第四章--定时器.ppt

1、单片机原理与应用技术教学课件,第四章 中断、定时与串口,本讲重点： 中断概念,响应条件,处理原则,中断服务; 定时器/计数器工作方式1,2的用法; 串行通讯的波特率, 4种工作方式.,单片机原理与应用技术教学课件,第二节 单片机的定时/计数器,单片机原理与应用技术教学课件,2个16位定时器/计数器 (52系列有3个16位Timer) 定时器:对片内机器时钟(周期方波)进行计数 计数器:对T0/T1引脚输入的负脉冲进行计数,与Timer工作有关的特殊功能寄存器： TCON 和 TMOD,单片机原理与应用技术教学课件,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,定时器控制寄存器

2、TCON (88H) P.116,TF0/TF1: Timer0/1计数溢出标志位。 =1 计数溢出； =0 计数未满 TF0/TF1标志位可用于申请中断或供CPU查询。 在进入中断服务程序时会自动清零；但在 查询方式时必须软件清零。,TR0/TR1: Timer0/1运行控制位。 =1 启动计数； =0 停止计数,单片机原理与应用技术教学课件,定时器T0/T1 中断申请过程, 在已经开放T0/T1中断允许且已被启动的前提下： T0/T1加满溢出时 TF0/TF1标志位自动置“1” 检测到TCON中TF0/TF1变“1”后,将产生指令： LCALL 000BH/LCALL 001BH 执行中断

3、服务程序 TF0/TF1标志位会自动清“0”,以备下次中断申请。,定时/计数器可按片内机器周期定时，也可对由T0/T1引脚输入一个负脉冲进行加法计数,单片机原理与应用技术教学课件,定时器方式寄存器TMOD (89H),GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,T1,T0,M1,M0：工作方式定义位 ( 定义4 种方式 ):,C/T ：计数器/定时器选择位 = 1 外部事件计数器。对Tx引脚的负脉冲计数； = 0 片内时钟定时器。对机器周期脉冲计数定时,0 0：13位 Timer用它无益,不要记它！ 0 1：16位 Timer经常用到 1 0：可自动重装的 8位 Tim

4、er经常用到 1 1：T0 分为2个8位 Timer；T1 此时不工作 几乎无用,单片机原理与应用技术教学课件,GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,T1,T0,GATE门控位: Timer可由软件与硬件两者控制 GATE = 0 普通用法 Timer的启/停由软件对TRx位写“1”/“0”控制,定时器方式寄存器TMOD（续）,(89H), GATE = 1 门控用法 Timer的启/停由软件对TRx位写“1”/“0” 和在INTx引脚上出现的信号的高/低共同控制,单片机原理与应用技术教学课件,定时器结构与工作方式,工作方式1：16位的定时/计数器,单片机原理与应

5、用技术教学课件, THx/TLx赋初值：THx赋高8位，TLx赋低8位,工作方式1 的编程要点：, TMOD选方式： 写“M1,M0”=01 b 选方式1, 若不用门控位,直接用软件写TRx控制启/停 若使用门控位，先置位TRx，然后由INTx端 的高/低电平来控制其启/停, 若要允许中断，还须先置位ETx、EA等中断 允许控制位，并编写中断服务程序 若不用中断，可查询“计数溢出标志TFx” 的方式工作，但溢出标志TFx须软件清0,单片机原理与应用技术教学课件,定时器(方式1)应用程序举例：,分析：已知fosc = 6MHz 则： （机器周期）1Tm=12Tc=12/6MHz=2S 粗略地说：

6、Tmin 2S 16位定时器最大数值为：216=65536=0FFFFH+1 故选择方式 1 工作可以得到： Tmax = 655362 = 131072S131.072mS,例：若晶振频率为6MHz，计算单片机的最小与最大定时时间：,单片机原理与应用技术教学课件,分析：已知fosc = 6MHz 则： （机器周期）1Tm=12Tc=12/6MHz=2S 100mS2 S = 50000 16位定时器最大数值为： 216 = 65536 (=0FFFFH+1) 故选择方式1工作可以满足要求。,例：要求对T0产生100mS定时进行初始化。 (晶振=6MHz),定时器(方式1)应用程序举例：,计算

7、初值：6553650000=15536=3CB0H,单片机原理与应用技术教学课件,GATE C / T M1 M0 GATE C / T M1 M0,定时器方式 寄存器TMOD,由分析得知：T0选择方式1，初值=3CB0H,X X X X 0 0 0 1,初始化：MOV TMOD，#01H ;选 T0 方式 1 MOV TH0， #3CH ;赋初值高8位 MOV TL0， #0B0H ;赋初值低8位 SETB TR0 ;启动 T0定时 若需要定时器0产生中断还应当写如下语句： SETB ET0 ;开T0中断允许 SETB EA ;开总中断允许 以及相应的中断服务程序。,单片机原理与应用技术教学

8、课件,工作方式2：8 位自动重装的定时/计数器,单片机原理与应用技术教学课件, THx/TLx赋相同初值 在TLx计数达到0FFH 再加“1”时，TL0 将溢出,进位位直接进入“TFx”去申请 中断,同时打开三态门，使THx中的值 自动重装(Copy)进TLx,工作方式 2 的编程：, TMOD寄存器选方式： 写“M1，M0” = 1 0 b 选中方式2, 其他用法与各种方式1完全相同,单片机原理与应用技术教学课件,分析：fosc = 6MHz 1机器周期 = 2 S 1KHz方波周期 = 1 mS 半个方波周期 =500S 500uS2 uS = 250 若选择方式2 工作,8位定时器最大数

9、值为： 28 =256 =0FFH + 1 可以满足要求。 计算初值：256250=6,例:从P1.0 脚输出频率=1KHz方波。 设：晶振=6MHz。利用T1定时中断。,定时器（方式2）应用程序举例：,单片机原理与应用技术教学课件,ORG 0000H AJMP MAIN ORG 001BH ；T1的中断矢量 ；中断服务 RETI ；中断返回 MAIN: MOV TH1， #6 SETB ET1 SETB EA HERE: AJMP HERE ；原地等待中断 END,初始化,；选T1方式2 ；赋重装值 ；赋初值 ；开T1中断 ；开总中断 ；启动T1,CPL P1.0,MOV TMOD，#20H

10、,MOV TL1， #6,SETB TR1,单片机原理与应用技术教学课件,T0： 组织成TL0和TH0两个8位定时/计数器,Timer工作方式 3 几乎无用,T1： 不再是定时/计数器了 T1 的TR1和TF1出借给TH0当控制位使用, 剩下的TH1/TL1寄存器只能当作普通寄存 器用。,单片机原理与应用技术教学课件,Timer工作方式 3 结构：, T0成为双 8位Timer T1不再有Timer功能 TF1，TR1出借给TH0,单片机原理与应用技术教学课件,定时器小结： （2个16位加法计数器）,运行/停止由TRx位控制，(当GATE=1时： 由TRx位和Tx引脚上的信号共同控制),工作方

11、式由TMOD决定; 计数/定时由C/T位决定 工作方式0（13位） 几乎不用 工作方式3（T0拆为双8位） 几乎无用 工作方式1（16位） 经常用到 工作方式2（8位自动重装） 经常用到,从初值按机器周期或外部脉冲递加，溢出位 TFx申请中断；中断允许由ETx位和EA位控制，,定时计数器的初始化,1、初始化的步骤： 1）确定定时器/计数器的工作方式、操作模式、启动控制方式，并利用传送指令将其写入TMOD寄存器。 2）设置定时器/计数器的初值。直接将初值写入TH0、TL0或TH1、TL1中。 3）根据要求考虑是否采用中断方式，直接对IE位赋值。开放中断时，对应位置1；采用程序查询方式时，IE中对

12、应位应清0进行中断屏蔽。,定时计数器的初始化,4）启动定时器/计数器工作。 当GATE设置0时，执行SETB TRi后，启动定时器/计数器； 若GATE设置l时，由外部中断引脚共同控制，只有当INT0/INT1引脚电平为高时，指令以上执行后定时器/计数器方可启动工作。 定时器/计数器一旦启动就按规定的方式定时或计数。,2计数初值的计算,当T0或T1工作于定时器或计数器方式时，不同的工作方式、不同的操作模式其计数初值均不相同。若设最大计数值(溢出值)为M(模），各操作模式下的M值为： 模式0： M=213=8192 模式1： M=216=65536 模式2： M=28=256 模式3： M=28

13、=256定时器T0分成2个独立的8位计数器，所以TH0、TL0的M均为256。,2计数初值的计算,MCS-51的两个定时器均为加1计数器，当加到溢出值时产生溢出，将TF位置l，可发出溢出中断，因此，计数器初值X的计算式为： X=M-计数值（通式） T0或T1工作于定时器与计数器方式时，X的确定方法有别。,1）计数器方式,当T0或T1工作于计数器方式时，计数脉冲由外部引入，它是对外部脉冲进行计数。因此计数值应根据实际要求来确定。计数初值可采用通式计算，即： X=M-计数值 【举例】：在方式1时，每接收100个外部事件，要求产生一个中断，确定计数初值。 X=M-计数值=65536-100=6543

14、6=FF9CH,THi=FFH TLi=9CH,定时器初值计算公式：,当T0或T1工作于定时器方式时，由于是对机器周期进行计数，故计数值应为定时时间对应的机器周期个数。为此，应首先将定时时间转换为所需要记录的机器周期个数（计数值）。其转换公式为： 机器周期个数（计数值）= Tc / Tp 式中 Tc定时时间；Tp机器周期，Tp=12/ fosc ；fosc为机器时钟（震荡器）的振荡频率。 故计数初值的计算公式为： X=M-计数值=M- Tc / Tp =M-(TCfosc)12。,【举例】：请计算定时50ms所需要的定时初值。 fosc=12MHz 1）确定模式：选择模式1 ； 2）计算定时初

15、值。,X=65536-50ms/1=65536-50000 =15536 =3CB0H,即： THi=3CH;TLi=B0H,定时器方式1应用举例,例1：用T1产生一个50Hz的对称方波，由P1.l输出，采用用程序查询方式，fosc=12MHz。,TMOD 0001 0000,【解】：首先确定工作方式、工作模式和定时初值。 1）选定时方式（C/T=0）； 2）模式1（M2 M1=01) ，,3）方波周期T=l/50=O.02s=20ms，用T1定时10ms，,计数初值为：X1=216-1010-31210612= 65536-10000=55536=D8F0H； 即TH1=D8H,TL1=F0

16、H。,源程序如下（查询方式）：,ORG 0000h LJMP T1BUS ORG 0030h T1BUS: ；T1模式1，定时 LOOP：MOV TH1，#0D8H ；T1计数初值 MOV TL1，#0F0H ；启动T1 LOOP1: JNB TF1，LOOP1 ；T1没有溢出等待 ；清溢出标志位 CPL P1.1 ；P1.l取反输出 SJMP LOOP ；循环,MOV TMOD，#10H,SETB TRl,CLR TF1,利用中断方式编程,ORG 0000h LJMP T1MIN ORG 001Bh LJMP LOOP ORG 0030h T1MIN: MOV TMOD，#10H ；T1模式

17、1，定时 MOV TH1，#0D8H ；T1计数初值 MOV TL1，#0F0H SETB EA ；CPU、T1开中断 SETB ET1 SETB TRl ；启动T1 T1MIN2: NOP LJMP T1MIN2 ORG 0100h LOOP：MOV TH1，#0D8H ；T1计数初值 MOV TL1，#0F0H CPL P1.1 ；P1.l取反输出 RETI,定时器门控位GATE的应用,例： 利用T0门控位测引脚上出现的正脉冲宽度，将所测得的高8位值存入片内7lH，低8位值存入片内70H单元中。已知fosc=12MHz。,GATE=0时，只要TR=1便启动定时器开始计数。 如果GATE=1

18、时, TR=1电路是否计数取决于/INT0： /INTE0=1 时开始计数；/INTE0=0,电路不计数。,解题步骤： 将外部脉冲接到P3.2上，使用T0且C/T=0； 计数器TH0、TL0原始初值为00H,且设为模式1(16位),GATE设为1 ； 在/INT0=0时启动T0计数器（TR0=1); 当/INT0=1时，定时器T0开始计数； 当/INT0=0时计数停止，此时TH0、TL0中的计数值就是与脉冲宽度相对应得数据。,测试程序如下(仍用查询方式),ORG 0000H LJMP T0MIN ORG 0030h T0MIN: MOV TMOD，#09H ；T0定时，模式1， ；GATE=l

19、 MOV TL0， #00H ；T0从0000H开始计数 MOV TH0，#00H MOV R0， #70H SETB TR0 ；P3.2变低，准备启动T0 LOOP1: JNB P3.2，LOOP1 ；等待P3.2变高，启动计数 LOOP2: JB P3.2，LOOP2 ；等待P3.2再次变低 CLR TR0 ；停止计数 MOV R0，TL0 ；存入计数值 INC R0 MOV R0，TH0 : :,这种方案的最大被测脉冲宽度为65535s ，由于靠软件启动和停止计数器，测量的数值有一定的误差，其最大误差与采用的指令有关。上述程序被测的脉冲宽度t的计算式为： t=12Nfosc =N s 式

20、中 N为定时器中的计数值，等于7lH 70H单元中的数值。,试编写由Pl.0输出一个周期为2分钟的方波信号的程序。已知fosc=12MHz。,解：此例要求P1.0输出的方波信号的周期较长，用一个定时器无法实现。解决的办法可采用定时器加软件计数的方法,方法：将T1设置为定时器方式，定时时间为10ms（即10ms中断一次由CPU自动调用一次中断服务程序），工作于模式1；再利用T1的中断服务程序作为软件计数器；共同实现一分钟的定时。 整个程序由两部分组成，即由主程序和T1的中断服务程序。 主程序包括初始化程序和Pl.0输出操作程序 中断服务程序包括毫秒（ms）、秒（s）、分（min）的定时等。,编写T1的中断服务程序时，应首先将T1初始化，并安排好中断服务程序中所用到的内部RAM中地址单元。 T1计数初值： X=216-1010-31210612=55536=D8FOH。 中断服务程序所用到的地址单元安排如下： 40H单元作ms的单元，计数值为1s10ms=100次； 4lH单元作s的计数单元，计数值为1min1s=60次； 29H单元的D7位(位地址为4FH)作1分计时到的标志位，即标志用4FH,主程序： ORG 000