单片机技术及应用(基于Proteus 的汇编和C语言版)项目6 定时计数器控制及应用

项目6

定时/计数器控制及应用知识与能力目标熟悉单片机定时/计数器的结构与功能；1掌握定时/计数器在各个模式下的程序初始化过程；2学会并掌握定时/计数器初始值的分析与计算；34理解并掌握定时/计数器的编程与控制方法；65初步学会定时/计数器应用程序的分析与设计。熟练使用Proteus进行单片机应用程序开发与调试。项目6定时/计数器控制及应用1定时/计数器结构与功能分析2定时/计数器编程与控制任务6.1定时/计数器分析与控制1控制要求与功能展示2硬件系统与控制流程分析3汇编语言程序分析与设计4C语言程序分析与设计任务6.2简易定时闹钟控制任务6.3简易按键计数器控制1控制要求与功能展示2硬件系统与控制流程分析3汇编语言程序分析与设计4C语言程序分析与设计5基于Proteus的调试与仿真

6.1.1定时/计数器结构与功能分析

定时/计数器是单片机系统的一个重要部件，此外定时/计数器还可用作为串口通信中波特率发生器。

工作方式灵活使用方便编程简单定时/计数器信号检测定时控制延时信号发生脉宽测量频率测量定时/计数器6.1.1定时/计数器结构与功能分析

1、定时/计数器的组成

6.1.1定时/计数器结构与功能分析

（1）设置定时/计数器的工作方式通过对方式寄存器TMOD的设置，确定相应的定时/计数器是定时功能还是计数功能，以及工作方式及启动方法。（2）设置计数初值定时/计数器允许用户编程设定开始计数的数值，称为赋初值。初值不同，则计数器产生溢出时，计数个数也不同。定时/计数器的工作过程如下：

6.1.1定时/计数器结构与功能分析

定时/计数器的工作过程如下：（3）启动定时/计数器当设置了定时器的工作方式并启动定时器工作后，定时器就按被设定的工作方式独立工作，不再占用CPU的操作时间，只有在计数器计数溢出时才能中断CPU当前的操作。

（4）计数溢出计数溢出标志位在控制寄存器TCON中，用于通知用户定时/计数器已经计满，用户可以采用查询方式或中断方式进行操作。6.1.1定时/计数器结构与功能分析

2、定时/计数器的控制寄存器（1）定时/计数器的控制寄存器TCON：既参与中断控制又参与定时控制表6-1TCON寄存器的结构TCON(88H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位含义T1的溢出中断标志位T1的启动停止控制位T0的溢出中断标志位T0的启动停止控制位INT1中断请求标志位INT1触发方式控制位INT0中断请求标志位INT0触发方式控制位位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H6.1.1定时/计数器结构与功能分析

2、定时/计数器的控制寄存器（2）定时/计数器的工作方式控制寄存器TMOD定时/计数器T0定时/计数器T1表6-2TMOD寄存器的结构TMOD(89H)D7D6D5D4D3D2D1D0位名称GATEC/

M1M0GATEC/

M1M0位含义T1门控位模式选择位工作方式选择位T0门控位模式选择位工作方式选择位6.1.1定时/计数器结构与功能分析

2、定时/计数器的控制寄存器M0、M1——工作方式选择位M0和M1两位二进制数可表示4种状态，通过M1和M0可选择4种工作方式表6-3工作方式M1、M0工作方式功能M1、M0工作方式功能00方式013位计数器10方式28位计数器，初值自动装入01方式116位计数器11方式3T0：两个8位计数器T1:停止计数6.1.1定时/计数器结构与功能分析

◆最大计数值M=8192◆定时时间为：（8192-初值）x时钟周期x123、定时/计数器的工作方式（1）工作方式0：M1、M0=006.1.1定时/计数器结构与功能分析

（1）工作方式0：M1、M0=00工作于方式0下的13位定时/计数器

内部计数器为13位，由TLi低5位（高3位未用，一般清零）和THi高8位组成。TLi低5位计数满时不向TLi的第六位进位，而是直接向THi进位。当13位计数计满溢出，溢出标志位TFi置位。3、定时/计数器的工作方式6.1.1定时/计数器结构与功能分析

例如：当晶振为12M时，机器周期为1us，试着配置定时器1工作于方式0定时时间5ms的初值。

由于方式0采用13位计数器，其最大定时时间为：8192x1us=8.192ms，大于定时时间5ms，则计数值为5ms/1us=5000，T1的初值为：

X=M-计数值=8192-5000=3192=C78H=0110001111000B13位计数器中TL1的高3位未用，填写0，TH1占高8位，所以X的实际填写值应为：

X=0110001100011000B=6318H3、定时/计数器的工作方式（1）工作方式0：M1、M0=006.1.1定时/计数器结构与功能分析

3、定时/计数器的工作方式（2）工作方式1：M1、M0=01◆最大计数值M=65536◆定时时间为：（65536-初值）X时钟周期X126.1.1定时/计数器结构与功能分析

3、定时/计数器的工作方式（3）工作方式2：M1、M0=10◆最大计数值M=256◆定时时间为：（256-初值）X时钟周期X126.1.1定时/计数器结构与功能分析

3、定时/计数器的工作方式（3）工作方式2：M1、M0=10◆工作方式2具有初值自动装载功能，适合用于比较精准的定时场合。◆TLi用作8位计数器，THi用来保持初值。◆编程时，TLi和THi必须由软件赋予相同的初值。◆一旦TLi计数溢出，TFi将被置位，同时THi中保存的初值自动装入TLi，进入新一轮计数。

6.1.1定时/计数器结构与功能分析

3、定时/计数器的工作方式（4）工作方式3：M1、M0=11◆只有T0可以设置为工作方式3，T1设置为工作方式3后不工作◆T0被分解成两个独立的8位计数器TL0和TH06.1.1定时/计数器结构与功能分析

3、定时/计数器的工作方式（4）工作方式3：M1、M0=11当T0在工作方式3时，T1仍可设置为方式0、方式1或方式2。由于TR1、TF1和T1中断源已被T0占用，定时器T1仅由控制位C/切换其定时或计数功能。当T1计数器计满溢出时，只能将输出送往串行口。T1一般用作串行口波特率发生器或不需要中断的场合。当设置好工作方式后，T1自动开始计数；当送入一个设置T1为工作方式3的方式字后，T1停止计数。6.1.2定时/计数器编程与控制

中断方式查询方式定时/计数器的编程6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）中断方式——编程步骤设置中断优先级，当中断只有一个时不用设置设置TMOD初始化设置定时/计数初值启动定时/计数器编写定时/计数器中断的处理服务程序124563编程步骤开中断6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）中断方式——汇编语言编写ORG0000HLJMPMAINORG000BH；T0中断入口地址

LJMPTIMER0ORG0030HMAIN:SETBEA ；开总中断

SETBET0 ；开定时器T0中断

MOVTMOD,#XXH；设置TMODMOVTH0,#XXH；设置TH0、TL0MOVTL0,#XXH SETBTR0 ；启动定时器T0……TIMER0:…… ；中断服务程序

RETI6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）中断方式——C语言编写#include<regx51.h>voidmain(){ IE=0X83；//开中断

TMOD=0XXX；//设置TMODTH0=0XXX；//设置TH0、TL0TL0=0XXX；

TR0=1；//启动定时器T0……；

}//=====中断服务程序=====voidtimer0()interrupt1//T0中断服务子程序

{……；

}6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）查询方式——编程步骤设置TMOD初始化设置定时/计数初值启动定时/计数器查询溢出标志位TF0或TF1置位情况及相关处理1

2

4

5

3

开中断编程步骤6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）查询方式——汇编语言编写ORG0000HLJMP MAINORG0030HMIAN:CLREA ；关中断

MOVTMOD,#XXH；设置TMODMOV TH0,#XXH；设置TH0、TL0MOV TL0,#XXHSETB TR0 ；启动定时器T0……LOOP:JBCTF0,TIMER0；若TF0置位，则先跳转到TIMER0,

；后再清零TF0LJMPLOOPTIMER0:…… ；中断处理程序

LJMPLOOPEND6.1.2定时/计数器编程与控制

（1）查询方式——C语言编写#include<regx51.h>voidmain(){EA=0；

TMOD=0Xxx； //设置TMODTH0=0Xxx； //设置TH0、TL0TL0=0Xxx；

TR0=1；//启动定时器T0if(TF0!=0) //查询TF0标志位是否置位

{TF0=0；//清零TF0标志位

……； //相关处理

}……；}任务6.2简易定时闹钟控制6.2.1控制要求与功能展示实物运行视频两位数码管K1按键

蜂鸣器

单片机

K2按键

6.2.1控制要求与功能展示简易定时闹钟控制电路原理图任务6.2简易定时闹钟控制6.2.2硬件系统与控制流程分析1、任务硬件系统分析

电路原理图所示，该电路主要是由两个按键电路、1个蜂鸣器驱动电路以及1个两位数码管显示电路组成。数码管显示电路中单片机P0口提供段选信号，而P2口提供位选信号；蜂鸣器驱动电路由PNP型三极管驱动。

6.2.2硬件系统与控制流程分析2、任务控制流程分析图6-9简易定时闹钟控制程序流程6.2.3汇编语言程序分析与设计1、任务相关汇编指令

（1）位控制转移指令：JBC

使用格式：JBCbit，<地址或地址标号>

使用说明：JBC指令是用来判断某个位是否置位；置位后，则跳转到所指定的地址中去执行，同时再清零该位。

使用示例JBCTF0,TIMER0；判断TF0是否置位，是则跳转到；TIMER0执行，后清零TF0…………；否，则顺序执行TIMER0:…………6.2.3汇编语言程序分析与设计

（2）逻辑或操作指令：ORL使用格式：ORL<目的操作数>，<源操作数>使用说明：①将目的操作数与源操作数按位进行“或”运算后，将其结果放回目的目的操作数中。②任意逻辑量和1相或，其结果为1；和0相或，其结果不变。逻辑或指令常用来把累加器、内部RAM或特殊功能寄存器的指定位置1。③目的操作数一般情况为累加器A，但也可以是内部数据存储单元的地址。

使用示例ORLA,#01H；将A中的内容与立即数01H相或后结果放入A中6.2.3汇编语言程序分析与设计

（3）逻辑与操作指令：ANL使用格式：ANL<目的操作数>，<源操作数>使用说明：①将目的操作数与源操作数按位进行相“与”之后，将其结果放在目的操作数中;②任意逻辑量（0或1）和0相与，其结果为0；和1相与，其结果不变。逻辑与指令常用来完成将若干数据位清0，而其余位不变的操作。③目的操作数一般情况为累加器A，但也可以是内部数据存储单元的地址。

使用示例ANLA,#01H；将A中的内容与立即数01H相与后结果放入A中6.2.3汇编语言程序分析与设计

（4）逻辑异或操作指令：XRL使用格式：XRL<目的操作数>，<源操作数>使用说明：①将目的操作数与源操作数按位进行相“异或”之后，将其结果放在操作数一中。②任意逻辑量（0或1）和1相异或，其结果取反；和0相异或，其结果不变。逻辑异或指令常用来完成将若干数据位取反，而其余位不变的操作。④相同逻辑量（0或1）相异或，结果为0，不同逻辑量相异或，结果为1，利用这个特点，也可判断两数是否相等。

使用示例XRLA,#01H；将A中内容与立即数01H相异或后结果放入A6.2.3汇编语言程序分析与设计

汇编程序6.2.4C语言程序分析与设计

C程序C语言程序主函数main()程序初始化子函数Init()数码管显示子函数display()输出处理子函数shuchu()程序初始部分（含数据表定义）按键去抖子函数qu_doudong()定时器中断子函数timer0_server()延时子函数delay()1、创建Proteus仿真电路图（1）列出元器件表；（2）绘制仿真电路图6.2.5基于Proteus的调试与仿真

6.2.5基于Proteus的调试与仿真

安装插件vdmagdi.e（注意：应把插件安装在Keil3的安装目录下）将Keil安装目录\C51\BIN中的VDM51.dll文件复制到Proteus软件的安装目录Proteus\MODELS目录下修改Keil安装目录下的Tools.ini文件，在C51字段中加入TDRV11=BIN\VDM51.DLL(“PROTEUS6EMULATOR”)并保存。(1)(2)(3)2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

打开“简易定时闹钟控制.DSN”文件，在Proteus的“Debug”菜单中选中“UseRemoteDebugMonitor（远程监控）”。右键选中STC89C51单片机，在弹出的对话框“ProgramFile”项中，导入在Keil中生成的HEX文件。Keil打开“简易定时闹钟控制.UV2”，打开窗口“OptionforTarget‘工程名’”。在Debug选项中右栏上部的下拉菜单选中ProteusVSMSimulator。点击进入Settings窗口，设置IP为127.0.0.1，端口号为8000。

在Keil中点击，使用单步执行来调试程序，同时在Proteus中查看直观的仿真结果。(4)(5)(6)6.2.5基于Proteus的调试与仿真

工作模式定时工作方式定时器当前值中断标志位程序初始化后，T0窗口

2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

开启定时器定时器当前值启动后中断前，T0窗口

2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

中断后定时器当前值为0000H标志位当进入中断后自动清零中断时，T0窗口

2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

TH0=0x3C、TL0=0xB0T0中断后，重新赋初值3CB0H2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

R0=0x01T0中断次数计数控制2、Proteus与Keil联调2、Proteus与Keil联调6.2.5基于Proteus的调试与仿真

低电平，蜂鸣器鸣叫TR0=0定时时间到，TO停止运行6.2.5基于Proteus的调试与仿真

3、Proteus仿真运行6.2.5基于Proteus的调试与仿真

仿真运行视频任务6.3简易按键计数器控制

实物运行视频数码管单片机K1按键K2按键6.3.1控制要求与功能展示6.3.1控制要求与功能展示简易按键计数器控制电路原理图任务6.3简易按键计数器控制

6.3.2硬件系统与控制流程分析1、任务硬件系统分析

电路原理图所示，该电路主要是由2个按键电路和1个数码管显示电路组成。该数码管显示电路中由单片机P0口提供段选信号，其共阴端串上阻值200欧的限流电阻接地。但要使用计数器来实现该控制要求，需要了解单片机计数器的部分具体知识。

6.3.2硬件系统与控制流程分析（1）单片机定时/计数器的计数功能注意：计数器的位数确定了计数器的计数范围

定时/计数器有定时和计数两种功能，通过定时/计数器的工作方式控制寄存器TMOD中的C/位控制。当C/位为1时，定时/计数器设为计数工作方式，对由T0(P3.4引脚)或T1(P3.5引脚)引入的外部脉冲计数，其余设置与定时器的设置相同。

6.3.2硬件系统与控制流程分析2、任务控制流程分析图6-22简易按键计数器控制流程6.3.3汇编语言程序分析与设计

汇编程序6.3.4C语言程序分析与设计

C程序C语言程序主函数main()程序初始化子函数Init()数码管显示子函数display()计数0中断子函数T_0()定时器1中断子函数T_1()外部中断1子函数int_1()外部中断1子函数int_1()延时子函数delay()1、创建Proteus仿真电路图（1）列出元器件表；（2）绘制仿真电路图6.3.5基于Proteus的调试与仿真

6.3.5基于Proteus的调试与仿真

安装插件vdmagdi.e（注意：应把插件安装在Keil3的安装目录下）

将Keil安装目录\C51\BIN中的VDM51.dll文件复制到Proteus软件的安装目录Proteus\MODELS目录下修改Keil安装目录下的Tools.ini文件，在C51字段中加入TDRV11=BIN\VDM51.DLL(“PROTEUS6EMULATOR”)并保存。(1)(2)(3)2、Proteus与Keil联调6.3.5基于Proteus的调试与仿真

打开“简易按键计数器控制.DSN”文件，在Proteus的“D