第9章C51定时器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第,9,章,C51,定时器,/,计数器程序设计,C51,语言是运行于单片机上的程序语言，因此，学习,C51,语言必须结合单片机来进行。,51,系列单片机集成了多种硬件资源，这些资源均可以使用,C51,语言来进行控制。本章开始便介绍如何将,C51,程序应用于单片机上。,51,系列单片机的集成了两个可编程的定时器,/,计数器，即定时,/,计数器,0,和,1,，简称,T0,和,T1,，有,4,种工作方式可供选择。单片机内部通过专用寄存器,TMOD,、,TCON,来设置定时,/,计数器工作的参数，例如方式选择、定时计数选择、运行控制、溢出标志、触发方式等控制字。本章介绍如何使用,C51,语言来进行定时器,/,计数器程序设计。,9.1,定时器,/,计数器,简介,51,系列单片机具有两个通用定时器,/,计数器,T0,和,T1,。,T0,和,T1,都具有定时和计数两种功能，可以通过特殊功能寄存器来选择，下面分别介绍。,计数。计数功能就是对计数脉冲进行计数。其中，计数脉冲来自相应的外部输入引脚,P3.4,（,T0,）或,P3.5,（,T1,）。当该引脚的输入信号发生由高电平至低电平的负跳变时，计数器（,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL0,）的值增加,1,。,定时。定时功能是对时间进行统计。定时器,/,计数器的定时功能其实也是通过计数实现的，只不过，此时的计数脉冲来自于单片机的内部时钟脉冲。,除此之外，定时器,/,计数器,T0,和,T1,共有,4,种工作模式，同样可以通过特殊功能寄存器来选择。,9.1.1,定时器,/,计数器的结构,定时器,/,计数器结构如图,9.1,所示，其核心是一个,16,位的加,1,计数器。其中，,16,位的定时器,/,计数器,T0,由,2,个,8,位计数器,TH0,和,TL0,构成，,16,位的定时器,/,计数器,T1,由,2,个,8,位计数器,TH1,和,TL1,构成。另外，寄存器,TMOD,主要用于指定各定时器,/,计数器的功能和工作模式；寄存器,TCON,用于控制定时器,/,计数器的启动和停止计数，同时也设置定时器,/,计数器的状态。,定时器,/,计数器的结构示意图,9.1.2,方式控制寄存器,TMOD,TMOD,寄存器用于定义,T0,和,T1,的工作方式和,4,种工作模式，其单元地址为,89H,。定时器,/,计数器,0,和,1,的方式控制寄存器,TMOD,，如图所示。其中，低,4,位用于控制,T0,，高,4,位用于控制,T1,，两部分操作和含义完全相同。下面分别介绍各个控制位的含义：,方式控制寄存器,TMOD,9.1.3,中断控制寄存器,TCON,寄存器,TCON,的功能是在定时器溢出时设定标志位，并控制定时器的运行、停止和中断请求。寄存器,TCON,的单元地址为,88H,。中断控制寄存器,TCON,的组成，如图所示。其包含,3,个部分，,TF1,和,TR1,位用于控制,T1,，,TF0,和,TR0,位用于控制,T0,，其它的为中断控制。下面分别介绍各种控制位的含义，如下所示。,控制寄存器,TCON,9.1.4,定时器,/,计数器的初值,单片机内部的定时器,/,计数器是加法计数，其在计数溢出时才申请中断。为了实现自定义的计数值或定时值，需要从计数最大值计算得出需要设置的初值。在不同的工作模式中，计数最大值不同，可以为,2,13,、,2,16,和,2,8,。假设计数最大值为,MAX,，则初值,X,计算方法如下：,在计数方式下，,X=MAX-,计数值。,在定时方式下，,X=MAX-,定时值,/T,。,式中,T,为单片机的计数周期，也就是单片机的机器周期。,例如，当单片机的机器周期,T=0.5s,时，如果定时器,/,计数器工作于模式,0,，,MAX=2,13,x0.5s=4.096ms,；如果定时器,/,计数器工作于模式,1,，则最大定时值为,MAX=2,16,x0.5s=32.768ms,。,9.1.5,定时器,/,计数器的初始化,单片机的定时器,/,计数器是可编程控制的，在使用之前需要先通过如下步骤进行初始化：,（,1,）指定定时器,/,计数器的工作模式，通过赋值,TMOD,寄存器来实现。,（,2,）装入定时器,/,计数器的初值，通过赋值,TH0,、,TL0,或,TH1,、,TL1,来实现。,（,3,）启动定时器,/,计数器中断，通过赋值,IE,来实现。如果程序中不使用中断，则可以省略此步骤。,（,4,）启动定时器,/,计数器，通过置位,TR0,、,TR1,来实现。置位后，定时器,/,计数器将按规定的工作模式和初值进行计数或开始定时。,9.2,定时器,/,计数器工作模式,0,的,C51,程序设计,51,系列单片机的定时器,/,计数器工作模式,0,是,13,位计数器，其由一个高,8,位（,0,7,）计数器（,TH0,或,TH1,）和一个具有,32,位分频的低,8,位计数器中的（,TL0,或,TL1,）的低,5,位（,0,4,）组成。,9.2.1,定时器,/,计数器工作模式,0,在工作模式,0,中，定时器,/,计数器,T1,和,T0,的组成结构与功能完全相同。当置寄存器,TMOD,的,M1=0,、,M0=0,时，,T0,和,T1,就工作在模式,0,状态。这里以,T0,为例进行介绍，,T1,的使用类似。,在工作模式,0,下，当,TL0,的低,5,位计数溢出时，向,TH0,进位，当,TH0,计数器溢出时，计数器清零，并向溢出控制位,TF0,进位置,1,，同时向,8051 CPU,发出中断请求。无论工作于计数方式还是定时方式，其运行原理都是相同的。,9.2.2,定时器,/,计数器模式,0,的,程序设计,定时器,/,计数器模式,0,的程序设计可以按照前面介绍的初始化步骤来实现。假定,8051,单片机（或者其它兼容型号单片机）外接,6MHz,晶振，需要在,P1.2,端口输出频率为,500Hz,的方波，即周期为,2ms,。此时可以采用定时器,T0,工作于模式,0,，使定时器产生,1ms,的定时，通过定时中断来产生,P1.2,端口的方波信号输出。,由于采用了,6MHz,的晶振，因此单片机的机器周期为,126MHz=210,-6,s=2s,。根据前面介绍的定时初值的计数方法，定时时间,=1ms=110,-3,=,（,2,13,-X,）,210,-6,，因此定时器初值,X=7692=1E0CH,。则根据工作模式,0,的特点，其为,13,位定时器，定时器,T0,的初值应该设置为,TH0=0F0H,，,TL0=0CH,。,9.3,定时器,/,计数器工作模式,1,的,C51,程序设计,51,系列单片机的定时器,/,计数器工作模式,1,是,16,位计数器，其由,TH0,（或,TH1,）的高,8,位（,0,7,）和,TL0,（或,TL1,）的低,8,位（,0,7,）组成。工作模式,1,与模式,0,的区别在于计数的位数不同。,9.3.1,定时器,/,计数器工作模式,1,在工作模式,1,中，定时器,/,计数器,T1,和,T0,的组成结构与功能完全相同。当置寄存器,TMOD,的,M1=0,、,M0=1,时，,T0,和,T1,就工作在模式,1,状态。这里以,T0,为例进行介绍，,T1,的使用类似。,在工作模式,1,下，当,TL0,的计数溢出时，向,TH0,进位，当,TH0,计数器溢出时，计数器清零，并向溢出控制位,TF0,进位置,1,，同时向,8051 CPU,发出中断请求。无论工作于计数方式还是定时方式，其运行原理都是相同的。,9.3.2,定时器,/,计数器模式,1,的,程序设计,定时器,/,计数器模式,1,的工作原理和模式,0,相同，可以按照前面介绍的初始化步骤来实现。假定,8051,单片机（或者其它兼容型号单片机）外接,12MHz,晶振，需要在,P1.2,端口输出频率为,50Hz,的方波，即周期为,20ms,。此时可以采用定时器,T1,工作于模式,1,，使定时器产生,10ms,的定时，通过定时中断来产生,P1.2,端口的方波信号输出。,由于采用了,12MHz,的晶振，因此单片机的机器周期为,1212MHz=110,-6,s=1s,。根据前面介绍的定时初值的计数方法，定时时间,=10ms=1010,-3,=,（,2,16,-X,）,110,-6,，因此定时器初值,X=55536=D8F0H,。则根据工作模式,1,的特点，其为,16,位定时器，定时器,T1,的初值应该设置为,TH0=0D8H,，,TL0=0F0H,。,9.4,定时器,/,计数器工作模式,2,的,C51,程序设计,51,系列单片机的定时器,/,计数器工作模式,2,是,8,位自动重新装入的计数器，,16,位计数器分成独立的,2,个部分，其中,TH0,（或,TH1,）作为计数初值寄存器，用于存放和保持初值，初值在程序中设置。,9.4.1,定时器,/,计数器工作模式,2,在工作模式,2,中，定时器,/,计数器,T1,和,T0,的组成结构与功能完全相同。当置寄存器,TMOD,的,M1=1,、,M0=0,时，,T0,和,T1,就工作在模式,2,状态。这里以,T0,为例进行介绍，,T1,的使用类似。,模式,2,具有使,8,位计数器,TL0,（或,TL1,）自动重装初值的功能，在程序初始化时，为,TH0,、,TL0,赋同样的初值，此后,TL0,每次溢出都由,TH0,重新装入初值。在这个过程中，不会丢失计数信号，且重新再装入也不会影响,TH0,中存放的初值。,装入初值并启动定时,/,计数器后，,TL0,按加法计数器工作，当,TL0,溢出时，使溢出标志位,TF0,进位置,1,，并选通三态门，将,TH0,存放的初值重新装入到,TL0,中，使,TL0,从初值开始继续下一轮的计数，如此循环下去。作为额外的用途，溢出信号还将送到串行通信系统，设置并产生串行通信波特率。,9.4.2,定时器,/,计数器模式,2,的,程序设计,定时器,/,计数器模式,2,是自动重装载模式，在这种模式下，计数器初值只需设置,1,次，在定时器溢出后不用软件重新设置，硬件会自动复位。工作模式,2,常作为串行口波特率发生器使用。这里假设单片机外接,11.0592MHz,晶振，使用工作于模式,2,的定时器,/,计数器,T1,作为串行通信的波特率发生器。,9.5,定时器,/,计数器工作模式,3,的,C51,程序设计,51,系列单片机的定时器,/,计数器工作模式,3,是将,16,位计数器分成,2,个相互独立的,8,位计数器,TL0,和,TH0,。,9.5.1,定时器,/,计数器工作模式,3,在工作模式,0,中，当置定时器,/,计数器,T0,寄存器,TMOD,的,M1=1,、,M0=1,时，,T0,就工作在模式,0,状态。定时器,/,计数器的工作模式,3,只适用于,T0,。对于,T1,，设置为模式,3,时，相当于使,TR1=0,，使其停止计数，没有什么实际意义。,在工作模式,3,下，,TL0,使用了,T0,的状态控制位,C/,、,GATE,、,TR0,、和,TF0,。其操作情况与模式,0,和模式,1,相同，即可以按计数方式工作，也可以按定时方式工作。在定时器工作方式下，其定时时间,=,（,2,8,-T0,初值）,时钟周期,12,。,9.5.2,定时器,/,计数器模式,3,的,程序设计,定时器,/,计数器模式,3,中，,TH0,和,TL0,分别作为两个独立的,8,位定时器使用，其程序设计可以按照前面介绍的初始化步骤来实现。假定,8051,单片机（或者其它兼容型号单片机）外接,6MHz,晶振，需要在,P1.0,端口和,P1.1,端口输出如图,9.4,所示的波形。从图中可以看出，,P1.0,引脚的方波周期为,400s,，,P1.1,引脚的方波周期为,800s,。程序中可以采用,TL0,和,TH0,产生,200s,和,400s,的定时中断，并在中断服务例程中对,P1.0,引脚和,P1.1,引脚取反而得到。,由于采用了,6MHz,的晶振，因此单片机的机器周期为,126MHz=210,-6,s=2s,。根据前面介绍的定时初值的计数方法，定时时间,=200s=20010,-6,=,（,2,8,-X,）,210,-6,，因此定时器,TL0,的初值为,X=156=9CH,。同样，定时时间,=400s=40010,-6,=,（,2,8,-X,）,210,-6,，因此定时器,TL0,的初值为,X=56=38H,。,9.6,小结,本章详细讲述了,51,系列单片机的定时器,/,计数器的结构，控制寄存器以及,4,种工作模式，并结合每一种工作模式给出了详细的程序设计方法和实例。定时器,/,计数器是单片机的一个非常有用的功能，熟练掌握本章内容，对以后的,C51,单片机程序设计有很大帮助。,