第6章单片机原理

1、第6章 单片机的定时器/计数器,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.1.1 定时/计数器的基本原理 6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,第6章单片机的定时器/计数器,纯软件定时/计数方法： 定时空循环预定周次，等待预定时间 计数读取I/O口电平，统计变化次数,基本思路：由CPU统计状态变化次数，待预定结果出现后结束统计。,delay(unsigned int time ) unsi

2、gned int j = 0; for(;time0;time-) for(j=0;j125;j+); ,存在问题：占用过多CPU机时,第6章单片机的定时器/计数器,单片机软硬件联合定时/计数方法：,定时器的本质是计数器(对时钟脉冲计数)，计数器则是对外来脉冲计数.,第6章单片机的定时器/计数器,计数器溢出空间 = 计数器最大空间 - 计数初值,定时时间t = (计数器最大空间 - 计数初值)机器周期 =(2n-a)12/fosc (s),基本工作原理：,t与n、a、fosc三个因素有关,(12分频 = 1个机器周期1个计数脉冲),第6章单片机的定时器/计数器,逻辑开关： = 0定时器方式，

3、= 1计数器方式,查询 /中断,第6章单片机的定时器/计数器,定数计数值 N = (计数器最大空间 - 计数初值) = (2 n a ),N与n、a两个因素有关,查询 /中断,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.1.1 定时/计数器的基本原理 6.1.2 定时/计数器的结构 6.2 定时器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,第6章单片机的定时器/计数器,51单片机定时/计数器的结构,第6章单片机的定时器/计数器,2个16位计数器T0 (TH0、TL0)和T1 (TH1、TL1)加1计数器 2个8位控制寄存器TCON和TMOD管理计数器的运行,2个外部

4、引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)接入外部脉冲,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,第6章单片机的定时器/计数器,定时/计数器的控制关系（以T1为例）,门控位 GATE=0允许TR1启动计数器 GATE=1允许INT1启动计数器,启动控制位 TR1=1启动计数器 TR1=0停止计数器,外部中断1 参与定时器的启停管理,中断请求标志位 TF1=1请求中断 TR1=0没有中断,T1,第6章单片机的定时器/计数器,fosc,TCON,TMOD,查询 /中断,注意，系统上电默认值为TCON = 0，则

5、默认状态应为：,TR0和TR1均为关闭状态、电平触发方式、没有0 # 3#中断请求,第6章单片机的定时器/计数器,GATE,C/T,M1,M0,GATE,C/T,M1,M0,D7,D5,D4,D3,D2,D1,D0,TMOD,D6,（89H）,T1,T0,T1方式选择位 00-方式0 01-方式1 10-方式2,第6章单片机的定时器/计数器,第6章单片机的定时器/计数器,T0有4种工作方式，T1有3种工作方式，每种工作方式都有定时和计数2种方式，故共有14种组合关系。,注意：TMOD只能以字节方式进行初始化,例如，设置T0为定时方式1，允许TR0启动； T1为计数方式0，允许INT1启动。,则

6、 TMOD = 1100 0001B =0 xc1,又如，系统上电默认值为TMOD = 0，则默认状态应为：,T0和TI均为定时方式0，允许TR0、TR1启动。,第6章单片机的定时器/计数器,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,第6章单片机的定时器/计数器,第6章单片机的定时器/计数器,T0,注意： T1只有3种工作方式（T0的方式3中占用了T1的部分资源）。,T1,学习顺序：方式1方式2 方式0 方式3,(1) 方式1,定时时间：t = (216- a)12/fosc (s),使用16位定时/计

7、数器（n=16，THx+TLx）,（M0 M1为01组合时）,第6章单片机的定时器/计数器,定时范围为165,536 s（65ms）。,最大定时时间（a=0，fosc =12MHz）：t = 216(s) = 65536 (s),计数初值：a = 216- tfosc/12,最大计数值：N = 65536 (脉冲),第6章单片机的定时器/计数器,定数计数值： N = (216 a ),由于检测一个负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期，最高计数频率= 。,计数方式,当fosc=12MHz时，外部脉冲的最大允许频率为0.5MHz 。,fosc,查询 /中断,实例1 设单片机的fosc=12MH

8、z，采用T1定时方式1在P2.0脚上输出周期为2ms的方波。,虚拟示波器,第6章单片机的定时器/计数器,分析：周期为2ms的方波由2个半周期为1ms的正负脉冲组成,方波输出原理：定时1ms后将端口输出电平取反。,TH1 = 0 xfc TL1 = 0 x18,1ms定时的计数初值应为： a = 216 t* fos / 12 = 216 1000* 12/ 12 = 64536 = 0 xfc18,注意：需要不断重装计数初值。,第6章单片机的定时器/计数器,查询 / 中断,（1）查询方式 #include sbit P2_0 = P20; main () TMOD = 0 x10; /设置T1

9、定时方式1(0001 0000B) TR1=1; /启动T0 for(;) TH1 = 0 xfc; /装载计数初值 TL1 = 0 x18; do while(!TF1); /等待TF1溢出 P2_0 =!P2_0; /定时时间到P2.0反相 TF1 = 0; /TF1标志清0 ,T0,第6章单片机的定时器/计数器,实例1仿真运行效果,第6章单片机的定时器/计数器,（2）中断方式 #include sbit P2_0=P20; timer0 () interrupt 3 /T1中断函数 P2_0 = !P2_0; /P2.0取反 TH1 = 0 xfc; /装载计数初值 TL1 = 0 x1

10、8; main () TMOD = 0 x10; /T1定时方式1 TH1 = 0 xfc; /装载计数初值 TL1 = 0 x18; EA=1; /开总中断 ET1=1; /开T1中断 TR1=1; /启动T1 while(1); ,注意：中断响应后系统可自动将TFx标志位清0,第6章单片机的定时器/计数器,小结：使用定时/计数器的步骤,强调：TMOD的设置只能以字节形式给出,T0,（1）设置TMOD确定定时/计数器的工作状态,使用T0还是T1? 采用定时模式还是计数模式？ 采用工作方式0、方式1、方式2、方式3？,第6章单片机的定时器/计数器,（2）计算计数初值产生期望的定时/定数间隔,定

11、时计数初值 a = 216- tfosc/12 （t 65536 s, fosc=12MHz时）,THx = a / 256 TLx = a / % 256,装载计数初值:,第6章单片机的定时器/计数器,定数计数初值 a = 216- N （N65536, 脉冲频率0.5MHz，fosc=12MHz时）,3）确定采用何种方式处理溢出结果,若是查询方式采用条件判断语句,若是中断方式中断初始化设置和中断服务程序：,do while (!TFx) ; / x=0或1 ,第6章单片机的定时器/计数器,ETx =1； /开定时x中断，x=0或1 EA = 1； /开总中断 tx_srv () inter

12、rupt n /n=1或3 ,4）启动定时器： TR0 = 1 或 TR1= 1,5）进行定时或计数结束后的其它工作,6）为下次定时/计数做准备（清TFx标志+重装载计数初值） 若是中断方式，则无需软件清TFx标志位； 若是查询方式，需要软件清除TFx标志位。,第6章单片机的定时器/计数器,采用8位计数器，TLx 可自动重装载计数初值（TLx溢出后, THxTLx）； 没有装载计数初值的延误，方式2定时精度相对较高； 延时时间 t = (28-a)12/fosc (微秒) 12MHz时的最大定时量为256s；,(2) 方式2,第6章单片机的定时器/计数器,查询 /中断,fosc,（1）查询方式

13、 #include sbit P2_0 = P20; main() TMOD = 0 x02; TH0= TL0 = 0 x06; TR0=1; for(;) do while(!TF0); P2_0 =!P2_0; TF0 = 0; ,（2）中断方式 #include sbit P2_0=P20; timer0 () interrupt 1 P2_0 = !P2_0; main() TMOD = 0 x02; TH0 = TL0 = 0 x06; EA= ET0 = 1; TR0=1; while(1); ,实例2 采用T0定时方式2在P2.0口输出周期为0.5ms的方波(设fosc=12M

14、Hz)。,分析：计数初值TL0= (256-250)*12/12)%256 = 0 x06，TMOD = 0 x02,第6章单片机的定时器/计数器,实例2仿真运行效果,第6章单片机的定时器/计数器,第6章单片机的定时器/计数器,实例3 改进 “计数显示器” 的按键查询检测法，改用T0计数方式2 + 中断法实现原有功能。,【解】电路改造：按键由P3.7改为P3.4（T0）接入。,第6章单片机的定时器/计数器,分析：T0计数方式2的初始化；定数计数N=1时的初值计算；T0中断初始化。 T0计数方式2：TMOD = 0000 0110B = 0 x06 计数初值： a = 2 8 1 = 255 =

15、 0 xff T0中断初始化：ET0 = EA = 1,第6章单片机的定时器/计数器,实例3参考程序,第6章单片机的定时器/计数器,实例3运行效果,(3)工作方式0 使用13位的定时/计数器（THx7-0+TLx4-0）,定时时间 t = (213 - a)12/fosc (s),计数初值 a = 213 - tfosc/12,12MHz时的最大定时量t=213s = 8.192ms,第6章单片机的定时器/计数器,解：计数初值a=213-500012/12=3192= 1100 0111 1000B,实例4 计算T0方式0定时5ms的计数初值a（设fosc=12MHz）,由于方式0的TL0高3

16、位未用（一般填0） ，因此 a= 0110 0011 0001 1000 = 6318H,即，TH0 = 0 x63; TL0 = 0 x18;,第6章单片机的定时器/计数器,第6章单片机的定时器/计数器,除计数器位数不同外，方式0与方式1的逻辑结构并无差异。 方式0采用13位计数器是为了与早期产品MCS-48单片机兼容。 方式0的初值计算比较麻烦，一般采用方式1替代。,方式0,方式1,查询/中断,查询/中断,fosc,fosc,（4）方式3（仅有T0）,通常设定为定时方式2（串行通信的波特率发生器）,第6章单片机的定时器/计数器,TH0+TF1+TR1组成的8位定时器（方式2但无重装载功能）

17、 TL0+TF0+TR0组成的8位定时/计数器（方式2但无重装载功能） T1组成的无中断标志位的定时/计数器（方式0方式2） 特点：方式3下T0可有2个具有查询/中断功能的8位定时器 外加1个没有查询/中断功能的T1定时/计数器,查询 /中断,查询 /中断,fosc,fosc,6.1 定时/计数器的结构与工作原理 6.2 定时器/计数器的控制 6.3 定时/计数器的工作方式 6.4 定时/计数器的编程和应用,第6章单片机的定时器/计数器,应用： 定时器用于定时控制，或作为分频器发生各种不同频率的方波； 计数器用于外部脉冲统计或外部中断源扩充； 复杂应用需要将定时与计数结合起来。,第6章单片机的

18、定时器/计数器,实例5 由P3.4口输入一个低频窄脉冲信号。当该信号出现负跳变时，由P3.0口输出宽度为500s的同步脉冲，如此往复。要求据此设计一个波形展宽程序（fosc= 6MHz）。,第6章单片机的定时器/计数器,500s,500s,1）将T0设置为1次计数方式2，初值设为0 xff。这样P3.4一旦发生负跳变T0就会产生溢出； 2）查询TF0标志位。当TF0=1时将T0设置为500s定时方式2，初值a为0 x06(=256-5006/12），同时使P3.0输出低电平； 3）查询TF0标志位。待T0再次溢出后使P3.0输出高电平，然后将T0设置为1次计数方式2，如此往复进行。,分析：可以

19、采取如下做法：,第6章单片机的定时器/计数器,T0,实例5参考程序,第6章单片机的定时器/计数器,实例5仿真运行效果,第6章单片机的定时器/计数器,P3.0,P3.4,实例6 采用10MHz晶振，在P2.0脚上输出周期为2.5s，高电平占空比为20%的脉冲信号。,分析：10兆晶振，方式1最大定时为54.613ms； 定时中断与软件计数联合法：利用定时中断进行中断次数统计； 若取10ms产生定时，则2.5s =250次中断之和； 则0.5ms（20%占空比）相当于50次中断之和。,a = 216-1000012/10=0 xd120,第6章单片机的定时器/计数器,实例6参考程序,第6章单片机的定

20、时器/计数器,实例6仿真运行效果,第6章单片机的定时器/计数器,实例7 采用定时中断控制流水灯，实现每秒1位，自上而下循环功能（fosc=12MHz）。,第6章单片机的定时器/计数器,分析：可以利用20次50ms的定时中断方案，计数初值为：,a = 65536-5000012/12 = 0 x3cb0,第6章单片机的定时器/计数器,问题：中断函数内任务过多，不利于实时控制。,新方案：中断函数中仅做中断次数统计和计数初值重入，控制操作改在主函数中进行。,仿照实例6做法，可以采用如下中断函数：,第6章单片机的定时器/计数器,实例7参考程序,实例7运行效果,第6章单片机的定时器/计数器,实例8 测量

21、从P3.2（INT0）输入的正脉冲的宽度,测量结果以BCD码形式存放在片内RAM 40H开始的单元处（设40H地址存放个位,系统时钟为12MHz，被测脉冲信号周期不超过100ms) 。,第6章单片机的定时器/计数器,分析：GATE=TR0=1时允许INT0的脉冲控制定时器的启停，则根据T0先启动、再关闭后的计数值可算出被测脉冲宽度。,实例8参考程序,第6章单片机的定时器/计数器,T0,第6章单片机的定时器/计数器,实例8电路,脉冲设置(100ms),第6章单片机的定时器/计数器,在Proteus软件中实现C51源码级调试的方法： 形成OMF (absolute objectmodule format files，绝对目标文件) 格式文件。,omf文件加载,第6章单片机的定时器/计数器,启动调试,omf文件窗口,第6章单片机的定时器/计数器,片内RAM窗口,实例8的运行结果,第6章单片机的定时器/计数器,结果：计数值为50000脉冲脉宽值为50ms。,实例8的运行结果,第6章单片机的定时器/计数器,视频,实例8小结 1、测量未知脉冲宽度的方法利用INTx引脚接入待测脉冲设置Tx定时方式 THx和TLx清零利用查询语句辅助计时用Tx计数值计算脉宽值； 2、C51中进行存储器操作的方法定义指针变量并赋地址值按指针变量