第6章AT89C51单片机定时器计数器.ppt

1、定时/计数器,定时方法概述 定时计数器结构和工作原理 定时计数器的控制寄存器 定时器的四种工作方式 定时器的应用,一、定时方法概述,软件定时：软件定时靠执行一个循环程序以进行时间延迟。特点是时间精确，且不需要外加硬件电路。但软件定时要占用CPU开销，因此软件定时的时间不宜太长。 采用时基电路定时：特点是（定时功能全部由硬件电路完成）不占CPU时间，但需通过改变电路的元件参数来调节定时时间，在使用上不够灵活方便。 采用可编程芯片定时：这种定时方法是通过对系统时钟脉冲的计数来实现的。计数值通过程序设定，改变计数值，也就改变了定时时间，使用起来既灵活有方便。,结论：MCS-51单片机把定时电路集成在

2、芯片中，称之为定时器/计数器。 8051型单片机有两个定时/计数器，分别称为定时器/计数器0和定时器/计数器1。,二、定时计数器结构和工作原理,定时器方式寄存器 主要用于设定定时器的工作方式,定时器控制寄存器 主要用于控制定时器的启动与停止，并保存T0、T1的溢出和中断标志,定时器0,定时器1,定时/计数器的结构框图,16位的定时器/计数器实质上是一个加l计数器，可实现定时和计数两种功能，其功能由软件控制和切换。定时器属硬件定时和计数，是单片机中效率高而且工作灵活的部件。,定时器/计数器的定时功能。 计数器的加1信号由振荡器的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至计满溢出。 定

3、时器的定时时间与系统的时钟频率有关。因一个机器周期等于12个时钟周期，所以计数频率应为系统时钟频率的十二分之一。如果晶振频率为12MHz，则机器周期为1s。通过改变定时器的定时初值，并适当选择定时器的长度(8位、13位或16位)，可以调整定时时间。,定时器/计数器的计数功能。 通过外部计数输入引脚T0(P3.4)和T1(P3.5)对外部信号计数，外部脉冲的下降沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平，若一个机器周期S5P2期间采样值为1，下一个机器周期S5P2期间采样值为0，则计数器加1，再下一个机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。 因检测一个由1至0的跳变需要

4、两个机器周期，故外部信号的最高计数频率为时钟频率的二十四分之一。如果晶振频率为12MHz，则最高计数频率为0.5MHz。虽然对外部输入信号的占空比无特殊要求，但为了确保给定电平在变化前至少被采样一次，外部计数脉冲的高电平与低电平保持时间均需在一个机器周期以上。,1、工作方式寄存器TMOD,M0,M1,C/T0,GATE0,M0,M1,C/ T1,GATE1,TMOD,字节 地址 89H,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,方式选择,00：方式0,01：方式1,10：方式2,11：方式3,定时/计数选择,0：定时器,1：计数器,门控位,三、定时计数器的控制寄存器,GATE：门控制位,

5、用于控制定时器的启动是否受外部中断源信号的影响。 GATE=0时,与外部中断无关, 由TCON寄存器中的TRx位控制启动。 GATE=1时,由控制位TRx和引脚 共同控制启动,只有在没有外部中断请求信号的情况下(即外部中断引脚 =1时),才允许定时器启动。,2、定时控制寄存器（TCON）,当定时器1计满溢出时，由硬件自动使TF0置1，并申请中断。对该标志位有两种处理方法，一种是以中断方式工作，即TF0置1并申请中断，响应中断后，执行中断服务程序，并由硬件自动使TF0清0；另一种以查询方式工作，即通过查询该位是否为1来判断是否溢出，TF0置1后必须用软件使TF0清0。,GATE=0时，用软件使T

6、R0置1即启动定时器1，若用软件使TR0清0则停止定时器1。 GATE=1时，用软件使TR1置1的同时外部中断INT0的引脚输入高电平才能启动定时器0。,3、中断允许控制寄存器,EX0,ET0,EX1,ET1,ES,ET2,EA,IE,字节 地址 A8H,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,定时/计数器1中断允许控制位,定时/计数器0中断允许控制位,0：允许中断,1：禁止中断响应,中断允许总控制位,4、中断优先级寄存器IP(字节地址B8H),四、定时计数器的四种工作方式,定时器T0、T1的工作方式,1、工作方式0(13位计数器),TR1=1,启动计数,GATE0=0时：,GATE0

7、=1时：,启动计数,启停控制,定时计数选择,13位计数器,计数工作方式: 最大的计数值为8192（213） 预置的初值：X= 213-N,定时工作方式:定时时间的计算公式为： T=（213计数初值）晶振周期12,?如晶振频率为6MHZ/12MHZ，求最小定时时间和最小定时时间,机器周期,预置的初值：,【例】 单片机晶振频率为12MHz，若产生1ms定时，采用方式0，试计算初值X。,X=1110000000011000B=E018H 所以(TH)=E0H，(TL)=18H。,解：预置的初值：,2、工作方式1(16位计数器),16位计数器,计数工作方式: 最大的计数值为65536（216） 预置的

8、初值：X= 216-N,定时工作方式:定时时间的计算公式为： T=（216计数初值）晶振周期12,?如晶振频率为6MHZ/12MHZ，求最小定时时间和最小定时时间,预置的初值：X= 216-T/(晶振周期12),【例】 单片机晶振频率为12MHz，若产生1ms定时，采用方式1，试计算初值X。,所以(TH)=FCH，(TL)=18H。,解：预置的初值：,【例】已知晶振频率fosc=12MHz，使用定时器0以工作方式1，在P1.0输出周期为2ms的连续正方波脉冲。试编写相关程序。,解：计算初值：TH0=FC H，TL0=18 H。 ORG 0000H LJMP MAIN ；跳转到主程序 ORG 0

9、00BH ；T0的中断入口地址 LJMP DVT0 ；转向中断服务程序 ORG 0100H MAIN：MOV SP,#60H ;设堆栈指针 MOV TMOD，#01H ；置T0工作于方式1 /初始化TMOD MOV TH0，#0FCH ；装入计数初值 /装入初值 MOV TL0，#018H SETB ET0 ；T0开中断 /中断设置 SETB EA ；CPU开中断 SETB TR0 ；启动T0 /启动定时器 SJMP $ ；等待中断 DVT0：CPL P1.0 ；P1.0取反输出 MOV TH0，#0FCH ；重新装入计数值 MOV TL0，#018H RETI ；中断返回 END,查询方式：

10、,ORG 0000H LJMP MAIN ；跳转到主程序 ORG 0100H MAIN：MOV TMOD，#01H ；置T0工作于方式1 /初始化TMOD LOOP: MOV TH0，#0FCH ；装入计数初值 /装入初值 MOV TL0，#018H SETB TR0 ；启动T0 /启动定时器 JNB TF0，$ ；查询TF0标志，如为1，说明T0溢出， ；则往下执行 CLR TF0 ；清除TF0中断标志位 CLR TR0 ；T0溢出，关闭定时器 CPL P1.0 ；P1.0状态取反 SJMP LOOP END,3、工作方式2(自动装载初值的8位计数器),注：适用于需要重复定时或计数的场合。

11、定时精度比较高，但定时时间较短。,用作定时或计数时的加1计数器,用作赋值(保存初值)。,例、已知晶振频率fosc=6MHz，要求使用定时器0以工作方式2产生100s定时，在P1.0输出周期为200s的连续正方波脉冲。试编写相关程序。,解：计算初值：,MOV TMOD，#02H ；设置定时器0为工作方式2 MOV TH0，#0CEH ；设置计数初值 MOV，TL0，#0CEH SETB TR0；启动定时 LOOP：JBC TF0，LOOP1；查询计数溢出 AJMP LOOP LOOP1：CPL P1.0；输出方波，初值自动装入 AJMP LOOP,例6-3 当T0（P3.4）引脚上发生负跳变时，

12、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，启动T1。 T1定义为方式2定时。在T0脚发生一次负跳变后，启动T1每500s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)210-6=510-4 X=28-250=6=06H （3）程序设计 ORG 0000H RESET: LJMP MAIN ；

13、复位入口转主程序 ORG 000BH LJMP IT0P ；转T0中断服务程序 ORG 001BH LJMP IT1P ；转T1中断服务程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H ACALL PT0M2 LOOP： MOV C，F0 JNC LOOP ；T0没有产生中断，等待T0中断 SETB ET1 ；允许T1中断 SETB TR1 ；启动T1 SJMP $,PT0M2：MOV TMOD,#25H ；初始化，T1为方式2定时，T0为方式1计数 MOV TL0,#0FFH ；T0置初值 MOV TH0,#0FFH SETB ET0 ；允许T0中断 MOV TL1,#06H ；

14、T1置初值 MOV TH1,#06H CLR F0 SETB EA ;开中断 SETB TR0 ；启动T0 RET IT0P: CLR TR0 ；T0中断服务程序，停止T0计数 SETB F0 ;建立T0产生中断的标志 RETI IT1P: CPL P1.0 ；T1中断服务，P1.0位取反 RETI END,例：将定时器T0扩展为外部中断源。,解：将定时器T0设定为方式2（自动恢复计数初值），TH0和TF0的初值均设置为FFH，允许T0中断，CPU开放中断，源程序如下： MOVTMOD，#06H MOV TH0，#0FFH MOVTL0，#0FFH SETBTR0 SETBET0 SETBEA

15、 T0引脚每输入一个负跳变，TF0都会置1，向CPU请求中断 T0脚相当于边沿触发的外部中断源输入线。,作为外部中断源,4、工作方式3,为什么定时/计数器T1无工作方式3？,两个独立的计数器,注：当T1用作串行口的波特率发生器时，T0才工作在方式3。,例：假设某MCS-51应用系统的两个外中断源已被占用，设置T1工作在方式2，作波特率发生器用。现要求增加一个外部中断源，并控制P1.0引脚输出一个5kHz的方波。设系统时钟为12MHz。,（1）选择工作方式 TL0为方式3计数，把T0引脚（P3.4）作附加的外中断输入端，TL0初值设为0FFH，当检测到T0引脚电平出现负跳变时，TL0溢出，申请中

16、断，这相当于跳沿触发的外部中断源。 TH0为8位方式3定时，控制P1.0输出5kHz的方波信号。,（2）初值计算 TL0的初值设为0FFH。 5kHz的方波的周期为200s，TH0的定时时间为100s。TH0初值X计算如下： (28-X)210-6=110-4 X=28-100=156=9CH （3）程序设计,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH ；T0中断入口 LJMP TL0INT；跳T0中断服务程序 ORG 001BH ；在T0方式3时，TH0占用T1的中断 LJMP TH0INT；跳TH0中断服务程序 ORG 0100H MAIN： MOV TMOD,#27H ；

17、TL0方式3计数，T1方式2定时 MOV TL0,#0FFH ；置TL0初值 MOV TH0,#9CH ；置TH0初值 MOV TL1,#dataL ；data为波特率常数 MOV TH1,#dataH,MOV TCON,#15H；启动T0 (SETB TR0) MOV IE,#9FH ；开所有中断 SJMP $ TL0INT：MOV TL0,#0FFH ；置TL0初值 SETB TR1 ;启动TH0定时 RETI TH0INT: MOV TH0,#9CH ;TH0中断服务程序。TH0重新装入初值 CPL P1.0 RETI,初始化程序应完成如下工作： 对TMOD赋值，以确定T0和T1的工作方

18、式。 计算初值,并将其写入TH0、TL0或TH1、TL1。 中断方式时，则对IE赋值，开放中断。 使TR0或TR1置位，启动定时/计数器定时或计数。,小结：,五、定时器的应用,1、门控制位GATE的应用测量脉冲宽度,GATE=0时,与外部中断无关, 由TCON寄存器中的TRx位控制启动。 GATE=1时,由控制位TRx和引脚 共同控制启动,只有在没有外部中断请求信号的情况下(即外部中断引脚 =1时),才允许定时器启动。,ORG 0000H RESET: AJMP MAIN ；复位入口转主程序 ORG 0100H MAIN: MOV SP,#60H MOV TMOD,#90H ；T1为方式1定时

19、控制字 MOV TL1,#00H MOV TH1,#00H LOOP0: JB P3.3,LOOP0；INT1高,则循环 SETB TR1 ；如INT1为低，启动T1，但T1不工作 LOOP1: JNB P3.3,LOOP1；INT1低，则循环，等待T1启动 LOOP2: JB P3.3,LOOP2 ；INT1高, 则循环 CLR TR1 ；停止T1计数 MOV A,TL1 ；T1计数值送A 将A中的T1计数值送显示缓冲区转换成显示的代码 LOOP3: LCALL DIR ；调用显示子程序DIR显示T1计数值 AJMP LOOP3 ；,2、实时时钟的设计,本章小结,8051单片机共有两个可编程的定时器/