页，2022年，5月20日，2点57分，星期