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文档简介
§5-1定时/计数器
§5-2定时/计数器的应用
定时计数器SingleChipMicrocomputer本章内容
MCS-51的定时器/计数器
两个可编程的定时器/计数器T1、T0。2种工作模式:(1)计数器工作模式(2)定时器工作模式4种工作方式(方式0-方式3)。定时器/计数器的结构TMOD:选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式。TCON:控制T0、T1的启动和停止计数,同时包含了
T0、T1的状态。
单片机复位时,两个寄存器的所有位都被清0。工作方式控制寄存器TMOD
8位分为两组,高4位控制T1,低4位控制T0。(1)GATE——门控位
0:以TRX(X=0,1)来启动定时器/计数器运行。
1:用外中断引脚(INT0*或INT1*)上的高电平和TRX来启动定时器/计数器运行。(2)M1、M0——工作方式选择位
M1M0工作方式
00 方式0,13位定时器/计数器。01 方式1,16位定时器/计数器。10 方式2,8位常数自动重新装载11 方式3,仅适用于T0,T0分成两个8 位计数器,T1停止计数。
(3)C/T*——计数器模式和定时器模式选择位 0:定时器模式。1:计数器模式。C//T=0——定时;C//T=1——对外计数。定时:fosc/12=1/(12/fosc)=1/T波形等间隔,次数已定,时间确定即对机器周期进行计数。左图定时时间为N*TN个方波T/2计数:脉冲不等间隔。
每个下降沿计数一次
确认一次负跳变需两个机器周期,
所以,计数频率最高为fosc/24。
定时器/计数器控制寄存器TCON
低4位与外部中断有关,已介绍。高4位的功能如下:
(1)TF1、TF0——计数溢出标志位(2)TR1、TR0——计数运行控制位 1:启动定时器/计数器工作
0:停止定时器/计数器工作
定时器/计数器的4种工作方式
方式0
M1、M0为00,定时器/计数器的框图:
为13位的计数器,C/T*位决定工作模式:
0:开关打在上面,为定时器工作模式; 1:开关打在下面,为计数器工作模式,计数脉冲为P3.4、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。GATE位:决定定时器/计数器的运行取决于TRx一个条件还是TRx和INTx*引脚两个条件。(1)0:A点(见图6-2)是否计数,仅取决于TRx的状态。(2)1:B点电位由INTX*的输入电平和TRX的状态这两个条件来确定。是否计数是由TRx和INTx*二个条件来控制的。
方式1
M1、M0=01,16位的计数器。
TLX作为常数缓冲器,当TLX计数溢出时,在置“1”溢出标志TFX的同时,还自动的将THX中的初值送至TLX,使TLX从初值开始重新计数。定时器/计数器的方式2工作过程如图6-5(X=0,1)。方式2
计数满后自动装入计数初值。
M1、M0=10,等效框图如下:方式3
增加一个附加的8位定时器/计数器,从而具有3个定时器/计数器。只适用于定时器/计数器T0。T1不能工作在方式3,T1方式3时相当于TR1=0,停止计数(此时T1可用来作串行口波特率产生器)。1.工作方式3下的T0T0分为两个独立的8位计数器:TL0和TH0。TL0使用T0的状态控制位C/T*、GATE、TR0、,而TH0被固定为一个8位定时器(不能作外部计数模式),并使用定时器T1的状态控制位TR1和TF1,同时占用定时器T1的中断请求源TF1。
各引脚与T0的逻辑关系如图所示:2.T0工作在方式3下T1的各种工作方式
当T1用作串行口的波特率发生器时,T0才工作在方式3。T0处于方式3时,T1可定为方式0、方式1和方式2,用来作为串行口的波特率发生器,或不需要中断的场合。(1)T1工作在方式0
(2)T1工作在方式1
(3)T1工作在方式2
定时器/计数器对输入信号的要求
外部计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24,例如选用12MHz频率的晶体,则可输入500KHz的外部脉冲。输入信号的高、低电平至少要保持一个机器周期。如图6-10所示,图中Tcy为机器周期。编程前确定参数:(1)定时/计数器——T0、T1选择其一,(2)工作方式——C//T及GATE,(3)计数初值——加1计数、16位。
计数:X=M-N;M=213=8192(模式0)M=216=65536(模式1)M=28=256(模式2、模式3)定时:X=M–N=M–t/T(t为所要求的定时时间,T为机器周期)
(4)工作模式——
M1、M0
N0010
1046MX定时/计数器的应用定时器/计数器的编程和应用
4种工作方式中,方式0与方式1基本相同,由于方式0是为兼容MCS-48而设,初值计算复杂,在实际应用中,一般不用方式0,而采用方式1。方式1应用
例5-1
假设系统时钟频率采用6MHz,要在P1.0上输出一个周期为2ms的方波,如图所示。
方波的周期用T0来确定,让T0每隔1ms计数溢出1次(每1ms产生一次中断),CPU响应中断后,在中断服务程序中对P1.0取反。
(1)计算初值X
设初值为X,则有: (216-X)×2×10-6=1×10-3216-X=500X=65036X化为16进制,即X=FE0CH=1111111000001100B。所以,T0的初值为:
TH0=0FEHTL0=0CH(2)初始化程序设计
对寄存器IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确设置,将计数初值送入定时器中。(3)程序设计
中断服务程序除产生方波外,还要注意将计数初值重新装入定时器中,为下一次中断作准备。参考程序:
ORG0000HRESET:AJMPMAIN;转主程序
ORG000BH;T0的中断入口 AJMPIT0P ;转T0中断处理程序IT0P
ORG0100HMAIN:MOVSP,#60H;设堆栈指针
MOVTMOD,#01H ;设置T0为方式1
ACALLPT0M0 ;调用子程序PT0M0HERE:AJMPHERE ;自身跳转PT0M0:MOVTL0,#0CH ;T0初始化程序,T0赋初值
MOVTH0,#0FEHSETBTR0 ;启动T0SETBET0 ;允许T0中断
SETBEA;CPU开中断
RETITOP:MOVTL0,#0CH;T0中断服务子程序,T0重置初值
MOVTH0,#0FEHCPLP1.0;P1.0的状态取反
RETI查询方式的参考程序:
MOVTMOD,#01H;设置T0为方式1
MOVTH0,#0FEH ;T0置初值 MOVTL0,#0CH SETBTR0;接通T0WAIT:JBCTF0,NXSJMPWAITNX:CPLP1.0MOVTH0,#0FEH ;T0置初值 MOVTL0,#0CHSJMPWAIT例5-2
假设系统时钟为6MHz,编写定时器T0产生1秒定时的程序。(1)T0工作方式的确定定时时间较长,采用哪一种工作方式?由各种工作方式的特性,可计算出:
方式0最长可定时16.384ms;
方式1最长可定时131.072ms;方式2最长可定时512
s。选方式1,每隔100ms中断一次,中断10次为1s。(2)计算计数初值因为:(216-X)×2×10-6=10-1所以:X=15536=3CB0H因此:TH0=3CH,TL0=B0H(3)10次计数的实现采用循环程序法。(4)程序设计参考程序:
ORG0000HRESET:LJMPMAIN ;上电,转主程序入口MAIN
ORG000BH;T0的中断入口
LJMPIT0P ;转T0中断处理程序IT0P
ORG1000HMAIN:MOVSP,#60H ;设堆栈指针
MOVB,#0AH;设循环次数10次
MOVTMOD,#01H;设T0工作在方式1
MOVTL0,#0B0H;给T0设初值
MOVTH0,#3CH SETBTR0 ;启动T0SETBET0 ;允许T0中断SETBEA;CPU开放中断HERE:SJMPHERE;等待中断
ITOP:MOVTL0,#0B0H;T0中断子程序,重装初值
MOVTH0,#3CH; DJNZB,LOOPCLRTR0;1s定时时间到,停止T0工作LOOP:RETI方式2的应用省去程序中重装初值的指令,并可产生相当精确的定时时间。例5-3
当T0(P3.4)引脚上发生负跳变时,从P1.0引脚上输出一个周期为1ms的方波,如图所示。(系统时钟为6MHz)(1)工作方式选择T0为方式1计数,初值0FFFFH,即外部计数输入端T0(P3.4)发生一次负跳变时,T0加1且溢出,溢出标志TF0置“1”,发中断请求。在进入T0中断程序后,把F0标志置“1”,说明T0脚已接收了负跳变信号。T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后,启动T1每500
s产生一次中断,在中断服务程序中对P1.0求反,使P1.0产生周期1ms的方波。(2)计算T1初值设T1的初值为X:则(28-X)×2×10-6=5×10-4X=28-250=6=06H(3)程序设计
ORG0000HRESET:LJMPMAIN;复位入口转主程序
ORG000BH
LJMPIT0P ;转T0中断服务程序
ORG001BHLJMPIT1P;转T1中断服务程序
ORG0100HMAIN:MOVSP,#60HACALLPT0M2 ;调用对T0,T1初始化子程序LOOP:MOVC,F0;T0产生过中断了吗,产生过中断,则F0=1JNCLOOP ;T0没有产生过中断,则跳到
LOOP,等待T0中断
SETBTR1;启动T1SETBET1;允许T1中断HERE:AJMPHERE
PT0M2:MOVTMOD,#26H;初始化,T1为方式2定时,T0为方式1计数
MOVTL0,#0FFH;T0置初值
MOVTH0,#0FFHSETBTR0 ;启动T0SETBET0 ;允许T0中断
MOVTL1,#06H;T1置初值
MOVTH1,#06HCLRF0 ;把T0已发生中断标志F0清0
SETBEA
RETIT0P:CLRTR0;T0中断服务程序,停止T0计数
SETBF0;建立产生中断标志
RETIIT1P:CPLP1.0 ;T1中断服务,P1.0位取反 RETI在T1定时中断服务程序IT1P中,省去了T1中断服务程序中重新装入初值06H的指令。TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0
M0
M1C/GATE
M0
M1C/GATETMODTCON例6-4、设fosc=6MHz,利用单片机内定时/计数器及P1.0口线输出1000个脉冲,脉冲周期为2ms,试编程。
8031P1.0T12ms
T=12×1/fosc=2us选取T0定时;T1计数。
设T0采用中断方式产生周期为2ms方波,T1对该方波计数,当输出至第1000个脉冲时,使TF1置1。在主程序中用查询方法,检测到TF1变1时,关掉T0,停止输出方波。
T0、T1参数的确定:T0模式0、定时:脉宽为脉冲周期的一半所以,X=213-1ms/2us=0001111000001100BTH0=0F0H;TL0=0CHT1模式1、计数:N=1000
则X=65536-1000=64536=0FC18H
(若选模式0也可以,此时X=7192=1C18H)
程序:
ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPTOSORG1000H
MAIN:MOVTMOD,#50H;T0定时,模式0;T1计数,模式1MOVTL0,#0CHMOVTH0,#0F0HMOVTL1,#18HMOVTH1,#0FCH
SETBTR1SETBTR0SETBET0SETBEAWAIT:
JNBTF1,WAIT;查询1000个脉冲计够没有到?
CLREACLRET0ANLTCON,#0FH;停T0、T1SJMP$
TOS:MOVTL0,#0CHMOVTH0,#0F0HCPLP1.0RETIEND例6-5、脉冲参数测量——GATE功能的使用。脉冲高电平(计数)长度值存于21H、20H中,脉冲低电平长度存于23H、22H中。电路连接如下图所示。解:复习GATE的用法:
GATE=0时,TRi=1,即可启动Ti定时/计数
GATE=1时,TRi=1,且=1,才启动定时/计数。8031P3.2P3.31被测信号21a3T0计数T1计数
ORG0000HLJMPMAINORG2000HMAIN:MOVTMOD,#99H;T0、T1均工作
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