07_定时器计数器.ppt

1、1,MCS51的定时/计数器,2,定时器/计数器的应用场合 定时或延时控制、对外部事件的检测、计数等；,3,1计数 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 交通灯控制。 用于实时控制，定时采样、定时启动等。当定时时间与设定值相等，执行规定操作。,4,定时方法概述 软件定时：执行一个循环程序进行时间延迟。定时准确，不需要外加硬件电路，但增加CPU开销。 硬件定时：通过硬件电路实现定时，不占CPU时间，但使用不够方便。 可编程定时器定时：通过对系统

2、时钟脉冲的计数实现定时。计数值通过程序设定，定时准确，使用方便灵活。,5,通用定时/计数器（CTC） 定时/计数器中的核心部件为可预置初值计数器。预置初值后开始计数，直至计数值归0或产生溢出，可申请中断。 计数器有加 1 计数或减1计数两种形式。,6,例：设CTC中为8位加1计数器。按要求选择功能(定时或计数)和初值。 1.要求检测到100个脉冲，发中断请求，通知CPU。 选计数功能，计数初值为156 。 2.要求定时每隔200s时间，发一次中断请求。设内部时钟周期1s 选定时功能，计数初值为56 。,7,51定时/计数器,组成：两个16位的定时器T0和T1，以及他们的工作方式寄存器TMOD和

3、控制寄存器TCON等组成。内部通过总线与CPU相连。 定时器T0和T1各由两个8位特殊功能寄存器TH0、TL0、TH1、TL1构成。 工作方式寄存器TMOD：用于设置定时器的工作模式和工作方式； 控制寄存器TCON：用于启动和停止定时器的计数，并控制定时器的状态； 单片机复位时，两个寄存器的所有位都被清0。,8051定时器内部结构示意,8,51定时/计数器,两种工作模式: (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) 。,8051定时器内部结构示意,9,定时器/计数器的核心：T0,T1 两个定时/计数器具有独立的定时/计数功能 计数器为16位寄存器，加法计数

4、，地址为： T0(TH0,TL0):8CH,8AH T1(TH1,TL1):8DH,8BH,10,计数器的触发源 定时方式,51典型的指令周期（执行一条指令的时间）为一个机器周期。一个机器周期是振荡周期的12倍。定时计数的速率是振荡频率的1/12。 主频为12MHz，机器周期为1us，即在12M晶振下，每1us定时寄存器完成加1操作。,11,计数器的触发源 计数方式,计数脉冲来源？,12,计数器的触发源 计数方式,计数脉冲来源于T0（P3.4）、T1（P3.5）口。当检测到输入引脚的电平由高跳变到低，计数器加1。 采样（S5P2）、加1（S3P1）操作。发生在两个机器周期。需要两个机器周期才能

5、识别一个从“1”到“0”的跳变。,13,计数器的触发源 计数方式,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、低电平至少要分别保持一个机器周期。,14,工作方式控制寄存器TMOD（状态寄存器） 字节地址 89H（不可位寻址）,1）功能选择位C/T =0，定时功能，计数内部机器周期脉冲； =1，计数功能，计数引脚T0(T1)输入的负脉冲。 2）方式选择位M1、M0：4种工作方式：13/16/8位,15,工作方式控制寄存器TMOD（状态寄存器） 字节地址 89H（不可位寻址）,3）门控方式选

6、择位GATE ： =0，非门控方式(内部启动)： TRx=1，启动定时器工作； TRx=0，停止定时器工作。 =1，门控方式(外部启动)：TRx=1且引脚INTx=1才启动。,16,启停与中断控制寄存器TCON 字节地址：88H 位地址：88H-8FH,1）启动控制位TR0、TR1 =0，停止定时器工作 =1，启动定时器工作 例：启动T0：SETBTR0,17,启停与中断控制寄存器TCON 字节地址：88H 位地址：88H-8FH,2）溢出中断标志位TF0、TF1 定时器溢出使TFx=1，引起中断请求，CPU响应Tx中断后，自动清零 TFx。 可用软件检测TFx，必须软件清0。 WAIT：JB

7、C TF0，NEXT；检测T0是否溢出 SJMPWAIT ；未溢出，继续检测 NEXT： ；溢出，TF0清0，处理溢出,18,MCS-51的定时器T0有4种工作方式： 即：方式0，方式1，方式2，方式3。 MCS-51的定时器T1有3种工作方式： 即：方式0，方式1，方式2。,定时器的工作方式,19,定时/计数方式0（13位计数器） 以定时/计数器1为例 TH1全部8位，TL1低5位构成13位定时/计数器。 C/T0时，开关接至振荡12分频输出； C/T1时，开关接通T0（P3.4），当计数脉冲发生负跳变计数器加1。,计数脉冲输入,加1计数器,20,定时/计数方式1（16位计数器） 逻辑结构和

8、方式0完全一样，只是TL是8位计数器。 计数范围165536,21,定时/计数方式2（自动再装入8位计数器） THx，TLx相互独立（x0，1） TLx作为8位计数器，THx是初值寄存器。TLx溢出后，置TFx申请中断，THx的初值重新装入TLx。只需要通过软件设置一次，启动后无限次定时/计数运行。（自动进行下一次）,22,优点： 方式0和方式1用于循环重复定时或计数时，在每次计数器挤满溢出后，计数器复0。若要进行新一轮的计数，就得重新装入计数初值。这样一来不仅造成编程麻烦，而且影响定时精度。而方式2具有初值自动装入的功能，避免了这个缺点，可实现精确的定时。 缺点： 只有8位计数器，定时时间短

9、、计数范围小。其定时时间为： (28-初值)振荡周期12 若晶振频率为12MHz，则最长的定时时间为 (28-0)(1/12)12us=0.256ms,方式2工作过程图 (x=0, 1) 。,定时/计数方式2（自动再装入8位计数器）,23,定时/计数方式3 （T0分成两个8位计数器，T1无效）,将T0分成两个独立的8位计数器。 TL0组成完整的8位定时/计数器；既能定时，又能计数。 占用T0全部控制信号及中断请求标志位（TR0、TF0等） TH0只组成8位定时器（内部脉冲）。只能定时。借用TR1和TF1。P3.5口（T1外部计数脉冲输入口）不能占用。 此时T1可以用于串口波特率发生器。,24,

10、定时器的编程和应用 基本步骤： 工作方式控制字（TMOD）的设置； 计数初值的计算并装入THx、TLx； 中断允许位Etx、EA的设置，使主机开放中断； 启/停位 TRx的设置。,25,定时器初始化 1.功能选择（定时/计数） 2.位数选择（8/13/16位） 3.启动方式选择（内部启动/外部启动） 4.启动控制（启动/停止） 5.恢复初值方式（自动重装/软件重装）,26,计数初值的计算,在方式0下，当计数方式时，计数值范围1-8192 在方式1下，当计数方式时，计数值范围1-65536 在方式2下，当计数方式，计数值范围1-256,定时方式时， 定时时间= (2n-计数初值)机器周期； 机器

11、周期=12晶振周期 计数初值=2n-定时时间/机器周期 计数功能：X= 2n -计数值n：8/13/16 定时功能：X= 2n - t/T t：定时时间、T：机器周期,27,MCS-51定时器的编程 定时器初始化编程：使用定时器工作之前，先写入控制寄存器，确定好定时器工作方式 初始化编程格式：,MOV TMOD，# 方式字；选择方式 MOV THx，#XH；装入Tx时间常数 MOV TLx，#XL (SETB EA) ；开Tx中断 (SETB ETx) SETB TRx ；启动Tx定时器 1. 按实际需要选择定时/计数功能 2. 按时间或计数长度选择方式 3. 计算时间常数,28,溢出处理编程

12、（查询和中断）,1）查询方式：先查询定时器溢出标志，再进行溢出处理。 ；定时器初始化 WAIT：JBC TFx，PT ；检测溢出标志 SJMP WAIT PT：MOVTHx，#XH ；重装时间常数 MOVTLx，#XL ；溢出处理 SJMPWAIT,29,2）中断方式：初始化后执行其他任务，中断服务程序处理溢出。 ORG0000H LJMPMAIN ORG000BH(001BH)；Tx中断入口 LJMPPTS MAIN：；初始化后执行其他程序 PTS：；溢出中断服务程序 MOVTHx，#XH；重装时间常数 MOVTLx，#XL RETI,30,四. 应用举例,例1：由P1.0输出方波信号，周期

13、为2ms，设fosc=12MHz。,解：每隔1ms改变一次P1.0的输出状态。用T0非门控方式1定时。 计算时间常数：X = 216 - t/T = 216 -1000/1 = FC18H,（1）查询方式： START：MOVTMOD， MOVTL0， MOVTH0， SETBTR0 LOOP：JBC，PTF0 SJMPLOOP PTF0： CPLP1.0 CLR MOVTL0， MOVTH0， SJMPLOOP,31,四. 应用举例,例1：由P1.0输出方波信号，周期为2ms，设fosc=12MHz。,解：每隔1ms改变一次P1.0的输出状态。用T0非门控方式1定时。 计算时间常数：X =

14、216 - t/T = 216 -1000/1 = FC18H,（1）查询方式： START：MOVTMOD，#01H MOVTL0，#18H MOVTH0，#FCH SETBTR0 LOOP：JBCTF0，PTF0 SJMPLOOP PTF0： CPLP1.0 CLR TF0 MOVTL0，#18H MOVTH0，#FCH SJMPLOOP,32,（2）中断方式,ORG0000H AJMPMAIN ORG AJMP ORG0100H MAIN：MOVSP，#60H MOVTMOD，#01H MOVTL0，#18H MOVTH0，#FCH SETB SETB SETB HERE：SJMPHER

15、E PT0INT：CPLP1.0 MOVTL0，#18H MOVTH0，#FCH RETI,33,（2）中断方式,ORG0000H AJMPMAIN ORG000BH AJMP PT0INT ORG0100H MAIN:MOVSP,#60H MOVTMOD,#01H MOVTL0,#18H MOVTH0,#0FCH SETBEA SETBET0 SETBTR0 HERE:SJMPHERE PT0INT:CPLP1.0 MOVTL0,#18H MOVTH0,#0FCH RETI,34,例2:P1.7驱动LED亮1秒灭1秒地闪烁，设时钟频率为6MHz。,长定时方法：增加一个软件计数器或一个硬件计数

16、器。,硬件方式： T0定时，T1计数T0的定时跳变信号P1.0的负跳变次数，计满5个跳变为1秒。,START：MOV TMOD，#61H MOV TL1，#0FBH MOV TH1，#0FBH CLR P1.0 SETB TR1 LOOP1：CPL P1.7 LOOP2 ：MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH SETBTR0 LOOP3:JBCTF0，LOOP4 SJMPLOOP3 LOOP4：CPLP1.0 JBCTF1，LOOP1 SJMPLOOP2,35,例3:定时器外部引脚T0(T1)用作外部中断信号输入端。,外部负脉冲引起中断请求，选计数方式，时间常数为FFH。,例4：门控方式测量正脉冲宽度 解： INT1引脚输入被检测信号，记录在正脉冲的时间内包含机器脉冲个数。 1）设脉宽小于65.5ms 等待查询INT0，正脉冲过后，读出TH1TL1。,START：MOV TMOD，#90H MOV TL1，#0H MOV TH1，#0H WAIT1：JBP3.3，WAIT1 SETB TR1 WAIT2 ：JNBP3.3，WAIT2 WAIT3 ： JBP3.3，WAIT3 CLRTR1 MOVR2，TL1 MOVR3，TH1 ,36,2）设脉宽大于65.5ms，中断方式记录TH1T