第6章定时计数器.ppt

1、第6章 MCS-51单片机的定时/计数器,6.1 定时器的定时与计数功能 6.2 定时器的有关寄存器 6.3 定时器的4种工作方式 6.4 定时器的综合应用,6.1 MCS-51定时/计数器的定时与计数功能,实现定时一般有三种方法： l 利用软件实现（延时程序）; 优点：简单，控制方便；缺点：CPU效率低。 2硬件实现，专门设计一个单稳态定时器; 优点：CPU效率高；缺点：修改参数麻烦。 3 利用计数器实现,溢出,8位,256us,1us,计算机一般利用第三种方法实现定时/计数,一、定时/计数器的原理 定时器一般指硬件定时器，实质是计数器，脉冲每出现一次下降沿 ，计数寄存器数值将自动加1。 计

2、数的脉冲如果来源于单片机内部的晶振（时钟电路）,由于其周期极为准确，这时称为定时器。计数的脉冲如果来源于单片机外部的引脚，由于其周期一般不准确，这时称为计数器。,8031（8051、8751） 有2个可独立控制的16位定时/计数器：T0、T1，可用软件控制。,6.1 MCS-51定时/计数器的定时与计数功能,定时器: 对机器周期计数， 每来一个机器周期，计数器内容（值）自动加1 ;计数器：对外来脉冲进行计数， T0、T1引脚上从高电平到低电平跳变时，计数器内容自动加1,T1,片外计数器,定时器,二、定时/计数器的组成,结构框图,单片机 8031,1、定时器T0由TH0（84H）和TL0（8AH

3、）计数器构成; 2、定时器T1由TH1（8DH）和TL1（8BH）计数器构成; 具有两种工作模式（计数器模式和定时器模式）、4种工作方式（方式0、方式1、方式2、方式3），其控制字均在相应的特殊功能寄存器中（TMOD：定时/计数器方式控制寄存器;TCON：定时/计数器控制寄存器），通过对特殊功能寄存器的编程，用户可以很方便地选择适当的工作模式和工作方式。,6.2 定时/计数器的有关寄存器 一、TMOD定时/计数器方式寄存器（89H） 用于控制和确定T0、T1的工作模式和工作方式,1） C/T：工作模式选择位 =0，定时器模式，对内部机器周期（脉冲）进行计数；计数频率为晶振频率的1/12。 =1

4、，计数器模式，对来自T0(P3.4)或T1(P3.5)引脚上的外部负脉冲计数。最高计数频率为晶振频率的1/24。 2） M1、M0：工作方式选择位，参看P102,表6.1,二、TCON定时/计数器控制寄存器（88H） 用于控制T0、T1的操作及其中断，位地址为：88H8FH，格式如下：,3）GATE：门控方式选择位 ，用于确定对应的外部中断请求引脚INT0(或INT1)是否参与T0（或T1）的操作控制。 GATE=0时，定时/计数器T0(T1)的运行不受外部中断请求引脚INT0(INT1)的控制，只要控制寄存器TCON中的TR0（TR1)位置“1”，T0(T1)就开始计数。 GATE=1时，只

5、有INT0(INT1)引脚为高电平且TR0(TR1)置“1”，T0(T1)才允许计数，这时可用于测量INT0(INT1)引脚上出现的正脉冲宽度。 确定定时/计数器工作方式指令： MOV TMOD，#方式字 例：设T0用方式2，非门控定时；T1用方式1，门控计数。 MOV TMOD，#0D2H ; 11010010 B,TFx：定时/计数器溢出标志，当定时/计数器溢出时，硬件电路置TFx为 “1”，响应中断时硬件自动复位TRx。 TRx：定时/计数器运行控制位， “1”：启动计数； “0”：停止计数。,6.3 定时/计数器的4种工作方式,由TMOD中的方式选择位M1、M0来选择T0、T1的工作方

6、式 一、 方式0：M1M0=00 13位定时/计数器。 THx 8位和TLx低5位组成13位加1计数器，此种方式与MCS48系列兼容，如果不是为了兼容的目的，一般不用方式0。方式0的全部功能方式1都可以代替。最大计数脉冲个数：18192(213)，最长定时时间(晶振12MHz ，T=1s)：1 s 8192T= 8.192ms,通过上面的分析，我们回过头来看定时/计数器的工作原理。参看P100，图6.1。,高8位,低5位,二、 方式1:M1M0=01,16位定时/计数器。 THx8位和TLx8位组成16位加1计数器 最大计数脉冲个数：165536(216)，最长定时时间(晶振12MHz T=1

7、s)：1s 65536T= 65.54ms,非门控方式：当GATE0, 控制权由 TRx 决定 TRx1 计数开始 TRx 0 计数停止,门控方式：当GATE1、TRx1 控制权由 INTx 决定 INTx1 计数开始 INTx 0 计数停止,启动计数方式：,三、 方式2：M1M0=10,自动重装常数的8位定时/计数器。TLx作为8位加1计数器，THx作为8位重装初值寄存器。 用于需要重复定时和计数的场合。 最大计数值：256 (28),最大定时时间(晶振12MHz时 T=1s)： 256s。,四、方式3：M1M0=11,T0：分成2个独立的8位定时/计数器，TL0为定时/计数器，TH0为定时

8、器。 TL0占用T0的控制位和引脚信号：C/ T、TR0、GATE、T0引脚、T0的中断源 TH0占用T1的控制位：TR1、TF1和T1的中断源。 T1：停止工作,当T0工作于方式3时，T1只能用作方式0、方式1和方式2，由C/T切换定时和计数工作模式，设置好工作方式时便自动开始运行，要停止运行时，只需设T1工作于方式3即可。,6.4 MCS-51定时/计数器的综合应用,计数初值的计算 1、计数器模式：设n为计数器位数，需计数的次数为m，则 计数初值X= 2n m ， 十进制数 2、定时器模式：设t为定时时间（s），T为机器周期（s），n为定时器位数，系统晶振频率为fosc ,则 计数初值X=

9、 2n - t/T= 2n -fosct/12 ， 十进制数 例1：设T0以方式0工作，在外界发生100次事件时产生中断请求，求计数初值。 解：n=13(TL0高3位未用）则 计数初值X= 213 - 100= 8092=1F9CH=1111110011100B 高8位为11111100B=FCH，低5位为11100B=1CH,即 (TH0)=FCH (TL0)=1CH 例2：设T1以方式1工作，系统晶振频率fosc为12MHZ，要求定时时间为10ms，求计数初值。 解：n=16 计数初值X= 2n - fosct/12= 216 121061010-3/12=55536=D8F0H，即 （T

10、H1)=D8H (TL1)=F0H,定时器初始化编程：使用定时器工作之前，先计算出计数初值并写入控制寄存器，确定好定时器工作方式。,编程初始化格式： MOV TMOD，# 方式字 ；选择方式 MOV THx， #XH ；装入Tx计数初值 MOV TLx， #XL SETB EA ；开Tx中断 SETB ETx SETB TRx ；启动Tx定时器。,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，即形成方波，用T0非门控方式1定时。 计算计数初值：X = 216 - t/T = 216 -110-312106/12= 65536-1

11、000 = 64536 = FC18H，则(TH0)=0FCH，(TL0)=18H，(TMOD)=01H 程序如下：,ORG0000H AJMPMAIN ORG000BH ；T0中断程序入口地址 AJMPPT0INT ；跳到中断服务程序 ORG0030H MAIN：MOV TMOD，#01H ；中断方式 MOVTL0，#18H ；计数初值 MOVTH0，#0FCH SETBEA ；开放总中断 SETBET0 ；开放T0中断 SETBTR0 ；启动定时器 HERE：SJMPHERE ；等待中断，相当于执行其它任务 PT0INT：MOVTL0，#18H ;中断服务程序，置初值 MOVTH0，#0F

12、CH CPLP1.0 ；取反，产生方波 RETI ；中断返回,P1.0,例2： P1.7驱动LED亮1秒灭1秒地闪烁，设时钟频率为12MHz。 解：设T1为定时器，工作于方式1,定时50ms，R7为软计数器，记录中断次数，计满20个中断为1秒。,ORG0000H AJMPMAIN ORG001BH AJMPPT1INT ORG0030H MAIN：MOV R7,#00H MOV TMOD，#10H MOV TL1， #0B0H MOV TH1， #3CH SETB EA SETB ET1 SETB TR1 HERE： SJMP HERE ORG 0100H PT1INT: MOV TL1，#0

13、B0H MOV TH1，#3CH INC R7 CJNE R7, #20, PEND MOV R7, #00H CPL P1.7 PEND: RETI,用定时/计数器来实现定时，主要考虑定时器的最大定时时间是否大于或等于要求的定时时间。若不满足，则要另外设置一个软计数器，对定时器基本定时的次数进行累计。,确定基本定时时间的原则： 基本定时时间尽量长且必须与要求的定时时间成整数倍关系。,各种方式下的最大定时 时间见P109.,例3：定时器外部引脚T0(T1)用作外部中断信号输入端。解：外部负脉冲引起中断请求，选计数方式，T0工作于方式2，计数初值为FFH。程序如下：,ORG 0000H AJMP

14、 MAIN ORG 000BH ；T0中断程序入口地址 AJMP PT0INT ；跳到中断服务程序 ORG0030H MAIN：MOV TMOD, # 06 H MOV TL0，# FF H MOV TH0， # FF H SETBET0 SETBEA SETBTR0 HERE：SJMP HERE ORG 0100H PT0INT: RETI,T0 P3.4,例4：门控方式测量正脉冲宽度(当GATE=1时,计数器受TRx和INTx同时控制)。 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周期脉冲个数。设脉宽小于65.5ms 等待查询INT1，正脉冲过后，读出TH1、TL1。,O

15、RG 2000H START：MOV TMOD，#90H MOV TL1，#00H MOV TH1，#00H WAIT1：JNB P3.3，WAIT1 SETB TR1 WAIT2 ： JB P3.3, WAIT2 CLRTR1 MOVR2，TL1 MOVR3，TH1 ,例5、应用T0产生1ms的定时，并使P1.0输出占空比为1：1，周期为2ms的方波。设fosc为6MHZ，并假定CPU不作其它工作。,解：方法一、采用查询的方式 1、确定计数初值（方式0） 计数初值X=213-6106110-3/12=7692=1E0CH=1111000001100B 则计数初值应为：(TH0)=0F0H ,

16、 (TL0)=0CH 设置TMOD：,2、设计程序,ORG 2000H (MOV TMOD, #00H） SETB TR0 LOOP: MOV TH0, #0F0H MOV TL0, #0CH LOOP1: JNB TF0, LOOP1 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP,方法二、采用中断方式,程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG 0030H MAIN: MOV SP, #60H SETB EA SETB ET0 MOV TMOD, #00H SETB TR0 MOV TH0, #0F0H MOV TL0, #0C

17、H SJMP $,中断服务程序： ORG 0100H IT0P: MOV TH0, #0F0H MOV TL0, #0CH CPL P1.0 RETI,例6、用T1工作方式1产生25HZ的方波，由P1.0输出，fosc为12MHZ， 假定CPU不作其它工作。,例7、设T0以方式0工作，定时5ms产生中断请求；T1以方式2工作，每出现10次外界事件即产生中断请求，已知fosc为12MHZ，试设计其初始化程序。,例8、利用定时器T0产生一个5KHZ的方波，由P1.0输出，系统fosc 为12MHZ，要求以中断方式工作。,例9、定时器T1用于对外部脉冲计数，方式0工作，每计数1000个 脉冲将片内3

18、0H单元内容加1并调用子程序PRG，CPU采用查询 方式控制。,例6： 解：可采用查询的方式来实现 1、计算计数初值 定时时间t=1/(252)s=20ms 计数初值X=216-121062010-3/12=45536=0B1E01H 则计数初值应为：(TH0)=0B1H , (TL0)=0E0H 2、设置TMOD:,3、程序清单如下：,ORG 2000H MOV TMOD, #01H SETB TR0 LOOP：MOV TH0, #0B1H MOV TL0, #0E0H LOOP1:JNB TF0, LOOP1 CLR TF0 CPL P1.0 SJMP LOOP END,例7：解：采用中断

19、方式来实现 1、计算计数初值 T0：定时时间t=5ms，方式0，则计数初值 X=213-12106510-3/12=3192=0C78H=0110001111000B 即计数初值应为：(TH0)=63H , (TL0)=18H T1：计数模式，方式2，计数次数10，则计数初值X=28-10=246=F6H 即计数初值应为：(TH1)=0F6H , (TL1)=0F6H 2、设置TMOD:,3、程序清单如下：,MOV TMOD, #60H MOV TL0, #18H MOV TH0, #63H MOV TH1, #0F6H MOV TL0, #0F6H SETB EA SETB ET0,ORG

20、0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG 001BH AJMP IT1P ORG 0030H MAIN：MOV SP, #60H,SETB ET1 SETB TR0 SETB TR1 SJMP $ ORG 0100H IT0P: RETI ORG 1000H IT1P: RETI,例8： 解：采用中断方式实现 1、计算计数初值 定时时间t=1/(51032)s=100 s ，采用方式2，则计数初值 X=28-1210610010-6/12=156=9CH 则计数初值应为：(TH0)=9CH , (TL0)=9CH 2、设置TMOD:,3、程序清单如下：,O

21、RG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0030H MAIN: MOV TMOD, #02H MOV TH0, #9CH MOV TL0, #9CH SETB EA SETB ET0 SETB TR0 SJMP $,ORG 1000H T0INT: CPL P1.0 RETI END,例9： 解：采用查询方式实现 1、计算计数初值 X=213-1000=7192=1C18H=1110000011000B 则计数初值应为：(TH1)=0E0H , (TL1)=18H 2、设置TMOD:,3、程序清单如下：,ORG 0500H MOV 30H, #0

22、0H MOV TMOD, #40H MOV TH1, #0E0H MOV TL1, #18H SETB TR1 LOOP: JNB TF1, LOOP CLR TF1 MOV TH1, #0E0H MOV TL1, #18H INC 30H,LCALL PRG SJMP LOOP END,例10、分析下列程序，说明程序功能，设fosc为6MHZ。,ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ORG 000BH AJMP IT0P ORG 001BH AJMP IT1P ORG 0100H MAIN: MOV SP, #60H ACALL PT0M2 LOOP: MOV C, P1.1

23、 JNC LOOP SETB TR1 SETB ET1 HERE: AJMP HERE PT0M2: MOV TMOD, #16H MOV TL0, #0FFH MOV TH0, #0FFH,SETB TR0 SETB ET0 MOV TL1, #0CH MOV TH1, #0FEH CLR P1.1 SETB EA RET IT0P: CLR TR0 SETB P1.1 RETI IT1P: MOV TL1, #0CH MOV TH1, #0FEH CPL P1.0 RETI,程序功能： 该程序把T0脚作为外部中断请求信号，在T0脚发生负跳变时，向CPU请求中断，使P1.0产生周期为2ms的

24、方波。,例11、利用定时/计数器实现较长时间的定时。设P1.7端接有一个发光二极管，要求利用定时控制，使发光二极管LED亮1秒灭1秒，周而复始。设晶振频率fosc为6MHZ（最长定时时间为131.072ms）,P1.7 P1.0 T1 8031,1,LED,+5V,1,100ms,100ms,T1引脚上的计数脉冲信号,在P1.0脚产生周期为200ms的方波，再利用方波的下降沿作为T1的外部计数脉冲，计数5次，就能完成1s的定时。,采用查询方式编程，程序如下：,ORG 0100H MAIN: CLR P1.7 SETB P1.0 MOV TMOD, #61H MOV TH1, #0FBH MOV

25、 TL1, #0FBH SETB TR1 LOOP1:CPL P1.7 SETB TR0 1OOP2:MOV TH0, #3CH MOV TL0, #0B0H LOOP3:JBC TF0, LOOP4 SJMP LOOP3 LOOP4:CPL P1.0 JBC TF1, LOOP1 SJMP LOOP2 END,P1.7 P1.0 T1 8031,1,LED,+5V,1,例12、试用8031设计一个航标灯控制器。要求当黑夜降临时，航标灯自动启动，亮2s，灭2s，闪闪发光，指明航向。当白天到来时，航标灯自动熄灭，不在发光。,P1.7 8031 INT0,+5V,1,+5V,R,R,R,R,灯,硬件：用光敏三极管来完成自动识别白天和黑夜的任务。将光敏管放大电路的输出接到8031的INT0脚。当夜幕来临时，由于光线很暗，光敏管截止，光敏电路输出低电平，向单片机发出中断请求，CPU接到中断请求后，进入外部中断处理程序，启动定时器工作，使航标灯闪闪发光，直到白天来临，光敏管导通，光敏电路输出高电平，关闭定时器，结束外部中断处理，回到主程序，等